监控喷雾干燥器的方法和包括一个或多个红外摄像机的喷雾干燥器

摘要

本发明公开了一种喷雾干燥器(1)，包括具有基本上为圆柱形的顶部(4a)的喷雾干燥室(2)、圆锥形壁(3)和狭窄下部(4b)。在顶部(4a)中设置雾化装置(9)。一个或多个摄像机(6)与干燥室(2)相关联以监控过程。摄像机中的至少一个是适于测量预先限定的区域内的温度的红外摄像机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控喷雾干燥器的方法，包括以下步骤：设置喷雾干 燥室；和使一个或多个摄像机与喷雾干燥室相关联，所述一个或多个摄像 机具有在喷雾干燥室内部的视场。此外，本发明涉及一种喷雾干燥器，包 括喷雾干燥室、雾化装置和定位成与喷雾干燥室相关联的一个或多个摄像 机。

背景技术

喷雾干燥法是一种用于将液体产品变成粉末产品的公知方法。干燥法 发生在干燥室中，在所述干燥室中，干燥空气与由雾化器(诸如旋转雾化 器)的一个或多个喷嘴或其它成形件提供的供给物(即，雾化成液滴的液体) 接触。干燥空气通过定位在干燥室的顶部处或附近的空气扩散器进入干燥 室。另外的干燥装置可以设置在这种干燥系统(例如，流化床)中。

具体地，当通过使用喷嘴(例如，压力喷嘴或双流体喷嘴)将液体雾化 成要干燥的液滴时，重要的是喷嘴如所期望地进行喷射，否则将执行不均 匀干燥过程，从而例如造成在喷嘴本身上和干燥室内部的壁部上形成沉积 以及制造低质量和减小的生产能力的产品。因此，产品中可能出现团块， 当在加热区中超过预期时间时，形成沉积的风险可以导致过大的加热和最 坏情况在该沉积中导致火灾。理想的是确保可以检测到干扰室内的液滴扩 散的喷雾干燥器中的喷嘴中的泄漏，以及减少可以使所述室过热并且在极 个别情况下甚至可以导致火灾和爆炸的固体物质的形成。传统地，火灾或 爆炸检测和熄灭或消除装置仍然设置在这种喷雾干燥器中。

本领域中已知各种方法的监控和监视。该监控传统地地被执行用于确 定例如出口(诸如喷嘴)的输出的校正操作温度，或者用于确保要喷射的 对象具有校正温度。然而，喷雾干燥过程的监控具有与上述不同的目的。 在喷雾干燥器的相关部分中，即在干燥室的中心或下部中，执行干燥产物 的温度的监控。

由于制造的产物的质量和颗粒尺寸必须依照规格，并且由于显而易见 的原因，用于喷雾干燥系统中开始点火和/或粉尘爆炸的来源必须尽可能被 消除，因此必须监测喷射过程。许多年前，申请人开发出一种革命性系统， 所述系统使用可视电视摄像机监控在其干燥装置中的喷嘴系统的性能。摄 像机显示喷射区的连续图片，从而允许操作者确保没有泄漏或形成任何的 固体物质，并且确保干燥室内的喷射模式保持在最佳水平。此外，可以通 过摄像机监控高压断流闸是否泄漏。这有助于避免不必要的关闭、提高产 品质量并减少室内的热量形成的风险。在过去，这在喷雾干燥器由于喷嘴 在干燥室中被完全封闭而运转时是不可能的。然而，摄像机的使用允许操 作者监视从喷嘴排出的雾并立即识别任何异常。如有必要，操作者接着可 以介入以采取校正动作，但是只有当需要时进行校正动作。不必要的关闭 会被消除。电视摄影机监控系统特别适用于在制造期间检测来自喷嘴垫圈 的泄漏以及在喷雾干燥设备的启动和关闭期间检测来自喷嘴本身的泄漏。 通过监视喷嘴在所述过程的每一个阶段期间运转的方式，干燥室的污垢可 以被最小化并支持避免诸如火灾和爆炸的安全问题。摄像机还允许操作者 监控喷射区中的细粉以确保可能的最佳产品质量。随着技术的进一步发 展，摄像图像的自动监控可以对于每一个具体的喷雾干燥器定做。

因此，内置传统的可视电视摄像机用于给操作者提供喷嘴喷射性能的 实际图像。这表示操作者必须在处理期间始终监视监视器，或者自动图像 分析软件系统必须被用于监视这种过程。由于许多喷雾干燥设备一段时间 一天运转24小时，始终人工监控在人力方面是耗时的。这是缺点。

