建陶壓力噴霧干燥塔技術(shù)基本原理與生產(chǎn)控制.doc

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陶瓷材料噴霧干燥塔技術(shù)基本原理與生產(chǎn)控制 墻地磚生產(chǎn)過(guò)程包括三個(gè)重要的工序：制粉、成形與燒成。制粉是最重要也是非常關(guān)鍵的工序，制粉分兩部分：原料的球磨和噴霧干燥。在球磨工序控制好泥漿的細(xì)度和水分后，噴霧干燥工序則決定了坯體粉料的質(zhì)量，它直接影響后續(xù)工序的質(zhì)量：粉料的成形性能、坯體均勻性、生坯強(qiáng)度等，進(jìn)而影響瓷磚產(chǎn)品的性能。 噴霧造粒制備的粉料，一般要求滿足以下性能： （１）具有一定的水分 （２）合理的顆粒度及顆粒級(jí)配（３）良好的流動(dòng)性（４）一定的松裝密度 滿足上述要求的前提下，充分發(fā)揮噴霧干燥塔的效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文根據(jù)文后所列文獻(xiàn)，結(jié)合作者的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從噴霧干燥塔的結(jié)構(gòu)開(kāi)始，介紹噴霧干燥的工作原理，以及生產(chǎn)過(guò)程中的控制要點(diǎn)與缺陷克服措施等。 ２噴霧干燥塔的結(jié)構(gòu) 噴霧干燥塔的結(jié)構(gòu)有很多種，陶瓷廠常用的噴霧 干燥塔，它通常包括如下幾部分： （１）料漿供應(yīng)系統(tǒng) 包括：漿池?cái)嚢铏C(jī)、泥漿泵、料漿篩、輸漿管道、流 量計(jì)等。 作用：向霧化器供應(yīng)料漿。 （２）霧化器 霧化器是噴霧干燥塔最重要的部件。它的作用是將輸入的料漿霧化成微細(xì)的液滴，以便干燥。霧化器種類有很多種：旋轉(zhuǎn)式霧化器、噴嘴式霧化器、組合式霧化器。不同的霧化器可以適合不同的料漿類型，提供大小均勻的霧滴。 （３）干燥塔 它是整個(gè)工藝過(guò)程的主體設(shè)備，它的主要作用是容納霧化后的料漿液滴與熱風(fēng)交匯，完成干燥過(guò)程。 （４）熱風(fēng)系統(tǒng) 包括：空氣加熱器（熱風(fēng)爐）、調(diào)溫冷風(fēng)機(jī)、分風(fēng)器、熱風(fēng)管道等。它的作用是為噴霧干燥塔提供熱風(fēng)，作為干燥介質(zhì)。分風(fēng)器的作用是均勻分配熱風(fēng)，使熱風(fēng)以一定的角度下旋，使料漿均勻受熱。如果分風(fēng)器傾斜，將導(dǎo)致粉料干濕嚴(yán)重不均。 （５）廢氣排放和除塵系統(tǒng) 包括：除塵機(jī)、排風(fēng)機(jī)、廢氣煙囪、脫硫機(jī)等。作用：回收廢氣中的粉料，并且對(duì)廢氣進(jìn)行處理，使之達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)環(huán)境。 （６）卸料及粉料輸送系統(tǒng)。 ３噴霧干燥的工藝過(guò)程 噴霧干燥一般可以分為四個(gè)階段： （１）泥漿霧化成霧滴 （２）霧滴與空氣接觸（混合和流動(dòng)）（３）霧滴干燥（水分蒸發(fā)）（４）干燥產(chǎn)品與空氣分離 其中最重要的是霧化與干燥，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。 ３．１泥漿的霧化 泥漿霧化即將泥漿分散為微細(xì)的霧滴。霧滴的平均直徑約為１５０～３５０μｍ，按粉料的不同用途，確定霧滴大小。霧滴大小和均勻度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，其中的霧化器是關(guān)鍵部件，將在后面專門(mén)討論。 霧化的霧滴很細(xì)小，它的比表面積大，與熱空氣接觸時(shí)，極易發(fā)生傳質(zhì)和傳熱，使霧滴迅速汽化干燥。 ３．