液氮深冷制粒技術憑借低溫脆化、顆粒均勻性高、物料活性保留好等優勢，廣泛應用于橡膠回收、工程塑料改性、食品添加劑加工等領域。該技術通過液氮（-196℃）使高韌性或熱敏性物料迅速脆化，再經機械力破碎成特定粒度的顆粒。其高效運行依賴于完整的設備配套體系，需從物料處理、低溫保障、安全控制等多維度構建協同系統。
核心制粒設備與功能定位
液氮深冷制粒的核心設備是深冷破碎機，其性能直接決定制粒質量。該設備通常由低溫破碎腔、高速旋轉刀組、溫度傳感器組成，工作時需維持腔體內溫度在 - 80℃至 - 120℃（依物料特性調整）。例如處理交聯橡膠時，需將溫度降至 - 100℃以下才能實現完全脆化，此時刀組線速度需達 30m/s 以上以確保破碎效率。
配套的分級篩選裝置是核心設備的延伸，通過多層篩網（常用 80-200 目）分離不同粒度的顆粒，不合格顆粒經返料通道重回破碎腔。現代設備多采用氣流分級技術，利用不同粒徑顆粒的沉降速度差異實現精準分離，分級效率可達 95% 以上。
液氮供應與循環系統
液氮供應系統是深冷制粒的 “能量中樞”，需滿足持續、穩定的低溫供給。真空絕熱液氮儲罐（容積通常為 5-50m3）是儲存核心，其日蒸發率需控制在 0.3% 以內（采用雙層真空粉末絕熱技術），以減少液氮損耗。儲罐需配備自增壓汽化器，通過空氣換熱將部分液氮汽化為氮氣，利用氣壓差將液氮輸送至破碎腔，工作壓力維持在 0.6-0.8MPa。
低溫輸送管道需采用 304 不銹鋼材質，外覆 50mm 厚聚氨酯保溫層，管道設計壓力不低于 1.6MPa。關鍵節點安裝緊急切斷閥（響應時間＜1 秒），當管道壓力超 1.0MPa 或溫度異常時自動關閉。對于連續生產場景，需配置液氮液位監測系統，通過差壓變送器實時監測儲罐液位，當低于 20% 時觸發補液警報。
原料預處理與輸送設備
原料狀態直接影響制粒效果，需通過預處理設備提升均一性。原料破碎機用于將大塊物料（如廢舊輪胎膠片）破碎至 5-10mm 的預處理料，避免大塊物料進入深冷腔導致卡機。對于含雜質的物料（如塑料邊角料），需配備磁選除雜裝置，通過強磁滾筒（表面磁場強度≥8000 高斯）清除鐵磁性雜質。
螺旋輸送機負責將預處理料送入深冷腔，其輸送量需與破碎能力匹配（通常 1-5 噸 / 小時）。為減少冷量損失，輸送機進料口需設置氣動閘門，實現間歇式進料，每次進料量控制在破碎腔容積的 30%-50%。部分高端系統采用失重式喂料機，通過稱重傳感器實時調節進料速度，確保物料在破碎腔內均勻分布。
產物處理與回收系統
破碎后的顆粒需經過凈化、干燥等處理。旋風分離器用于分離顆粒與低溫氮氣，分離效率達 99% 以上，分離后的氮氣經換熱器回收冷量（可降低液氮消耗 15%-20%），再通過排氣管路引至室外。對于食品級顆粒（如凍干果蔬粉），需配套無菌篩分機，采用 316L 不銹鋼材質并具備在線清洗（CIP）功能。
成品儲料倉需具備低溫保溫功能（溫度維持在 0-10℃），防止顆粒吸潮結塊。倉底安裝定量包裝機，配備自動稱重與封口裝置，包裝精度可達 ±0.5%。對于產生的超細粉塵（粒徑＜10μm），需通過脈沖布袋除塵器收集，過濾效率≥99.9%，符合 GB 16297-1996 大氣污染物排放標準。
安全與控制系統
深冷制粒環境存在低溫凍傷、氮氣窒息等風險，安全系統不可或缺。氧氣濃度監測儀需在設備周邊 3 米范圍內均勻布置，當氧含量低于 19.5% 時觸發聲光報警，低于 18% 時自動啟動強制通風系統。操作人員需配備低溫防護裝備，包括防寒手套（耐溫 - 200℃）、護目鏡及通風式呼吸器。
PLC 控制系統是設備協同運行的核心，需集成溫度、壓力、液位等 20 余項參數監測，通過觸摸屏實現全自動控制。系統具備故障自診斷功能，可識別刀組磨損、液氮斷供等 30 余種異常狀態，并執行相應的保護程序（如緊急停機、氮氣排放）。關鍵控制回路采用 PID 調節，如破碎腔溫度控制精度可達 ±2℃。
輔助設備與特殊場景配置
在橡膠制粒等粉塵較多的場景，需配備車間除塵系統，采用側吸式集氣罩（風速≥1.5m/s）捕捉粉塵。對于需要惰性環境保護的物料（如鎂合金粉末），需增加氮氣循環系統，使破碎腔氧含量控制在 3% 以下。
能源回收設備可顯著降低運行成本，余熱回收裝置利用電機散熱加熱車間空氣（冬季），變頻調速系統使主電機能耗降低 20%-30%。在連續生產線上，還需配置設備狀態監測系統，通過振動傳感器（監測刀組動平衡）、紅外測溫儀（監測軸承溫度）實現預測性維護。
液氮深冷制粒設備的配套體系需遵循 “工藝適配、安全優先、能效優化” 原則。不同行業的配置存在差異：橡膠回收領域側重雜質清除與粉塵控制，食品加工領域強調無菌與低溫保鮮，工程塑料領域則需精準控制顆粒形貌。通過科學配置設備，可使整套系統的綜合能耗降低 10%-25%，顆粒合格率提升至 98% 以上，為規模化生產提供可靠保障。
本文鏈接地址：http://m.nrfzhdv.cn/1464.html
