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浅谈喷雾塔在陶瓷原料干燥中的节能方法

来源:用户上传      作者: 刘兴国 吕新建 宋书芳

  摘 要: 本文简要介绍了陶瓷面砖原料制备设备――喷雾干燥塔的工作原理和使用特点,重点探讨了喷雾干燥塔的节能方法。
  关键词: 喷雾干燥塔;节能;雾化方法
  1 喷雾干燥塔工作原理及使用特点
  
   拉曼特(Lamant)在1865年研制出第一台喷雾干燥塔并获得美国专利。最初的喷雾干燥塔只用于食品和医药工业,直到20世纪50年代才开始用于建筑陶瓷生产中。
  1.1喷雾干燥塔的工作原理
   泥浆在雾化器的作用下被雾化成雾滴,在干燥塔内与热风(由热风炉产生)相遇,发生剧烈的热交换,几秒或十几秒钟后雾滴被干燥成符合要求的颗粒状粉料,积聚在塔底并由卸料阀卸出。
  1.2喷雾干燥塔的使用特点
   一般喷雾干燥塔分为三种:压力式喷雾干燥塔、离心式喷雾干燥塔和气流式喷雾干燥塔。喷雾干燥塔的使用特点如下:
   (1) 产品水分、粒径易调节;
   (2) 产品为球形颗粒,流动性很好;
   (3) 大大简化了工艺流程,易实现自动化,避免粉尘污染;
   (4) 产品单位重量热耗大,投资较大。
  
  
  2 节能方法
  
  2.1热风温度控制
   在干燥塔中,泥浆雾滴与热风混合,同时发生热量与质量(水分)的交换,雾滴在热风中急剧蒸发,热风的相对湿度逐渐提高,而干燥雾滴中的水分则逐渐降低,实际上这是一个物料平衡与热量平衡问题。若将粉料水分作为目标函数,其水分的大小将受到多个参变量的影响,其中包括:进塔热风温度、速率;出塔热风温度、速率、相对湿度;泥浆含水率、泥浆进塔速率、泥浆雾化粒径;干燥塔高度;气雾流动方向等。
   其中主要因素是进塔热风温度和出塔热风温度。现将某陶瓷厂喷雾干燥塔的有关技术条件和参数列于表1。
   由表1可知,在技术条件一定的情况下,随进塔热风温度升高,产品的相对水分有所降低。
   出塔热风温度也是一个直接影响产品质量的因素。出塔热风温度与粉料产品水分的关系见表2。
   由表2可知,当泥浆速率、进塔热风温度和塔内负压一定时,出塔热风温度上升,产品水分减少。出塔热风温度每升高10℃,产品水分降低1%左右。
  2.2热风炉控制
   热风炉是干燥热风源,其燃料消耗直接影响成本的高低,所以是喷雾干燥塔节能的关键部分。而热风炉效率又主要取决于燃油雾化喷嘴。当燃油雾化均匀、燃烧充分时,就达到了少耗油多产热的效果。热风炉温度一般控制在900~1200℃左右,并由分风器混入适量比例的空气而形成进塔风(400~550℃)。保障燃油喷嘴雾化的关键为雾化空气压力与流量、燃油压力与流量两个方面。
  2.2.1雾化空气压力与流量
   雾化空气压力不足时,燃油得不到充分雾化,难以完全燃烧而形成烟雾,使油耗大增,且影响粉料质量;雾化空气压力过高时,会增大冷空气射入量,不利于提高炉温。雾化空气压力一般应为5500Pa左右,流量为60~80m3/min。雾化空气的压力与流量由高压离心风机出口的闸阀控制。
  2.2.2燃油压力与流量
  
   因为重油的粘度较大,易堵塞喷油嘴而影响雾化,所以必须在进入喷嘴前对重油进行加热,可以达到降低粘度,提高雾化的效果。一般采用电加热法和水加热法加热油管,油温以100±10℃、油压以0.4MPa为宜。供油量应结合炉内温度控制。
  2.3泥浆浓度控制
   泥浆浓度大,流动性差,难以雾化;泥浆浓度小,流动性好,易雾化,但蒸发水分消耗的热量大,单位产品能耗高。因此,浓度与流动性是相互矛盾的。从节能的观点出发,希望浓度大,单位能耗低,但流动性又不能变差,以便于雾化。
   在实际生产中,往往通过添加电解质的方法来提高泥浆流动性,并适当增加泥浆浓度,以达到节能的目的。常用的电解质有水玻璃、纯碱、腐植酸钠等。将0.5%~1%的水玻璃加入泥浆中,不仅可提高球磨效率,而且可提高泥浆浓度,降低泥浆粘度。加入电解质后的泥浆浓度为55%~60%,且流动性良好。某厂的泥浆浓度与油耗关系见图1。
   由图1可以看出,当泥浆浓度由45%提高到65%时,粉料油耗从90kg/t降低到了30kg/t。该厂一般将浓度控制在60%±2%左右,效果比较理想。
  2.4泥浆雾化压力控制
   泥浆雾化压力一般应视泥浆浓度、粘度、雾化喷嘴孔径及产量等而定。在其他参数不变的情况下,若增加送浆压力,泥浆流速加快,颗粒易于雾化、干燥快、产量大;若压力小,流速变慢,雾化不良、易积料。但压力过大时,泥浆泵寿命缩短,喷嘴口易磨损,影响产品粒径,故必须合理控制压力。一般送浆压力以1.8~2.2MPa为宜,该厂为2.1MPa。同时,喷嘴安装角度要正确,以保证泥浆在向上喷出的过程中不粘内壁。
  
  3 结 语
  
   喷雾干燥塔节能问题是一个受多种因素影响的课题。本文主要介绍了热风温度控制、热风炉控制、泥浆浓度控制、泥浆雾化压力控制四种方法,以达到节能的目的。除此之外,还有利用隧道窑余热作配温风或助燃风的,节能效果亦不错。另外,对热风管道和塔身进行妥善保温,回收利用粉尘和塔内积料,使用微机控制热风温度和油嘴供油量也可获得较佳的节能降耗效果,经济效益明显。本文通过探讨了喷雾干燥塔的节能方法,它将对陶瓷厂的节能具有一定的参考价值。
  参考文献
  [1] [日]素木洋一.硅酸盐手册[M].北京:科学出版社,1980.
  [2] 西北轻工业学院编.陶瓷工艺学[M].北京:中国轻工出版社,1983.
  [3] 华南工学院编.陶瓷工业机械设备[M].北京:机械工业出版社,1982.


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