２霧滴與空氣混合 霧滴與熱空氣混合，取決于熱空氣入口和霧化器的相對(duì)位置，霧滴與熱空氣的接觸方式分為：（１）并流式，分為向下并流、向上并流和水平并流；（２）逆流式；（３）混流式。其原理如圖２所示。 ３．２．１并流運(yùn)動(dòng) 熱空氣與霧滴在塔內(nèi)以相同方向運(yùn)動(dòng)，最熱空氣先與含水最高的霧滴接觸，水分迅速 蒸發(fā)，空氣溫度迅速降低。整個(gè)過(guò)程，物料溫度不高，因而對(duì)熱敏性物料干燥有利。由于水份蒸發(fā)迅速，霧滴容易膨脹甚至破碎，所得粉料多為非球形的多孔顆粒，粉料容重低。 ３．２．２逆流運(yùn)動(dòng) 熱空氣與霧滴的運(yùn)動(dòng)方向相反，如圖２ｄ所示。由于熱空氣向上，霧滴向下，延緩了顆粒和霧滴的下降速度，在干燥室內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于干燥。此方式只適用于非熱敏性材料。 ３．２．３混流運(yùn)動(dòng) 這種方式既有并流，又有逆流的運(yùn)動(dòng)，適合生產(chǎn)流動(dòng)性好的粗粉，即陶瓷廠廣泛使用的噴霧干燥塔類型。 混流有兩種情況： （１）噴嘴安裝在干燥塔底部，熱風(fēng)從頂部進(jìn)入。霧滴先作逆流運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)后下降，作并流運(yùn)動(dòng)。 （２）噴嘴安裝在塔的中部，物料向上噴霧，與塔頂進(jìn)入的高溫空氣接觸，使水分迅速蒸發(fā)。這種方式熱效率高。霧滴先逆流運(yùn)動(dòng)，干燥到一定程度后，又與已經(jīng)大幅降溫的熱空氣向下并流，干燥的物料和已經(jīng)降低到出口溫度的空氣接觸，避免了物料的過(guò)熱變質(zhì)。 適用于熱敏性原料，陶瓷企業(yè)就是使用這種干燥塔。 ３．３霧滴的干燥 霧滴的干燥，與坯體的干燥原理相似，分為兩個(gè)過(guò)程：恒速（第一階段）和降速（第二階段）。霧滴一遇到熱空氣，霧滴中的水即汽化進(jìn)入到空氣中。 （１）恒速階段：霧滴中有足夠的水分，可以保持表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，蒸發(fā)恒速進(jìn)行。 （２）降速階段：當(dāng)霧滴水分不能保持表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，即到達(dá)臨界點(diǎn)后，霧滴表面形成干殼。干殼的厚度隨著時(shí)間而增加，蒸發(fā)速率也逐漸降低。 （３）干燥時(shí)間。霧滴干燥所需的時(shí)間，決定了噴霧干燥塔的高度。對(duì)于固定的噴霧干燥塔，干燥時(shí)間還與產(chǎn)品的組成有關(guān)。要對(duì)不同的產(chǎn)品，進(jìn)行不同的操作。例如，微粉磚坯體的底料、面料成分不同，制粉操作時(shí)應(yīng)有所區(qū)別。 （４）噴霧干燥過(guò)程 ４霧化器的種類和特點(diǎn) 霧化器是噴霧干燥塔的核心，有以下三種類型： 氣流式霧化器、旋轉(zhuǎn)式霧化器和壓力式霧化器。目前陶瓷行業(yè)廣泛使用的是壓力式霧化器。 ４．１氣流式霧化器 用壓縮空氣以很高的速度（３００ｍ／ｓ或更高）從噴嘴噴出，利用氣液二相的速度差產(chǎn)生的摩擦力，使液滴分裂為霧滴。霧滴大小取決于相對(duì)速度和料液的粘度。料霧的分散度取決于氣體的噴射速度、料液的物理性質(zhì)、霧化器的幾何尺寸、氣液量之比。陶瓷廠輥道窯的燒油噴嘴即是一種氣流式霧化器。 ４．２旋轉(zhuǎn)式霧化器 料液從中心輸入到高速旋轉(zhuǎn)（圓周速度達(dá)９０～ １４０ｍ／ｓ）的轉(zhuǎn)輪或轉(zhuǎn)盤(pán)，然后在輪或盤(pán)的表面加速流 向邊緣，在離開(kāi)邊緣時(shí)分散成由微細(xì)的霧滴組成的料霧。甩釉機(jī)就是一種旋轉(zhuǎn)式霧化器。 特點(diǎn)：可以通過(guò)控制輪的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)顆粒的大小。