应用自动图像分析系统的替代也是不利的，由于这需要适用每个特定 的喷雾干燥器，并且由于软件的成本相当大。

发明内容

通过该背景技术，本发明的一个目的是提供喷雾干燥器的监控，由此 克服这些缺点。

在本发明的第一方面中，该目的和另外的目的通过一种监控喷雾干燥 器的方法来满足，所述方法包括以下步骤：设置喷雾干燥室；和使一个或 多个摄像机与喷雾干燥室相关联，所述一个或多个摄像机具有在喷雾干燥 室内部的视场，其中所述一个或多个摄像机中的至少一个是红外摄像机， 并且其中在预先限定的区域内测量温度。

依此方式，通过使用红外摄像机可以在预先限定的区域内进行精确的 温度测量。因此，可以在选择区域中测量温度，所述区域可以例如通过操 作者或根据预先限定的监视模式进行选择。令人惊喜地是已经发现，即使 喷雾干燥器中的热干燥气体被供应到摄像机和待观察的对象之间，用于喷 雾干燥器中的监视的红外摄像机也可以在没有副作用或误差的情况下操 作。

在一个喷雾干燥器中可以有多个红外照相机红外摄像机，这取决于雾 化喷嘴的数量。如果仅具有一个喷嘴，则一个红外摄像机是足够的。如果 例如使用八个雾化喷嘴，则两个或三个红外摄像机是最佳的以完全覆盖所 有喷嘴。在一个有利的实施例中，至少两个红外摄像机与所述喷雾干燥室 相关联。

为了用单个红外摄像机覆盖尽可能大的区域，每一个红外摄像机可以 具有至少90度的视场。由于一些微小的图像变形对于基于温度的控制功能 是不重要的，覆盖几乎180度的所谓的鱼眼透镜可以有利地用于覆盖宽阔 区域。

所述方法可以用于测量喷雾干燥器中的任意位置处的温度。然而，干 燥室的特定部分更多地经受沉积的形成和高温。在所述方法包括设置至少 一个喷雾嘴作为雾化装置的步骤的情况中，由至少一个红外摄像机监控的 预先限定的区域有利地包括一个喷雾嘴或多个喷嘴的一部分或者包括一 个喷雾嘴或多个喷嘴。

可选地或者另外，由所述至少一个红外摄像机监控的预先限定的区域 包括喷雾干燥室的壁的一部分。

此外，由至少一个红外摄像机监控的预先限定的区域可以包括在喷雾 干燥室的下部中的流化床气体分配板的一部分。此外，可以监控流化床中 的流化粉末。

优选地，所述方法还包括以下步骤：设置控制系统；和为所述预先限 定的区域中的温度提供设定值，其中控制系统与在所述温度超过所述设定 值时被触发的警报相关联。这进而使得可以获得喷雾干燥过程的自动监 视。例如，可以从远距离监控控制系统。该方法的优点是获得提高的安全 性，这是因为传统的火灾或烟检测装置，例如通常所说的干燥室内的CO 监控，可能不足以告知可能导致火灾的开始发光。红外监视可以在早期发 现该现象。通过该方法可以在预先限定的区域内的温度超过特定值(即，局 部地在喷雾干燥器的具体的点处)时触发警报，而仅在火灾开始时，即在更 稍后的阶段中，触发传统的CO监控。

因此可以对固体物质的沉积物进行监控，并且用于所述温度的设定值 是沉积物的温度。喷雾干燥器的操作可以在警报被触发时停止。当喷雾干 燥器停止时，可以移除沉积物。总而言之，这可防止过热和火灾的爆发。 随着沉积物的移除和可能的进一步的清洁程序，喷雾干燥器的操作可以重 新开始。

为了防止红外摄像机本身过热，可以供应冷却气体以冷却至少一个红 外摄像机。

尽管一个或多个红外照相机可以一般被定位在喷雾干燥室的外部，但 是只要视场位于干燥室内，一个或多个红外摄像机就可以通过可移动和/ 或可移除的摄像机杆状件被有利地定位在喷雾干燥室中。这使得可以在杆 状件本身中提供必要的配线和电子设备。

在期望喷雾干燥过程的普通可视图像的情况下，则可以在一个摄像机 杆状件中结合普通的可视摄像机与红外摄像机。可视摄像机和红外摄像机 可以是独立的或一体形成为一个单元。

在本发明的另一方面中提供一种喷雾干燥器，包括喷雾干燥室、雾化 装置和定位在喷雾干燥室中的一个或多个摄像机，所述喷雾干燥器的特征 在于所述一个或多个摄像机中的至少一个是红外摄像机。

