喷雾干燥是一种连续式的泥浆烘干设备。陶瓷墙地砖行业中 ,含水率为 32 %～38 %的泥浆 ,由泥浆压放标准 ,由排风机经排风管道及3 烟囱排入大气。塔体力泵送至雾化喷枪 ,在塔体内雾化成雾滴群并与干燥介质接触进行热交换 ,泥浆雾滴脱水 ,迅速被干燥至含水 5 %～7 %的球状粉料 ,在重力作用下聚集于塔底 , 由卸料装置卸出。含有微细粉尘的废气经旋风除尘器和水浴除尘器或布袋除尘器脱硫除尘 ,达到对大气排
系统负压操作 ,安全方便。
1. 1 喷雾干燥过程阶段
1. 1. 1 喷雾干燥的阶段 :料液的加压雾化
料液的加压雾化目的在于将料液分散为微细的雾滴 ,具有很大的表面积 ,当其与热烟气接触时 ,雾滴中水分迅速汽化而干燥成粉末或颗粒状产品 ,雾滴的大小和均匀程度对产品质量和技术经济指标影响很大。如果喷出的雾滴大小很不均匀 ,就会出现大颗粒还没达到干燥要求 ,而小颗粒却已过度干燥。
1. 1. 2 第二阶段 :雾滴和热烟气的接触
雾滴和热烟气的接触、混合流动是同时进行的传热传质过程 ,此过程在干燥塔内进行。雾滴和热烟气的接触方式 ,混合与流动状态决定于分风器的结构型式 ,喷枪在塔内的安装位置及废气排出方式等。雾滴与热空气的接触方式 ,对干燥塔内的温度分布 ,雾滴的运动轨迹及颗粒在干燥塔中的停留时间及产品性质等均有很大影响。
1. 1. 3 第三阶段 :干燥产品与空气分离喷雾干燥的产品基本都采用塔底出料 ,部分细粉
作者简介 :康智勇(1966 - ) ,男 ,大专 ,工程师 ;研究方向为陶瓷机械设备开发。E - mail :ltlyl - 8120 @163. com
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夹带在排放的废气中 ,这些细粉在排放前必须回收利用 ,以提高产品收成率 ,降低生产成本 ,并使排放的废气符合环境保护的排放标准。我们这次采用旋风除尘器和湿法除尘的气———固分离法。
1. 2 影响干燥的诸多因素分析
1. 2. 1 泥浆的温度、粘度、浓度
以下是我们取广东某陶瓷厂泥浆做的性能分析 , 见表 1。从表 1 可以看出 ,随着泥浆温度的上升 ,其流动性提高 ,粘度降低。到 60 ℃时为较佳 ,但是到了 65
℃,处于起皮状态 ,流动性反而变差 ,粘度也大幅增大。
同时 ,泥浆粘度对于干燥也有很大的影响。粘度越大 , 流动性越差 ,生产出的颗粒越大 ,容易堵枪 ,出现粘壁等现象 ,但节能 ;浓度越小 ,流动性越好 ,生产出的颗粒细粉越多 ,但能耗大。每个陶瓷厂原料配方不同 ,其浓度也不尽相同 ,一般国内厂家均为 32 %～36 %。
表 1 泥浆性能表
序号 温度( ℃) 流动性(时间) 粘度(mPa ·s) 备注
1 20 1′09″ 550
2 35 52″ 450
3 45 48″ 450
4 50 45″ 375
5 60 43″ 350
6 65 66″ 725 起皮
表 2 压力对颗粒粉度分布的影响
1. 2. 2 泥浆压力和喷片孔径对干燥的影响以下是我们在咸阳某厂做的试验(见表 2、表 3) 。
喷片孔径
序号 泥浆压力(MPa)
( )
1 0. 8 2. 8 ,3. 2(组合)
2 1. 0 2. 8 ,3. 2(组合)
表 3 喷片孔径对颗粒分布
喷片孔径 颗粒粒度分布(目) ( %) 序号
颗粒粒度分布(目) ( %)
≥20 目 40 目 60 目 80 目 ≤120 目
3. 5 33. 4 45. 6 14. 5 3. 0
3. 3 32. 6 43. 4 14. 3 6. 4
嘴在结构上的共同点是使液体获得旋转运动 ,即液体获得离心惯性力 ,然后由喷片孔高速喷出。
() ≥20 目 40 目 60 目g 80 目≤120 目 经过分析比较、调查研究 ,陶瓷行业一般用离心型
1 2. 8 ,3.2(组合) 3. 5 33. 4 45. 6 14. 5 3. 0 压力喷头。同时 ,喷片孔径对干燥的影响如上述。
2 3. 0 ,3.3(组合) 4. 3 35. 3 43. 8 14. 5 2. 1