平均粒度與進(jìn)料速度、料液粘度成正比，與轉(zhuǎn)輪速度和轉(zhuǎn)輪半徑成反比。 ４．３壓力式霧化器 料漿用泵以較高壓力沿切線槽進(jìn)入旋流室，在旋流室內(nèi)，料漿高速旋轉(zhuǎn)，形成近似的自由渦流。在壓力作用下，料液從小孔噴出，形成錐形料霧。 由于壓力式霧化器中，料漿的壓力達(dá)到２ＭＰａ以上，很容量磨損噴嘴材料，尤其是噴嘴孔板，因此，噴嘴孔板一般采用硬質(zhì)合金。 ４．３．１霧錐形狀 壓力式噴嘴產(chǎn)生的料霧，有兩種形狀：實(shí)心霧錐和空心霧錐（如圖４所示）。在生產(chǎn)中，應(yīng)盡量形成實(shí)心霧錐。 實(shí)心霧錐：干燥空氣與霧錐全面接觸，干燥均勻。并且，實(shí)心霧錐可以使霧滴在干燥塔中心位置到達(dá)行 程的最高點(diǎn)。實(shí)心錐噴霧適合先逆流后并流的噴霧干燥系統(tǒng)，可以有效減少粘壁現(xiàn)象，其含有較大比例的大液滴。 空心霧錐：顆粒偏小，產(chǎn)量低，容易形成粘壁料，嚴(yán)重影響噴霧干燥粉料的質(zhì)量。空心錐噴霧特別適合并流噴霧干燥系統(tǒng)。 空心霧錐與實(shí)心霧錐可以相互轉(zhuǎn)換。旋流室中，當(dāng)軸向液體速度分量增大，足以抵消旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣芯消失，空心錐噴霧變?yōu)閷?shí)心錐噴霧。所以旋流室和旋流片的尺寸很重要，對(duì)此后面將專門(mén)討論。 ４．３．２噴霧角 噴霧角也稱霧化角，是壓力式噴嘴的重要參數(shù)。下面的一些因素會(huì)對(duì)霧化角產(chǎn)生影響。 （１）壓力對(duì)霧化角的影響壓力增大，霧化角變小。（２）粘度對(duì)霧化角的影響 粘度增大，霧化角縮小。粘度很大的液體，將變成一條射束，難以霧化。 （３）霧化角與噴嘴流量的關(guān)系 霧化角與噴嘴流量呈反比例關(guān)系，霧化角越大，噴嘴流量越小。 （４）霧化角對(duì)粉料質(zhì)量的影響 霧化角過(guò)大，整個(gè)霧化面偏低，易粘塔壁，且不能有效利用塔頂部熱空氣均勻分布的優(yōu)勢(shì)。霧化角過(guò)小，霧化面增高，料漿可能射向塔頂，也會(huì)造成粘塔。兩種情況都會(huì)產(chǎn)生較多的塔壁料，嚴(yán)重影響粉料質(zhì)量。 ５霧滴粒徑的影響因素 霧滴粒徑的大小，直接影響噴霧干燥粉料顆粒的 大小和分布。霧滴粒度的大小，與霧化器的運(yùn)行參數(shù)密切相關(guān)，此外還與泥漿的性能相關(guān)，如粘度等。生產(chǎn)中要根據(jù)產(chǎn)品種類的不同需要，確定噴霧干燥的各項(xiàng)參數(shù)。 ５．１運(yùn)行參數(shù)對(duì)霧滴尺寸的影響 （１）壓力對(duì)霧滴粒度的影響 壓力增大，霧滴減小。霧滴粒度與壓力的－０．３次方成比例。在很高壓力下，壓力的變化對(duì)霧滴粒度無(wú)明顯影響。 （２）粘度對(duì)粒度的影響 粉料的粒度與泥漿粘度的０．１７～０．２次方成比例，提高料漿粘度，將產(chǎn)生粗顆粒的霧滴。當(dāng)粘度很大時(shí)，不能用壓力噴嘴霧化。 生產(chǎn)過(guò)程中，適當(dāng)控制和穩(wěn)定泥漿的流動(dòng)性，可以控制噴霧料的顆粒大小。例如，生產(chǎn)色斑耐磨磚，為增加著色效果，色粒要大，這就要調(diào)大色料漿的粘度，有需要時(shí)加ＣＭＣ。為了改善坯體成形時(shí)的排氣效果，可以適當(dāng)提高噴霧干燥粉料的粒徑，也可通過(guò)提高泥漿的粘度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （３）噴嘴孔徑對(duì)霧滴粒徑的影響 在其他參數(shù)不變時(shí)，霧滴尺寸隨噴嘴直徑的平方而增加。這一因素影響非常大，生產(chǎn)中常用此法調(diào)節(jié)粒徑，按照粉料的不同用途，配置不同的噴嘴口徑。 ５．