江苏
新材料、精细化工领域部分熔融物料极易氧化，接触空气容易发生变质，部分物料存在易燃易爆风险，普通开式冷却喷雾造粒设备使用空气作为冷却介质，无法满足生产安全要求。近日，国内干燥装备企业成功开发闭式循环惰性气体保护冷却喷雾造粒成套系统，以氮气作为冷却循环介质，整套系统隔绝氧气，实现易氧化熔融物料密闭冷却造粒，兼顾产品品质与生产安全，补齐国内特种物料造粒装备短板，为高端新材料生产提供国产化工艺方案。
很多高附加值新材料、特种化工中间体熔点低，加热之后可以熔化成液态，但是化学性质活泼，接触空气中氧气极易氧化变色，接触水汽也会发生水解变质。普通冷却喷雾造粒设备使用空气进行冷却，系统内部存在大量氧气，物料雾化成巨大比表面积微小液滴，和氧气充分接触，成品极易氧化失效；如果物料属于易燃易爆品类，雾化之后微小颗粒存在燃爆风险，开放式工艺存在重大安全隐患。部分企业采用间歇釜式结晶破碎工艺，产出产品颗粒不均匀，破碎过程引入杂质，产能有限，劳动强度大，已经不能满足规模化连续生产需求。过去该类闭式循环造粒装备基本依靠进口，设备造价昂贵，系统工艺调试复杂，备件采购周期长，限制国内新材料企业发展。
闭式循环冷却喷雾造粒系统和常规开式设备有着本质区别。整套造粒系统完全密闭，使用高纯氮气替代空气作为冷却介质。熔融物料由塔顶雾化器雾化，微小液滴和低温氮气接触，快速冷却结晶固化得到颗粒成品。氮气携带着颗粒进入旋风分离器完成气固分离，成品颗粒从塔底密闭出料；携带热量的氮气经过除尘之后进入制冷换热器，完成降温，再循环送回造粒塔内部循环使用，实现氮气闭环循环，仅少量补充损耗氮气。整套系统内部氧含量严格控制在极低水平，隔绝氧气，从工艺源头避免物料氧化，同时消除粉尘爆炸风险。
装备研发过程中，研发团队针对闭式系统多项技术难点开展攻关。首先是密封技术，雾化轴、出料锁气装置采用多重密封结构，最大限度减少外界空气渗入系统，防止氧气进入破坏保护气氛。系统配套高精度氧含量在线监测传感器，实时监测塔内循环气体氧含量，一旦氧含量超过设定阈值，系统自动报警并加大氮气补充量，多重安全联锁保障生产安全。换热器选用高效换热结构，循环氮气携带的固化潜热可以高效移出，保障循环进气温度稳定。
雾化单元针对易氧化熔融物料做专项优化，雾化器采用特种耐磨耐腐蚀材质，防止金属杂质析出污染高纯度物料。造粒塔内壁镜面抛光，夹套冷却结构抑制物料粘壁，减少停机清理频次。出料端配置密闭旋转卸料阀，在保证颗粒连续排出同时阻止外界空气进入系统。整套系统配置压力保护、超温联锁、氧含量联锁多重安全机制，出现异常工况可以自动执行保护停机。
智能化控制系统实现整套闭式系统一体化控制，熔融进料温度、雾化转速、循环氮气温度、系统压力、氧含量全部集中监控调节。系统根据氧含量自动调节氮气补充流量，根据出料颗粒指标联动调节雾化参数与制冷负荷。所有运行数据完整记录存储，便于工艺复盘与安全溯源。
该套闭式循环冷却喷雾造粒装备已经在某新材料企业完成项目落地，针对易氧化低熔点中间体开展连续造粒生产。项目投运之后，系统内部氧含量稳定控制在 1% 以下，成品颗粒球形度良好，粒度均匀，产品氧化变质问题得到彻底解决，产品合格率大幅提升，实现 24 小时连续稳定生产。企业不再依赖进口设备，项目投资成本相比进口装备下降 40% 以上，后期运维、备件供应更加便捷。
行业专家指出，闭式循环冷却喷雾造粒属于技术门槛很高的成套系统，不是简单把普通设备封闭即可实现，需要充分掌握雾化技术、气体循环换热、密封技术、安全联锁等多方面技术积累，物料前期试验尤为关键。目前国内该领域项目案例仍然偏少，未来随着特种新材料产业快速发展，市场对密闭惰性保护造粒装备需求将持续增长。国内装备企业要继续积累项目经验，优化系统能耗，降低氮气损耗，推动国产闭式循环冷却喷雾造粒装备更多落地，助力高端新材料产业安全高效生产。
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