淺談噴霧塔在陶瓷原料干燥中的節(jié)能方法

劉興國(guó) 呂新建 宋書(shū)芳

摘 要： 本文簡(jiǎn)要介紹了陶瓷面磚原料制備設(shè)備——噴霧干燥塔的工作原理和使用特點(diǎn)，重點(diǎn)探討了噴霧干燥塔的節(jié)能方法。

關(guān)鍵詞： 噴霧干燥塔；節(jié)能；霧化方法

1 噴霧干燥塔工作原理及使用特點(diǎn)

拉曼特（Lamant）在1865年研制出第一臺(tái)噴霧干燥塔并獲得美國(guó)專利。最初的噴霧干燥塔只用于食品和醫(yī)藥工業(yè)，直到20世紀(jì)50年代才開(kāi)始用于建筑陶瓷生產(chǎn)中。

1.1噴霧干燥塔的工作原理

泥漿在霧化器的作用下被霧化成霧滴，在干燥塔內(nèi)與熱風(fēng)（由熱風(fēng)爐產(chǎn)生）相遇，發(fā)生劇烈的熱交換，幾秒或十幾秒鐘后霧滴被干燥成符合要求的顆粒狀粉料，積聚在塔底并由卸料閥卸出。

1.2噴霧干燥塔的使用特點(diǎn)

一般噴霧干燥塔分為三種：壓力式噴霧干燥塔、離心式噴霧干燥塔和氣流式噴霧干燥塔。噴霧干燥塔的使用特點(diǎn)如下：

（1） 產(chǎn)品水分、粒徑易調(diào)節(jié)；

（2） 產(chǎn)品為球形顆粒，流動(dòng)性很好；

（3） 大大簡(jiǎn)化了工藝流程，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，避免粉塵污染；

（4） 產(chǎn)品單位重量熱耗大，投資較大。

2 節(jié)能方法

2.1熱風(fēng)溫度控制

在干燥塔中，泥漿霧滴與熱風(fēng)混合，同時(shí)發(fā)生熱量與質(zhì)量（水分）的交換，霧滴在熱風(fēng)中急劇蒸發(fā)，熱風(fēng)的相對(duì)濕度逐漸提高，而干燥霧滴中的水分則逐漸降低，實(shí)際上這是一個(gè)物料平衡與熱量平衡問(wèn)題。若將粉料水分作為目標(biāo)函數(shù)，其水分的大小將受到多個(gè)參變量的影響，其中包括：進(jìn)塔熱風(fēng)溫度、速率；出塔熱風(fēng)溫度、速率、相對(duì)濕度；泥漿含水率、泥漿進(jìn)塔速率、泥漿霧化粒徑；干燥塔高度；氣霧流動(dòng)方向等。

其中主要因素是進(jìn)塔熱風(fēng)溫度和出塔熱風(fēng)溫度。現(xiàn)將某陶瓷廠噴霧干燥塔的有關(guān)技術(shù)條件和參數(shù)列于表1。

由表1可知，在技術(shù)條件一定的情況下，隨進(jìn)塔熱風(fēng)溫度升高，產(chǎn)品的相對(duì)水分有所降低。

出塔熱風(fēng)溫度也是一個(gè)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素。出塔熱風(fēng)溫度與粉料產(chǎn)品水分的關(guān)系見(jiàn)表2。

由表2可知，當(dāng)泥漿速率、進(jìn)塔熱風(fēng)溫度和塔內(nèi)負(fù)壓一定時(shí)，出塔熱風(fēng)溫度上升，產(chǎn)品水分減少。出塔熱風(fēng)溫度每升高10℃，產(chǎn)品水分降低1%左右。

2.2熱風(fēng)爐控制

熱風(fēng)爐是干燥熱風(fēng)源，其燃料消耗直接影響成本的高低，所以是噴霧干燥塔節(jié)能的關(guān)鍵部分。而熱風(fēng)爐效率又主要取決于燃油霧化噴嘴。當(dāng)燃油霧化均勻、燃燒充分時(shí)，就達(dá)到了少耗油多產(chǎn)熱的效果。熱風(fēng)爐溫度一般控制在900~1200℃左右，并由分風(fēng)器混入適量比例的空氣而形成進(jìn)塔風(fēng)（400~550℃）。保障燃油噴嘴霧化的關(guān)鍵為霧化空氣壓力與流量、燃油壓力與流量?jī)蓚€(gè)方面。