２霧滴的粒徑分布 壓力噴嘴獲得的粒徑范圍較寬，粒徑分布決定于噴嘴尺寸、操作壓力和料液條件。粒徑的分布范圍，要根據(jù)壓機(jī)的成形要求來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)［１６］。 ６熱風(fēng)爐［１，１４］ 陶瓷廠使用的熱風(fēng)爐，根據(jù)燃料不同，主要有四 種加熱設(shè)備： （１）重油爐（２）水煤氣爐（３）水煤漿爐（４）鏈排爐 每種爐各有特點(diǎn)，張潤(rùn)祿［１４］的文章中詳細(xì)介紹了各種燃煤熱風(fēng)爐。 ６．１重油爐 生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)重油熱風(fēng)爐，主要控制以下幾方面： （１）重油過(guò)篩，把渣子去除； （２）油溫溫度控制，溫度過(guò)低，影響燃燒；（３）控制燒嘴結(jié)焦。 拋光磚中的黑點(diǎn)，有很多就是由于重油結(jié)焦引起的。 ６．２水煤氣爐 （１）冷煤氣 正常使用，效果很好。（２）熱煤氣 熱煤氣中的煤粉含量高，會(huì)影響拋光磚的質(zhì)量，因而不主張使用，但對(duì)有釉產(chǎn)品的影響稍小一些。 ６．３水煤漿爐 （１）水煤漿的要求 水煤漿由７０％的煤、２９％的水和１％的添加劑組成。其煤質(zhì)要求如下：熱值大于６５００大卡；雜質(zhì)含量小于 １０％；揮發(fā)分大于３０％。水煤漿要求靜止２４ｈ后只能有 少量沉淀。 使用水煤漿的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用把酚水及煤焦油等污染物，減少環(huán)境污染。水煤漿旋風(fēng)熱風(fēng)爐示意圖見(jiàn)圖５。 （２）特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、燃燒效率高。缺點(diǎn)： １）建造成本高； ２）點(diǎn)火要燒油，備有燃油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；３）水煤漿噴嘴易堵塞和磨損； ４）爐膛易結(jié)焦，混入粉料中，影響產(chǎn)品質(zhì)量；５）自身含有３０％水分，影響熱效率。 ６．４鏈排爐 鏈排爐全稱為鏈條爐排熱風(fēng)爐， （１）優(yōu)點(diǎn) １）直接燃燒原煤，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、供熱穩(wěn)定、自動(dòng)化 程度高； ２）可以把制水煤氣的酚水、煤焦油一起加入燒掉，解決環(huán)保問(wèn)題。 （２）缺點(diǎn) １）燃燒效率較低，約７５％左右；２）如果灰分熔點(diǎn)低，則易結(jié)焦； ３）煤粉易混入粉料中，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 經(jīng)改進(jìn)后的鏈排爐效果很好，能把拋光磚中的雜質(zhì)控制在０．５％以下。廣東某拋光磚廠使用改進(jìn)后的鏈排爐，生產(chǎn)成本比水煤漿爐低很多，而雜質(zhì)率在 ０．５％以下。 ７影響粉料質(zhì)量的工藝參數(shù) ７．１選擇合適的霧化角，保證料漿充分霧化 由前面的討論可知，霧化角過(guò)大或過(guò)小都會(huì)產(chǎn)生粘壁料，影響粉料的流動(dòng)性和成形性能。 若霧化不均，有較大液滴存在，此液滴干燥相對(duì)較慢，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)形成許多孿生顆粒；若顆粒較大，來(lái)不及干燥而導(dǎo)致粘壁的可能性顯著增大。另外，粉料顆粒粗細(xì)不均勻，分布不合理等，均會(huì)影響粉料的流動(dòng)性。生產(chǎn)中，霧化角還要與旋流室的高度合理配合。 下面以蒸發(fā)量為２００ｋｇ／ｈ的噴霧干燥塔為例，探討霧化角的合理調(diào)配。 ７．１．