当使用红外摄像机时，可以在预先限定的区域内进行精确的温度测 量。因此，可以在选择区域中测量温度，所述区域可以例如通过操作者或 根据预先限定的监视模式进行选择。令人惊喜地是已经发现，即使喷雾干 燥器中的热干燥气体被供应到摄像机与要观察的对象之间，用于喷雾干燥 器中的监视的红外摄像机也可以在没有副作用或误差的情况下操作。

所述一个或多个红外摄像机可以通过可移动且可移除的摄像机杆状 件定位在喷雾干燥室中。这使得可以在杆状件本身中提供必要的配线和电 子设备，以及提供容易地移动、移除和更换摄像机。

在期望喷雾干燥过程的普通可视图像的情况下，则可以在一个摄像机 杆状件中结合普通的可视摄像机与红外摄像机。可视摄像机和红外摄像机 可以是独立的或一体形成为一个单元。

至少一个红外摄像机可以被窥视孔玻璃和保护格网遮盖。

除非特别说明，否则每一个具体的实施例和特征的变化都等效地应用 于本发明的每一个方面。进一步的细节和优点将从从属权利要求和以下说 明清楚呈现。

附图说明

在下文中，本发明将通过优选实施例的以下说明和参照附图进一步详 细地说明，在附图中：

图1显示本发明的一个实施例中的喷雾干燥器的示意性侧视图；

图2显示本发明的另一个实施例中的喷雾干燥器的示意性侧视图；和

图3以较大尺寸显示图2所示的喷雾干燥器的细节的立体图。

具体实施方式

图1显示具有喷雾干燥室2的喷雾干燥器1的实施例，所述喷雾干燥室2 包括基本上为圆柱形的顶部4a、圆锥形壁3和狭窄下部4b。在顶部4a中设 置雾化装置9。连接到可以为直进气口、径向入口或切向入口的进气口的 空气扩散器设置在喷雾干燥室的顶部中(未示出)。空气扩散器例如可以具 有申请人的共同未决的国际申请第WO2007/071238号或第 PCT/DK2009/050277号中所述的形式，或者可以被同样设计成其它传统的 空气扩散器。

喷雾干燥器1以本身已知的方式包括通向雾化装置9的供给装置。空气 扩散器可以例如被安装在喷雾干燥器1的干燥室2的顶板上方或其中，或者 安装在干燥室2的顶部4a中。根据干燥室2的尺寸，可以有多于一个(例如， 三个)这种空气扩散器安装在干燥室2的顶板中。

从进气口进入空气扩散器的干燥空气被引导到进入干燥室的干燥空 气的向下的流中，其中干燥空气与从雾化装置9流出的雾化物质接触。在 显示的实施例中，雾化装置9被设置成在干燥室2中被向下引导的喷嘴的形 式。在可选的实施例中，雾化装置9可以为旋转雾化器的形式。作为进一 步的可选例，雾化装置9可以设置成从喷枪系统供应的一个或多个喷嘴。 喷枪可以延伸通过空气扩散器的中心或空气扩散器的外部。

在显示的实施例中，喷雾干燥器1还包括定位成与干燥室2相关联的红 外摄像机(IR摄像机)6。IR摄像机6在干燥室2的外部被安装在摄像机杆状件 (camera lance)7中。包括摄像机6的杆状件7还可以被定位在干燥室2的内 部。为了保护IR摄像机6不碰到被喷射干燥的物质，设置防护玻璃8。喷嘴 5在IR摄像机6的视场范围之内。每一个红外摄像机应该具有足够的视场， 所述视场取决于从摄像机位置到用于监控的区域的距离。例如，如果摄像 机被靠近喷嘴放置，则至少15度、30度或60度的视场是优选的，但是用于 监控喷嘴，90度的视场是优选的。在喷雾干燥期间，离开喷嘴5的物质在 喷雾干燥室2中环绕着旋动。虽然相反地作用，但是沉积物可能沉淀在喷 嘴5上，特别地如果所述物质具有粘性或是粘稠的。沉积物的问题在干燥 过程的启动期间或在有缺陷的喷嘴情况下特别显著。如果沉积物没有被移 除，则喷嘴5的温度接着可以局部升高。沉积物变得越来越干燥，引起温 度升高，直到沉积物或者自发地点燃、落入干燥室2中或落到下部4中的流 化床上，物质接着可能在此处点燃。在图1所示的实施例中，IR摄像机6用 于监控喷嘴5。这通过选择要监控的预先限定的区域来执行。IR摄像机6设 有用于根据尺寸和位置允许调节预先限定的区域的装置。接着，当被选作 为特定预先限定的区域内的一组值的特定温度水平已经被IR摄像机6或诸 如计算机的相关电路检测到时，在预先限定的区域内测量温度，在实际火 灾或爆炸被引起之前，警报被触发并可以停止干燥并移除沉积物。