由以上可看出 ,喷片孔径增大 ,颗粒粒度增大。
同时 ,不同的喷嘴结构及旋流片结构、外径尺寸、喷片角度也对干燥颗粒的大小和分布有很大影响。我们将旋流片做成 8 、12两种不同厚度 ,喷片喷射角度做成 60°、90°、120°等几种类型 ,进行试验。试验表明 :在建筑陶瓷行业 ,喷雾塔选用旋流片 8, 喷片喷射角度为 120°。
1. 2. 3 喷枪布置方式、高度及喷头对干燥的影响
我们调研了许多陶瓷厂,结果如下 :喷枪距离塔顶 6. 5～7 m 为多 ,如果距离塔顶大于 7 m ,热利用率差 ,如小于 6.5m ,料粘塔顶。这次我们布置喷枪36
个 ,将 24 个喷枪布置在距离塔顶 6. 8 m 位置 ,将 8个 图 1 分风器和喷雾示意图
喷枪放在距离塔顶 7 m 位置。 对于喷枪选用 1 枪 2 头 (或 3 头) 还是 1 枪 1 头 , 我们做了实际调研 ,在别的行业有选用 1 枪 (2 头或是喷头是喷枪的关键部件 ,它主要由喷片、旋流片、
3 头) 的 ,但为数不多。在陶瓷行业 ,基本上均用 1 枪 1 盖片、喷头体、分流体等组成。压力式喷嘴大致可分为
头的 ,主要存在以下优点 : ①堵枪时方便更换。②1 支
3 种类型 :旋转型、离心型及压力—气流型。压力式喷
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枪喷枪重量减轻 ,操作工人劳动强度减轻。③喷枪头
位置分布均匀 ,干燥物料质量较好。 1) 塔体结构的优化设计 ,根据大型喷塔的需要 ,将
1. 2. 4 塔内负压对干燥的影响 塔身高度和下锥角度进行优化设计 ,降低了排风温度 , 喷雾干燥均为负压操作 ,塔内负压的大小对干燥 起到节能目的。
效果具有很大影响 ,负压太大或太小都不好。实践证 2) 泥浆的温度与粘度关系的研究。
明 ,塔内负压在 200～400 Pa 范围内 ,干燥出来的物料 3) 除尘系统的优化设计等。
粒径分布及含水率。 4) 比普通的喷雾干燥器节能达 8 %～10 %。
1. 2. 5 热风分风器对干燥的影响 5) 生产每吨粉料占地面积比中型喷雾干燥器节省分风器是干燥器中的重要部件 ,其结构尺寸对干 70 %～80 %;粉尘排放比普通喷雾干燥器有很大改善。
燥效果影响很大 ,其原则是让热风在塔体既能均布又 6) 操作人员减少 60 %以上 ;产量大 ,粉料质量稳能旋转起来 ,增加热风的利用率 ,尽可能降低排风温 定。
度 ,达到节能的目的。分风器及干燥塔设计得不合理 ,
容易造成粘壁(见图 1) 。泥浆雾滴———热空气运动的 3 该项技术与国外的比较预测和控制 ,对干燥器的设计和干燥性能是一个重要
的指标。雾滴———热空气运动的结果决定雾滴在干燥 大型喷雾干燥器 ( ≥PD5000 型) 在国外陶瓷发达器的停留时间。 国家已应用多年 ,水平高的意大利 SACMI 公司影响干燥的还有塔体尺寸、保温措施、出料出风方 大型号 PD20000 型。下面是 SACMI 公司 8000 型技式、热风炉结构及能源结构、人为原因等因素。 术指标与咸阳陶瓷研究设计院 8000 型指标比较(见表
4) 。
2 关键技术及其优点
表 4 SACMI 公司 8000 型技术指标与咸阳陶瓷研究设计院 8000 型指标比较
序号 名 称 SACMI 公司 咸阳陶瓷研究设计院 比 较
1 蒸发水量(/ h) 8000 8000 一样
2 进风温度(℃) 400～600 600～720 效率提高
3 排风温度(℃) 80～110 90～100 好
4 装机功率(kW) (不含燃烧系统) 190 160 好
5 柱塞泵数量(台) 2 1 好
6 大喷嘴数(个) 40 36
7 单位热耗(kcal/H2O) 800～850 750～800 优
8 主排风机功率(kW) 132 132
9 粉尘含量(/N) 达环保要求 达环保要求
由表 4 可看出 ,我院研制的PD8000 型喷雾干燥 来几乎没有引进 ,虽然也有相近规格的喷雾干燥器正器技术参数在许多方面优于 SACMI公司产品。 在使用 ,但其在节能和环保方面均没有实质性改变。