１霧化器噴嘴孔徑與旋流室合理組合 噴嘴片孔徑與旋流室高度對(duì)霧化角的影響如圖 ７所示（泵壓為２ＭＰａ）。圖中，斜直線代表噴嘴片孔 徑，曲線代表霧化角等值線。結(jié)論：旋流室高度減少、噴嘴片孔徑增大，使霧化角增大。反之，霧化角減少。 ７．１．２霧化器與泵壓的合理組合 旋流室高度與泵壓的關(guān)系如圖８所示。圖中的參 數(shù)是在孔徑１．０ｍｍ的條件下測(cè)定的。固定泵壓 １．８ＭＰａ，調(diào)節(jié)旋流室高度由８ｍｍ、５ｍｍ到３ｍｍ，同時(shí)，調(diào) 節(jié)泵壓由１．８ＭＰａ到２．０、２．２、２．４ＭＰａ，分別測(cè)量霧化角的變化。結(jié)果如圖８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）所示。 圖中壓力一定時(shí)，霧化角隨旋流室高度的減小而增大，反之亦然；旋流室高度一定時(shí)，霧化角隨壓力的增大而增大，反之亦然。 因此，為保證充分穩(wěn)定霧化，必須：（１）泵壓不能太低；（２）泵壓要穩(wěn)定； （３）防止泥漿攪拌過(guò)程中產(chǎn)生湍流或大量旋渦，否則會(huì)降低泥漿流動(dòng)性，使泥漿不易霧化。 ７．２粒度分布的影響因素［５，８］ 王曉蘭等人［５］系統(tǒng)研究了影響噴霧干燥各項(xiàng)參數(shù)對(duì)粒度分布的影響，他們的試驗(yàn)條件是：２５００型噴霧干燥塔、１７００ｔ自動(dòng)壓機(jī)。所用泥漿的基本參數(shù)如下： 比重：１．４５～１．５５ｇ／ｍＬ含水率：３６．２％粘度：１８．５ｓ 細(xì)度：萬(wàn)孔篩小于１％ ７．２．１泥漿含水率對(duì)粉料粒度分布的影響 泥漿粘度為１８ｓ，噴霧壓力１ＭＰａ，噴片孔徑１．５～ １．８ｍｍ，改變泥漿含水率，測(cè)得粉料的粒徑分布如表１ 所示。 從表１可見(jiàn)，在其他條件不變的情況下，隨著泥漿水分的增加，粉料中的細(xì)粉比例增加，成形排氣困難。水分越低，大顆粒越多，越利于成形。所以試驗(yàn)配方時(shí)，要讓料漿水分盡量低。 ７．２．２泥漿粘度對(duì)粉料粒度分布的影響 泥漿水分３６％，噴霧壓力１ＭＰａ，噴片孔徑１．５～１．８ｍｍ，改變泥漿粘度，測(cè)得粉料的粒徑分布如表２所示。 從表２可見(jiàn)，泥漿粘度大，粉料中粗顆粒就相應(yīng)多一些；泥漿粘度小，粉料中細(xì)顆粒就相應(yīng)多一些。生 產(chǎn)中，泥漿粘度過(guò)大，容易造成塞槍；粘度過(guò)小，容易導(dǎo)致粘塔和塌壁料產(chǎn)生，所以，要適當(dāng)控制泥漿粘度。 ７．２．３泥漿壓力對(duì)粉料粒度分布的影響 泥漿水分３６％，噴霧壓力１ＭＰａ，噴片孔徑１．５～１．８ｍｍ，改變泥漿壓力，測(cè)得粉料的粒徑分布如表３所示。 泥漿壓力越大，粉料中細(xì)顆粒所占比例越大；泥漿壓力越小，粉料中粗顆粒所占比例逐漸增多。壓力過(guò)低，噴霧干燥塔制粉能力下降，制粉成本大幅度上升。泥漿壓力過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致泥漿霧化不好，部分泥漿可能碰到塔壁。因此，要根據(jù)工廠的噴霧干燥塔的大小，確定泥漿的壓力，同時(shí)要考慮壓機(jī)所需的粉料顆粒級(jí)配。 ７．２．４噴片孔徑對(duì)粉料粒度分布的影響 泥漿水分３６％，噴霧壓力１ＭＰａ，改變噴片孔徑，測(cè)得粉料的粒徑分布如表４所示。從表４可見(jiàn)，噴片孔徑的增大顯著改變粉料的粒徑分布，隨孔徑增大，粉料中粗顆粒所占比例明顯增大，適合成形的粉料比例由８０％～９０％提高到９２％以上。因此，要增加大顆粒的含量和噴霧干燥塔的產(chǎn)量，增大孔徑為最有效快捷的方法。 ７．２．５幾種因素的比較 比較上面幾種影響因素，對(duì)粉料粒度分布影響的大小關(guān)系為：噴片孔徑＞噴霧壓力＞泥漿粘度＞泥漿含水率。 ７．３粉料的流動(dòng)性７．３．１粉料流動(dòng)性的作用 粉料的流動(dòng)性反映了壓機(jī)成形時(shí)粉料均勻填滿模具的能力。