设定值(即，触发警报所需的温度)取决于喷雾干燥器1中操作的物质类 型。用于化学或陶瓷产品的干燥气体温度显著高于用于乳制品、药品或食 品的干燥气体温度。喷嘴5和腔室2的操作温度将涉及干燥温度，因此触发 警报的温度然后将更高。例如，对于氧化铝，干燥气体进口温度区间在 300-500℃之间，而用于全脂奶的干燥气体进口温度为175-240°，并且对于 酶类，干燥气体进口温度区间为140-180℃。因此将设定触发警报的相关 喷嘴温度。对于可选方式，触发警报的是在干燥室2内的两个区域之间的 温差。因此，可以对于固体物质的沉积物进行监控，并且用于温度的设定 值为沉积物的温度。当警报被触发时，喷雾干燥器的操作可以停止，并且 沉积物被移除。这可防止过热和火灾的爆发。随着沉积物的移除和进一步 可能的清洁程序，喷雾干燥器的操作可以重新开始。

在图2中，进一步的特征已经被加到图1中存在的特征。已经增加四个 更多的摄像机，其中一些摄像机可以为IR摄像机和其它普通的电视摄像 机。所述摄像机中的两个指向喷嘴5或具有喷嘴5的自由视场。如果喷嘴的 温度上升到如上所述可接受的水平之上，则这些摄像机进行记录。两个另 外的摄像机6已经安装在干燥室2的每一侧。这可以通过一个摄像机6监控 壁3的温度或监控多个喷嘴5。沉积物同样可能形成在喷雾干燥器1的壁3 上，要由这些摄像机监控的预先限定的区域根据例如编程的监视模式来选 择。所述侧的摄像机6可以为IR摄像机6或IR摄像机6和普通电视摄像机的 混合。

代替在温度超过特定水平时进行测量，IR摄像机6或相关电路还可以 在干燥室2与喷嘴5之间的温差超过特定水平或移动到特定水平之下的情 况下进行检测。所述侧的摄像机6可以检测干燥室2的壁上的温度，并因此 指示正常操作温度或潜在的沉积物的温度，同时监控喷嘴5的摄像机检测 喷嘴5的温度。所述温度接着可以在计算机中进行比较，从而监控整个过 程。

安装在下部4处的IR摄像机监控流化床的流化床气体分配板10下方的 温度。如果流化床气体分配板10的区域中的温度上升到特定水平以上或温 差变得大于特定值，则这可以指示要干燥的物质块已经落到流化床气体分 配板10上且所述块太重而无法用高速气流输送。该块如果没有被检测到和 移除则可能会自燃。

温差可以仅由一个IR摄像机测量和/或监控，或者根据来自多个IR摄 像机的输入进行计算。

通常，要监控更多的喷嘴5和更大的区域，则需要更多的IR摄像机。

图3是位于安装位置的摄像机的近视图。可以使用市场上可买到的 19M像素IR摄像机。杆状件7适于插入干燥室。杆状件7还包括摄像机6的 配线和电子设备12以及用于连接摄像机6和诸如计算机的监控站的装置。 杆状件7容易移动、移除和更换摄像机。

一个或多个摄像机6，例如IR摄像机和普通摄像机，可以安装在一个 杆状件7中。普通的电视摄影机和IR摄像机的组合使得可以组合来自所述 过程的信息。此外，可想到其它监视或监控装置，例如，光纤的使用。

窥视孔玻璃8设置在杆状件7的端部。此外还设置保护格网13。应该理 解的是“玻璃”表示物质适于IR使用以及适于要干燥的产品的安全要求。

由于摄像机6被放置在高温环境中，因此冷却空气可以被供应给摄像 机6。冷却空气可以横向于摄像机的观察点提供。进一步地，摄像机6的温 度本身同样可以被监控。

配线和电子设备12使用匹配软件连接IR摄像机6。匹配软件可以容易 地限定喷雾模腔2的用于监控的区域。所述区域可以显示在屏幕上。该区 域可以随意增加或减小。可以显示平均温度。每当平均温度超过所述指定 区域的设定值时可以激活报警功能。此外，操作者在屏幕处可以通过简单 地将光标(curser)移动到他想要观察的实际点来显现图像的任一点处的温 度。

当提到摄像机时，意味着摄像机的至少一种情况，摄像机可以为普通 的电视摄影机、IR摄像机或其组合。

本发明不应该被认为是局限于上述显示和说明的实施例，而是可以在 不背离以下权利要求的保护范围的情况下进行特征的各种修改和组合。