此项技术工艺及设备主要在节能和环保上比原来传统
4 结语的前进了一大步。
随着我国陶瓷行业这几年的迅猛发展和今后的兼节能环保大型喷雾干燥器在国外陶瓷墙地砖发达 并重组 ,大型喷雾干燥器的应用将是发展趋势。
国家已大量使用 ,国内在大型喷雾干燥器方面近 25 年
喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的装置。按工艺要求可以调节料液泵的压力、流量、喷孔的大小，得到所需的按一定大小比例的球形颗粒。喷雾干燥机为连续式常压干燥器的一种。用特殊设备将液料喷成雾状，使其与热空气接触而被干燥。用于干燥有些热敏性的液体、悬浮液和粘滞液体，也用于干燥燃料、中间体、肥皂粉和无机盐等。
喷雾干燥机的常见故障
故障一：主塔内壁粘附湿粉
原因及解决办法：
(1)物料的进料速度过快，量过大，致使不能完全干燥，解决办法是放慢加料的速度和数量，对进料泵进行适当的调节。
(2)未按照说明书上的要求进行操作，主塔没有进行加热，解决办法是提高干燥机的进出口温度。
故障二：产品中存在大量杂质
原因及解决办法：
(1)喷雾干燥机物料中含有杂质，在过滤时没有过滤掉，解决办法是对空气过滤器进行检查，过滤网根据情况进行更换。
(2)物料料液的纯度不高，解决办法是对料液进行抽样检测，把料液中的杂质过滤掉。
(3)设备内存有杂质，解决办法是定期对设备进行全面的清洗，去除杂质。
故障三：跑粉现象严重，产品的回收率低
原因及解决办法：
(1)旋风分离器出现问题，解决办法是对旋风分离器进行检查，查看是否有缺口，以及气密性是否完好。
(2)除尘性能低，解决办法是适当增加二级除尘。
故障四：设备运行噪声很大
原因及解决办法：
一般来讲，喷雾干燥机雾化盘和轴承是产生噪音的主要部位，所以应对这两个部位进行检查，主要是看雾化盘是否处于平衡状态、轴承工作是否正常以及润滑油的添加是否正确，如果发现有损坏，应立即修理或更换。
维护保养：
1、喷雾干燥机长时间运行或因操作不当，部分喷雾造粒干燥机内会出现集料而影响正常运行，此时需停止工作进行清洗，对于干燥塔内集料的清理，应打开清扫门，用长把扫帚扫除漏斗形底部集料，打开出料阀，开冷冻机时，必须开循环水，用自来水冲洗沸腾制粒干燥机塔内。
2、经过600h左右的运转，需对喷雾干燥机进沸腾制粒干燥机行必要的检查与养护。对于供料系统，应检查过滤器、管道、阀门、喷嘴等，看有无堵塞，定时清洗，检查沸腾制粒干燥机喷嘴磨损情况以便及沸腾制粒干燥机时更换。
3、经过600h左右的运转，应检查料泵是否漏油，打压是否正常，油位是否正常等。对沸腾制干燥机的风机，应查看轴和轴承是否缺油发热，有无震动、噪音等，必要时清洗油管、油泵、油嘴三处的过滤网。
4、如遇紧急情况，必须立即关停设备，应首先关停送风机和料泵。如果突遇停电，应拉出燃气机，使塔体自然降温，然后打开排污阀，排尽料浆管道内浆料，并清洗设备。
喷雾干燥机作业中，干燥用热风进入塔内的温度(热风温度)与出口温度(排风温度)的决定是很重要的。排风温度与产品的水分含量有关，应按产品容许的水分来决定。热风温度越高热效率越高，经济性越好。但是过高的热风温度会造成产品质量变劣，因此热风温度必须在保证产品质量的前提下适当提高。 喷雾干燥机热风温度将对产品的松密度发生明显的影响。高温热风有产生低松密度的倾向，这是由于热风有快速干燥作用，使颗粒表面硬化并使残留湿气膨胀，而促进了气球状中空颗粒的形成。假如要求高的松密度(低比容)，或要求实心颗粒，则设计时不应使用高温热风与新形成的雾滴接触。在化学药品的干燥中，热风温度高达538℃，产品颗粒大。可以发现残留蒸汽有足够的压力将外表面吹成空洞。在食品喷雾干燥中，热风温度一般不超过177℃，因此形成空心颗粒的起始直径没有像化学药品那样大。 喷雾干燥机热风入口温度将直接影响干燥室的蒸发强度。对于非热敏性物料，应尽町能采用高温热风，以便提高蒸发强度。
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