馬鈴薯顆粒全粉是指以新鮮馬鈴薯為原料，經過清洗、去皮、切分、蒸煮、破碎、干燥烘干等工序加工而成。馬鈴薯顆粒全粉由于水分含量低，能夠較長時間的保存，且保持了新鮮馬鈴薯的營養和風昧，是一種優質的食品原料，在馬鈴薯泥、復合馬鈴薯片、膨化食品、焙烤食品、沙拉食品等產品中得到了大量應用，作為馬鈴薯深加工的基本產品在國內外得到迅速發。在整個生產過程中干燥烘干過程是馬鈴薯顆粒全粉生產的關鍵工藝之一，國外馬鈴薯顆粒全粉干燥烘干工藝多采用夾層加熱回轉滾筒加刮刀的方式，此種干燥烘干方式為傳導干燥烘干，熱效率高，但設備制造工藝難度大，一次性投資較大，設備占地面積大，故障率高，操作復雜，國內企業生產的馬鈴薯顆粒全粉多采用熱風干燥烘干工藝。某企業三車間首次將脈沖氣流干燥烘干系統用于馬鈴薯顆粒全粉的干燥烘干過程，在整個連續生產線中，脈沖氣流干燥烘干系統是關系到最終產品質量的關鍵設備之一，同時也是生產線中能耗最大的設備，馬鈴薯顆粒全粉生產成本的高低，在很大程度上取決于其產能和電耗及熱耗。脈沖氣流干燥烘干系統的加熱工藝采用過濾后的純凈空氣經過翅片式蒸汽散熱器片組換熱的間接加熱方式，脈沖氣流干燥烘干管后接氣固分離裝置，而氣固分離裝置的分離效率和壓降大小及鼓、引風機的配置決定了馬鈴薯顆粒全粉的生產成本。為提高產品的市場競爭力，提高企業的生存空間，在投資條件允許的情況下，必須對能耗過大的部分生產工藝進行節能改造，進一步降低生產成本，因此有必要對脈沖氣流干燥烘干系統進行徹底改造，富通新能源銷售木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質燃料成型、木屑烘干等機械設備。
1、脈沖氣流干燥烘干系統工藝流程改造1.1 脈沖氣流干燥烘干系統工藝流程及原理
原有脈沖氣流干燥烘干系統工藝流程如圖1。
其工作原理是：鼓風機將過濾后的空氣鼓入翅片式換熱器加熱到120℃～130℃， 熱空氣進入脈沖氣流干燥烘干管中，與加料機加入的濕粉料充分混合的同時進行質熱交換，熱氣流夾帶物料顆粒形成氣固兩相流沿脈沖氣流干燥烘干管一起向上運動，在此過程中由加料機進入脈沖氣流干燥烘干管中的濕物料在高速熱風的沖擊下，在脈沖氣流干燥烘干管內，迅速彌散，物料顆粒的比表面積迅速增大，熱空氣將所攜帶的熱量傳遞給物料顆粒表面實現傳熱，物料中的表面水迅速蒸發進入到空氣中，隨著傳熱的進行，物料顆粒的溫度逐步升高，物料顆粒內部的水分逐漸向外遷移擴散到達物料顆粒的表面實現傳質。由于物料顆粒微小，而且物料顆粒內部水分擴散的速度與物料顆粒表面蒸發的速度相等，因此為恒速干燥烘干。物料顆粒所含水分的絕大部分是在脈沖氣流干燥烘干管的3m以下直管部分去除的，氣固兩相流在脈沖氣流干燥烘干管的上部直管部分物料顆粒的運行速度與氣流運行的速度基本相等，而在脈沖氣流干燥烘干管的脈沖擴散部分，在重力的作用下，物料顆粒的運行速度與氣流的運動速度產生差異，進一步強化了傳熱傳。氣固兩相流在脈沖氣流干燥烘干管尾部進入氣固分離裝置，原生產工藝的氣固分離裝置采用二級回收（見圖1），第一級采用旋風分離器，第二級采用機械回轉反吹布袋分離器，馬鈴薯顆粒全粉經兩級回收分別產出合格產品，第一、二級氣固分離裝置馬鈴薯顆粒全粉產品的產出比約為4：1，機械回轉反吹布袋分離器分離的廢氣經過干燥烘干系統后部的引風機直接排空。
1.2脈沖氣流干燥烘干系統的合理配置
根據馬鈴薯顆粒全粉的物料特性和干燥烘干要求配置氣流干燥烘干系統。考察三個生產車間現場正在使用的脈沖氣流干燥烘干系統，每個車間各有一條比較陳舊的生產線，脈沖氣流干燥烘干管直徑不一樣，工藝配置基本一樣。雖然經過多次技術改造后生產能力都有所提高，但都存在共同的弊病，由于以前改造的重點都側重于提高產量而忽視了干燥烘干系統配置的合理性，因此，干燥烘干系統中鼓風機、引風機的功率愈改愈大，單位產品的電耗愈來愈高，導致產品的生產成本居高不下。根據現場脈沖氣流干燥烘干系統的實際情況分析，氣固分離部分配置欠合理是導致干燥烘干系統能耗高的根本原因。