主動旋流分離技術由北京藍鼎科創裝備科技有限公司研發,并*應用于藥品生產裝備。
主動旋流分離技術,是利用特制的旋流葉輪高速旋轉,在圓筒形封閉腔體內形成雙螺旋循環氣流,對空氣中的粉塵顆粒進行分離,并可同時對粉塵實現定點匯集、定向輸送的技術。
主動旋流分離技術屬于慣性分離的范疇。與傳統的旋風分離技術相比,主動旋流分離技術有著明顯的優勢:分離效率高、分離出來的物料可定點匯集、可以定向輸送等。
主動旋流分離技術是一種新型“氣—固"分離技術,該技術主要應用于粉塵排放控制、粉塵收集、物料輸送、流化床、風選、篩選等技術環節。主動旋流分離技術在醫藥、食品、化工、鍋爐等領域有著廣泛的應用前景。
本文重點節紹主動旋流分離技術在風選環節的應用。
風選是利用物料與雜質間比表面積的差別,利用風力去除雜質的方法。
這種描述非常抽象,其實風選并不復雜,打個比方,比如說一棵大樹上掛滿了果實,一陣大風刮來,樹上的果實和樹葉都被吹下來,樹葉隨風飄走了,果實落在樹下不遠的地方,這就是風選的過程。
再比如說,小時候農村收糧食,糧食的種皮、莖葉和鐘子混在一起,很難處理,這時候農民伯伯就會“等風來",在刮風的時候用木锨將混有雜物的糧食拋向空中,比較輕的種皮、莖葉就會被風吹的很遠,糧食會在很近的地方落下來,這樣就能得到比較干凈的糧食了。這個過程我們在農村稱之為“揚場",其實就是一個“風選"的過程。
在工業生產中也有很多環節需要進行風選,比如中藥飲片的加工、糧食加工等。當然在工業生產中不能象農民那樣靠自然風在室外進行風選,需要專用的裝備來完成這項工作。但是不管使用什么裝備,都需要利用“風"(我們也可以稱之為“氣流"),都需要將待選物料放入氣流中,讓氣流把雜質分離出來。
常見的方法就是利用風機水平方向吹風,代替自然風,讓物料從風口的上端自然落下,其實就跟農民“揚場"差不多,較重的物料落在近處,較輕的物料落飄到較遠處。
這種方法比較大的問題是粉塵問題,氣流夾著粉塵、碎屑飛得到處都是,基本上不適合在室內操作。飲片生產中采用這個方式的基本上都是“產地片",其實還屬于農產品加工的環節。飲片廠用這種方法生產,是不敢讓GMP檢查員看的。
還有一種設備,叫風選機,原理和上面說的差不多,從外觀上看像是一個奇怪的大箱子,風機從箱子一頭吹風,箱子另一頭連接排風管,將氣流吹到室外。箱子下面裝著一排三角形的下料斗,用來接不同重量和物料或雜質。
這種方法解決了室內粉塵問題,但是需要向室外排風,把室內的禍害轉移到室外去了,所以排風管路上還要加裝過濾除塵裝置,否則環保局和鄰居們就要找他們的麻煩了。
除了粉塵問題,還有一個問題就是分離效率的問題。可以想象,重質的物料和輕質的碎屑之間還有部分“不輕不重"的雜質,這些雜質使得風選后落下的物料連續分布中間有很長的一段是“輕重混雜"的區域,這里面有不要的雜質,又有不能扔掉的物料,真是“食之無味,棄之可惜"。
為什么會產生這種現象呢?其根本問題在于“高度",也就是物料下落的距離。下落的高度太低,下落時間就會很短,有些較輕的雜質還沒來得及被風吹走,就落了下來,從而影響分離效果。
還有一個問題,如果需要風選的物料中含有很多砂粒,或者是一些大一點的碎屑,這些雜質雖然比較輕,但個頭小,比重大,就象大豆里面摻入了一些綠豆,很難被風吹走。所以,通過風選的方式不能去除個頭小而重質的雜質。
為什么會出現這個問題呢?我們現在需要提出一個比較的抽象的名詞——“比表面積"。比表面積就是物體表面積和物體重量的比值,這樣說不好理解,打個比方說,一張A4紙的重量肯定要大于一粒綠豆的重量,但A4紙很容易被風吹走,綠豆卻不容易被風吹走。原來,物體在氣流中運動的趨勢受到重量和表面積的雙重影響,為了方便描述,就產生了“比表面積"這個概念。比表面積越大,物體受氣流的影響就越大。A4紙的“比表面積"遠遠大于綠豆的“比表面積",所以就很容易被風吹走。
生產過程中物料中的很多碎屑,雖然個頭小,重量輕,但是它們的“比表面積"較小,所以不容易受氣流影響,就無法利用風選的方式進行分離。要解決這個問題,就要增加一個生產過程——“篩選",就是利用篩子把個頭小的雜質篩出去。
總結一下,傳統的風選設備存在以下幾個問題:一是粉塵飛揚;二是分離效果不好;三是不能分離重質的小個頭雜質。
前面已經說過,風選的關鍵是“風"或者叫“氣流",而氣流必然會引起粉塵問題,我公司研發的主動旋流風選技術剛好可以解決這一問題。
旋流風選機工作時,會形成雙螺旋氣流,在機器的內部相互循環,不需要向外吸風和排風,所以可以很好地解決風選過程中的粉塵問題。
旋流風選機的主體結構為一個傾斜放置的圓筒,筒內底部裝有特制的旋流葉輪。旋流葉輪高速旋轉時,在筒內形成內外兩股螺旋氣流,相互循環。物料投入圓筒內部,重質物料受重力作用向下流動,輕質雜質隨氣流在筒內旋轉,并在氣流的推動下,聚集在上部,從上部的雜質出口流出,進入規定容器;圓筒的邊緣裝有篩網,重質物料和雜質在向下移動的過程中,經過篩網,小個頭的雜質從篩網中漏下來,流入規定容器;大塊的物料繼續向下移動,從底部流出來,進入規定容器。通過以上過程,物料中的輕質雜質、絮狀物、碎屑都被分離出來,一次性把物料分成三份:輕質雜質、絮狀物、碎屑,同步完成了風選和篩選兩個過程。
從旋流風選機的工作原理可以看出,旋流風選機工作過程中,氣流是以螺旋狀移動的,這樣就等于增加了分離的時間。想象一個,我們把一根彈簧拉直,就變得很長很長,這相當于大大增加了分離的“高度",因而分離效果比傳統的風選機要好的多。
從另一方面看,傳統的風選氣流是水平移動的,物料在向下飄移的過程中所遇到的氣流速度是不變的;而旋流風選機的螺旋氣流,越向下部氣流速度越快,因而既使有部分輕質雜質向下移動,到了一定高度,隨著氣流流速的提高,也會再次被“吹"上去。這一特性也大大提高了旋流風選機的分離效率。
大家可能會關心,物料會不會接觸高速旋轉的旋流葉輪,從而受到破壞?當然不會,因為旋流風選機有著特殊的結構,內部氣流有著特定的流向,這些特點決定了物料不可能結觸到旋流葉輪。
還有清洗問題,傳統的風選機無法進行在線清洗,只能進行局部沖洗和擦洗,而旋流風選機結構簡單而密閉,內部沒有清洗死角,因而可以利用噴淋清洗球進行在線清洗。
總結一下,旋流風選機的優勢:
一、內部氣流循環,不產生粉塵;
二、分離效率高;
三、可以同步完成風選和篩選兩個工藝過程;
四、可以進行在線清洗。