粉料流動(dòng)性好，能使壓制成形布料時(shí)顆粒間的內(nèi)摩擦力減小，粉料能在較短的時(shí)間內(nèi)均勻地填滿模具的各個(gè)角落，以保證坯體的致密度和加壓速度。因此，粉料的流動(dòng)性直接影響壓機(jī)的成形情況及產(chǎn)品的表面質(zhì)量。 ７．３．２測(cè)試方法 粉料流動(dòng)性的測(cè)定方法如下：用直徑３０㎜、高 ５０㎜的圓筒放在玻璃板或瓷板上，將坯料裝滿刮平。 然后提起圓筒，讓粉料自然流散開(kāi)來(lái)，再測(cè)量料堆的高度Ｈ（㎜）。 粉料的流動(dòng)性ｆ＝５０－Ｈ（㎜）。Ｈ的值越小，粉料的流動(dòng)性越大，粉料越容易填滿模具。 各種制粉方式獲得的粉料流動(dòng)性如下：離心霧化的粉料流動(dòng)性為：３１～３３ｓ；壓力霧化的粉料流動(dòng)性為：３２．５～３５ｓ；輪碾打粉的粉料流動(dòng)性為：２５～２６ｓ。 簡(jiǎn)易測(cè)試方法，直接用涂４杯裝一杯粉料，看能否自動(dòng)流完，能流完則流動(dòng)性好，反之流動(dòng)性差。 ７．３．３粉料流動(dòng)性的影響因素 （１）粉料的顆粒級(jí)配 粉料中細(xì)粉過(guò)多時(shí)，嚴(yán)重影響流動(dòng)性。（２）顆粒的球形度 球形和橢球形的粉料流動(dòng)性相對(duì)較好。選擇合適的添加劑，對(duì)噴霧干燥的粉料形狀影響很大。 （３）粉料的強(qiáng)度 粉料在輸送過(guò)程中擠壓受力，如果顆粒的強(qiáng)度不夠，會(huì)導(dǎo)致顆粒破碎，細(xì)粉增加，粉料的流動(dòng)性就差。在坯體配方中添加ＣＭＣ或坯體增強(qiáng)劑，可以提高顆粒的強(qiáng)度。 （４）避免形成空心顆粒，因空心顆粒容易破碎成小顆粒。 ７．４粘壁料產(chǎn)生的原因和解決措施［６、１５］７．４．１粘壁問(wèn)題 粘壁是指被干燥的物料粘附在噴霧干燥塔的內(nèi)壁上，這是噴霧干燥塔操作中的一個(gè)大難點(diǎn)，有時(shí)粘壁料的厚度達(dá)到１０～１５ｃｍ。有的噴霧干燥塔因設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)，產(chǎn)生嚴(yán)重粘壁，甚至使噴霧干燥塔不能正常投入使用。粘壁會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題： （１）粘壁后的粉料由于長(zhǎng)時(shí)間停留在內(nèi)壁上，有可能被燒焦或變質(zhì)，在拋光磚中產(chǎn)生色點(diǎn)。 （２）粘壁后的粉料進(jìn)入產(chǎn)品中，使粉料水分不合格；結(jié)塊的粉料使產(chǎn)品產(chǎn)生雞爪裂。 （３）影響能耗。很多的粘壁料（塌壁料）要回池重噴。 （４）有的噴霧干燥塔要中途停止運(yùn)行，才能清除粘壁料，影響噴霧干燥塔的產(chǎn)量。 粘壁可分為三種類型：半濕物料粘壁、干粉表面吸附、低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁。陶瓷企業(yè)最常見(jiàn)的是半濕物料粘壁，低熔物很少產(chǎn)生。下面簡(jiǎn)要分析半濕物料粘壁現(xiàn)象的產(chǎn)生原因與對(duì)應(yīng)的解決辦法。 ７．４．２粘壁料的產(chǎn)生原因 概括起來(lái)有以下一些原因： （１）泥漿振動(dòng)篩損壞，大顆粒泥漿通過(guò)柱塞泵進(jìn)入噴槍，堵塞噴片造成不能霧化或霧化效果差，泥漿在塔中不能很快干燥，造成粘壁。 （２）噴槍中的噴片過(guò)度磨損，沒(méi)有及時(shí)更換，造成霧化效果差，導(dǎo)致粘壁。噴嘴孔因磨損不圓時(shí)，產(chǎn)生的霧錐就不對(duì)稱，這時(shí)易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。 （３）進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)低，霧化的泥漿不能迅速干燥，造成粘壁。 （４）塔門(mén)處和噴槍處沒(méi)有嚴(yán)格密封，冷風(fēng)進(jìn)入塔內(nèi)，造成局部溫度下降過(guò)多，導(dǎo)致粘壁。塔下錐翻板下料器漏風(fēng)，導(dǎo)致塔下錐處粘壁。 （５）噴槍安裝不正，噴頭斜向上噴泥漿，直接噴到塔壁處，導(dǎo)致粘壁。噴槍長(zhǎng)時(shí)間使用后造成變形，也會(huì)導(dǎo)致粘壁。 （６）分風(fēng)器設(shè)計(jì)不合理，塔內(nèi)熱風(fēng)溫度不均，溫度低的地方會(huì)造成粘壁。 （７）塔體保溫效果差，也會(huì)造成粘壁。 （８）塔內(nèi)負(fù)壓過(guò)大，未來(lái)得及完全干燥的物料被風(fēng)機(jī)抽下，造成粘壁。 （９）柱塞泵壓力波動(dòng)過(guò)大，也容易造成粘壁?？偨Y(jié)起來(lái)，溫度過(guò)低、噴槍堵塞和磨損是造成粘壁的主要原因。生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)噴霧干燥塔的實(shí)際運(yùn)行情況，找到問(wèn)題的根源，有針對(duì)性地予以解決。 ７．５粉料水分 粉料的水分對(duì)壓機(jī)的成形有很大影響。要根據(jù)成形工序的要求來(lái)確定粉料的水分。注意水分的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，成形工序和制粉工序的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要一致。 粉料水分的調(diào)節(jié)主要依靠調(diào)整進(jìn)風(fēng)溫度和泥漿泵壓力。注意廢氣溫度變化時(shí)，可能表明粉料的水分有所波動(dòng)。 ７．６粉料中的雜質(zhì) 使用水煤漿、煤粉、重油等作燃料，都有可能結(jié)焦，在粉料中產(chǎn)生黑點(diǎn)，要定期抽查。例如：每４ｈ取噴霧干燥粉料５ｋｇ，用１２０目篩淘洗，觀察篩余，根據(jù)篩余中的黑粒，及時(shí)檢查熱風(fēng)爐情況。根據(jù)篩余，還可以知道振動(dòng)篩是否有損壞，是否有高溫塌壁料。 還有一種檢測(cè)方法，對(duì)測(cè)試粉料中的煤灰類雜質(zhì)很有幫助。分別抽取泥漿池漿料和噴霧干燥后的粉 料，檢測(cè)其高溫灼燒量。如果噴霧干燥后的燒失量增加，則意味著噴霧干燥過(guò)程中有可燃性雜質(zhì)混入，要檢查熱風(fēng)爐的燃燒情況。拋光磚的變形有些正是由于粉料中混入過(guò)多的煤粉或煤灰引起的。 ８噴霧干燥的節(jié)能措施 為提高噴霧干燥塔的能效，蔡祖光［１１］研究了噴 霧干燥塔的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出節(jié)能降耗的七條措施。 （１）提高熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度 在離塔溫度不變的情況下，熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度越高，傳遞給泥漿霧滴的熱量越多，單位熱風(fēng)蒸發(fā)的水分越多。在生產(chǎn)能力恒定的情況下，所需熱風(fēng)量減少（即減少了熱風(fēng)離塔時(shí)帶走的熱量），降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗。 （２）降低熱風(fēng)的離塔溫度 在熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度恒定不變的情況下，降低熱風(fēng)的離塔溫度，可以減少熱風(fēng)離塔時(shí)所帶走的熱量，能最大限度地利用熱風(fēng)的熱量來(lái)干燥泥漿霧滴。 （３）增大進(jìn)塔熱風(fēng)與離塔熱風(fēng)之間的溫度差通過(guò)提高熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度或降低熱風(fēng)的離塔溫度，增大進(jìn)塔熱風(fēng)與離塔熱風(fēng)之間的溫度差，充分利用熱風(fēng)的熱量蒸發(fā)泥漿霧滴的水分，以達(dá)到提高噴霧干燥塔的熱效率、降低能耗的目的。 （４）降低陶瓷泥漿的含水率 陶瓷泥漿流動(dòng)性好、易于霧化，可有效縮短噴霧干燥時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。在陶瓷泥漿中添加適宜的減水劑，可降低泥漿的含水率。 （５）提高陶瓷泥漿的溫度 通過(guò)提高泥漿的溫度，能有效降低泥漿的粘度，改善泥漿的霧化性能及預(yù)防泥漿堵塞霧化器等。泥漿的溫度提高后，泥漿在噴霧干燥塔內(nèi)不需預(yù)熱就能直接蒸發(fā)水分，降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗。 （６）循環(huán)利用部分離塔熱風(fēng)（廢氣） 陶瓷泥漿經(jīng)噴霧干燥制粉后，離塔熱風(fēng)（廢氣）通常經(jīng)除塵后直接排入大氣中，這樣大約損失噴霧干燥制粉生產(chǎn)工序總熱量消耗的１０％～２０％；當(dāng)離塔熱風(fēng)（廢氣）的溫度較高時(shí)，其熱量損失就更大。實(shí)際測(cè)試表明，若熱風(fēng)離塔溫度高于１００℃時(shí)，采用部分廢氣循環(huán)利用技術(shù) （如循環(huán)利用５０％的廢氣）， 噴霧干燥器可以節(jié)約１５％左右的燃料消耗。 （７）利用熱交換器回收廢氣余熱 利用余熱交換器，可以顯著節(jié)省能源。板式換熱器的散熱面積大、換熱效率高，目前國(guó)內(nèi)外噴霧干燥塔通常利用空氣－液體－空氣型板式換熱器回收廢氣余熱。 ９廢氣治理 噴霧干燥的廢氣治理，主要是粉塵和二氧化硫的 去除。粉塵主要采用旋風(fēng)分離除塵、布袋除塵。脫硫主要采用脫硫劑，如石灰（ＣａＯ）和純堿（Ｎａ２ＣＯ３）。石灰漿與廢氣中的ＳＯ２反應(yīng)： Ｃａ（０Ｈ）２＋ＳＯ２＝ＣａＳＯ３＋Ｈ２Ｏ （１） 在氧化氣氛中，部分ＣａＳＯ３轉(zhuǎn)變?yōu)椋茫幔樱希矗a(chǎn)生的ＣａＳＯ４和ＣａＳＯ３沉淀物經(jīng)壓濾后，作為廢物填埋。 還有一種方法，在泥漿中添加純堿，噴霧干燥時(shí)，堿液與熱風(fēng)中的ＳＯ２發(fā)生中和反應(yīng)而將ＳＯ２從廢氣中脫除，脫硫產(chǎn)物與大部分粉料一起由排料器排出。 采用純堿脫硫的反應(yīng)［１３］如下 Ｎａ２ＣＯ３＋ＳＯ２＝Ｎａ２ＳＯ３↓＋ＣＯ２↑（２） 在高溫、堿性條件下，上述反應(yīng)瞬間完成，產(chǎn)物 Ｎａ２ＳＯ３在高溫有氧條件下迅速氧化為Ｎａ２ＳＯ４，同時(shí)被 還原成Ｎａ２Ｓ。 ４Ｎａ２ＳＯ３（有氧環(huán)境下加熱）＝３Ｎａ２ＳＯ４＋Ｎａ２Ｓ（３） Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ２Ｓ比較穩(wěn)定，熔點(diǎn)分別為８８４℃和 １１８０℃，一般條件下不發(fā)生分解。 純堿本身就是良好的減水劑，使用純堿作為脫硫劑，一舉兩得，經(jīng)濟(jì)效果顯著。產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ２Ｓ可以留在坯體中，不必專門(mén)處理。上海歐蒙實(shí)業(yè)有限公司的OM-5型噴霧干燥塔，使用該技術(shù)后脫硫效果良好。 使用該方法時(shí)要注意以下問(wèn)題 （１）嚴(yán)格控制泥漿的ｐＨ值。泥漿的ｐＨ值必須控制在１０以上，方可獲得最佳的脫硫效果。 （２）根據(jù)燃料的含硫量，計(jì)算出泥漿中純堿的加入量。 （３）注意純堿若轉(zhuǎn)化為ＮａＨＣＯ３，將嚴(yán)重影響各種效果，因此應(yīng)注意包裝袋的密封性。 （４）Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ２Ｓ對(duì)產(chǎn)品有多大影響還未有定論。