2.2.1霧化空氣壓力與流量

霧化空氣壓力不足時(shí)，燃油得不到充分霧化，難以完全燃燒而形成煙霧，使油耗大增，且影響粉料質(zhì)量；霧化空氣壓力過(guò)高時(shí)，會(huì)增大冷空氣射入量，不利于提高爐溫。霧化空氣壓力一般應(yīng)為5500Pa左右，流量為60~80m3/min。霧化空氣的壓力與流量由高壓離心風(fēng)機(jī)出口的閘閥控制。

2.2.2燃油壓力與流量

因?yàn)橹赜偷恼扯容^大，易堵塞噴油嘴而影響霧化，所以必須在進(jìn)入噴嘴前對(duì)重油進(jìn)行加熱，可以達(dá)到降低粘度，提高霧化的效果。一般采用電加熱法和水加熱法加熱油管，油溫以100±10℃、油壓以0.4MPa為宜。供油量應(yīng)結(jié)合爐內(nèi)溫度控制。

2.3泥漿濃度控制

泥漿濃度大，流動(dòng)性差，難以霧化；泥漿濃度小，流動(dòng)性好，易霧化，但蒸發(fā)水分消耗的熱量大，單位產(chǎn)品能耗高。因此，濃度與流動(dòng)性是相互矛盾的。從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，希望濃度大，單位能耗低，但流動(dòng)性又不能變差，以便于霧化。

在實(shí)際生產(chǎn)中，往往通過(guò)添加電解質(zhì)的方法來(lái)提高泥漿流動(dòng)性，并適當(dāng)增加泥漿濃度，以達(dá)到節(jié)能的目的。常用的電解質(zhì)有水玻璃、純堿、腐植酸鈉等。將0.5%~1%的水玻璃加入泥漿中，不僅可提高球磨效率，而且可提高泥漿濃度，降低泥漿粘度。加入電解質(zhì)后的泥漿濃度為55%~60%，且流動(dòng)性良好。某廠的泥漿濃度與油耗關(guān)系見(jiàn)圖1。

由圖1可以看出，當(dāng)泥漿濃度由45%提高到65%時(shí)，粉料油耗從90kg/t降低到了30kg/t。該廠一般將濃度控制在60%±2%左右，效果比較理想。

2.4泥漿霧化壓力控制

泥漿霧化壓力一般應(yīng)視泥漿濃度、粘度、霧化噴嘴孔徑及產(chǎn)量等而定。在其他參數(shù)不變的情況下，若增加送漿壓力，泥漿流速加快，顆粒易于霧化、干燥快、產(chǎn)量大；若壓力小，流速變慢，霧化不良、易積料。但壓力過(guò)大時(shí)，泥漿泵壽命縮短，噴嘴口易磨損，影響產(chǎn)品粒徑，故必須合理控制壓力。一般送漿壓力以1.8~2.2MPa為宜，該廠為2.1MPa。同時(shí)，噴嘴安裝角度要正確，以保證泥漿在向上噴出的過(guò)程中不粘內(nèi)壁。

3 結(jié) 語(yǔ)

噴霧干燥塔節(jié)能問(wèn)題是一個(gè)受多種因素影響的課題。本文主要介紹了熱風(fēng)溫度控制、熱風(fēng)爐控制、泥漿濃度控制、泥漿霧化壓力控制四種方法，以達(dá)到節(jié)能的目的。除此之外，還有利用隧道窯余熱作配溫風(fēng)或助燃風(fēng)的，節(jié)能效果亦不錯(cuò)。另外，對(duì)熱風(fēng)管道和塔身進(jìn)行妥善保溫，回收利用粉塵和塔內(nèi)積料，使用微機(jī)控制熱風(fēng)溫度和油嘴供油量也可獲得較佳的節(jié)能降耗效果，經(jīng)濟(jì)效益明顯。本文通過(guò)探討了噴霧干燥塔的節(jié)能方法，它將對(duì)陶瓷廠的節(jié)能具有一定的參考價(jià)值。

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