以三車間現有脈沖氣流干燥烘干系統為例：首先，兩級氣固分離裝置的第一級回收設備旋風分離器的型式及規格選擇都欠合理，根據已有的脈沖氣流管直徑和物料條件及產品產能要求進行物料衡算確定干燥烘干系統風量，其所用的旋風分離器規格型號小很多，即使能處理23000—25 000m3／h的標態風量，其壓降也過大，況且根本不能通過這么多的風量；另外，從兩級回收裝置產品的實際產出比可以證明，此種形式的旋風分離器用于回收馬鈴薯顆粒全粉的分離效率也比較低；其次，采用機械回轉反吹布袋分離器進行氣固分離的形式比較落后，根據干燥烘干系統的風量，現場使用的機械回轉反吹布袋分離器的過濾面積小，過濾風速過高導致其壓降高；而且采用兩級回收增加了干燥烘干系統的壓降。雖然干燥烘干系統的鼓風機和引風機的功率配置足夠高，但由于干燥烘干系統阻力過大，導致干燥烘干系統實際通過的風量少，致使生產能力低，單位產品的電耗過高。在能源日益緊張，原材料價格漲價已成必然的形勢下，從國際到國內，產品價格的競爭已成為企業能否繼續生存的關鍵。“節能降耗”：從生產過程、生產工藝內部降低產品的生產成本，提高產品的附加值，既符合當前形勢需要，又擴大了企業生存空間，既提高了產品的利潤，又具有一定的社會意義。
1.3工藝改進方案
對原有的脈沖氣流干燥烘干系統進行工藝改造，在保持現有供熱能力不變并保證現有生產能力的情況下，盡量降低一次性改造投資來降低能耗。提出兩種改造方案，方案一；仍然采用兩級回收，通過加大第一級氣固分離裝置旋風分離器規格降低干燥烘干系統壓降，從而提高系統通過的風量，達到節能和提高產量的目的，同時保證尾氣排放達到國家標準要求；方案二：只采用一級回收，選用回收率較高的CLI’/A型旋風組，達到大幅節能和提高產量的目的，根據相類似物料干燥烘干作業的經驗，只要干燥烘干系統的配置合理，就能保證尾氣排放達到國家標準要求。采用一級回收還是采用二級回收是技術改造徹底與否的關鍵，同時也是能否取得明顯節能效果的關鍵，經過論證決定采用方案二。提出的具體改造方案如下：根據現有的氣流干燥烘干管直徑和供熱能力及現有的生產能力要求，對脈沖氣流干燥烘干系統的氣固分離部分進行徹底改造，只采用回收率較高的CLT/A型旋風組一級回收，去掉二級回收設備機械回轉反吹布袋分離器，降低干燥烘干系統的壓降，同時降低鼓風機和引風機的功率，先改造三車間現有的脈沖氣流干燥烘干系統作為一期技術改造工程，再根據改造的實際效果，確定后期的技術改造。改造后的脈沖氣流干燥烘干系統如圖2。
2、經濟性分析
三車間原有氣流干燥烘干系統：脈沖氣流管直徑∮640 mm，鼓風機：4-72N06C 18,5 kW,1800 r/min，引風機：9-26N012.5D 75 kW，960 rad/m旋風分離器和機械回轉反吹袋濾器下的旋轉卸料器0.75x2=1.5 kW，機械回轉反吹袋濾器（回轉電機十反吹風機）0.75 kW+7.5 kW，加料機構不計算在內，總功率：103.25 kW，考慮盡量減少投資，改造后鼓風機不變，引風機采用4-72N08C 37kW，1800 rad/m。因原有翅片式蒸汽散熱器片組的換熱面積足夠大，干燥烘干系統通過的風量提高有利于提高產量。改造后干燥烘干系統總功率：56.25 kW，與改造前相比，降低電功率47 kW,能耗降低45%（表1）。改造后實際調試結果顯示，班產量較改造前提高10%以上，由于只采用一級回收，產品包裝工位減少一半，包裝人員比改造前減少一半，不考慮產量提高和操作人員減少帶來的經濟效益，只考慮節約電能帶來的經濟效益，電價按0.7元／度計算，每天按24h計算，每天可節省47x24x0.7=789.6元，每年按300個工作日計算，每年可節約生產成本23.68萬元，不到半年就可回收改造投資，而且長期使用經濟性更好。
3、結論
脈沖氣流干燥烘干系統工藝改造一期工程已經完成，投料調試運行成功，不僅產品質量達到標準要求，而且產量也比改造前有所提高。通過實際生產使用和經濟性分析比較證明，脈沖氣流干燥烘干系統工藝改進的節能效果非常明顯。在電力資源日益緊張的今天，這種投資不大而節能效果顯著的工藝改進極具推廣價值，不僅給企業帶來可觀的經濟效益，提高產品的市場競爭力，而且從節能的角度更具較大的社會意義。
