建陶压力喷雾干燥塔技术基本原理与生产控制之欧阳体创编.docx

1、建陶压力喷雾干燥塔技术基本原理与生产控制之欧阳体创编陶瓷资料喷雾干燥塔技术基来源根基理与生产控制时间：2021.02.03创作：欧阳体 墙地砖生产过程包含三个重要的工序：制粉、成形与烧成。制粉是最重要也是很是关键的工序，制粉分两部分：原料的球磨和喷雾干燥。在球磨工序控制好泥浆的细度和水分后，喷雾干燥工序则决定了坯体粉料的质量，它直接影响后续工序的质量：粉料的成形性能、坯体均匀性、生坯强度等，进而影响瓷砖产品的性能。喷雾造粒制备的粉料，一般要求满足以下性能：（）具有一定的水分（）合理的颗粒度及颗粒级配（）良好的流动性（）一定的松装密度满足上述要求的前提下，充分阐扬喷雾干燥塔的效率，达到节能减排的

2、目的。本文根据文后所列文献，结合作者的生产实际经验，从喷雾干燥塔的结构开始，介绍喷雾干燥的工作原理，以及生产过程中的控制要点与缺陷克服办法等。喷雾干燥塔的结构喷雾干燥塔的结构有很多种，陶瓷厂经常使用的喷雾干燥塔，它通常包含如下几部分：（）料浆供应系统包含：浆池搅拌机、泥浆泵、料浆筛、输浆管道、流量计等。作用：向雾化器供应料浆。（）雾化器雾化器是喷雾干燥塔最重要的部件。它的作用是将输入的料浆雾化成微细的液滴，以便干燥。雾化器种类有很多种：旋转式雾化器、喷嘴式雾化器、组合式雾化器。不合的雾化器可以适合不合的料浆类型，提供年夜小均匀的雾滴。（）干燥塔它是整个工艺过程的主体设备，它的主要作用是容纳雾化

3、后的料浆液滴与热风交汇，完成干燥过程。（）热风系统包含：空气加热器（热风炉）、调温冷风机、分风器、热风管道等。它的作用是为喷雾干燥塔提供热风，作为干燥介质。分风器的作用是均匀分派热风，使热风以一定的角度下旋，使料浆均匀受热。如果分风器倾斜，将招致粉料干湿严重不均。（）废气排放和除尘系统包含：除尘机、排风机、废气烟囱、脱硫机等。作用：回收废气中的粉料，并且对废气进行处理，使之达到国家规定的排放标准，呵护环境。（）卸料及粉料输送系统。喷雾干燥的工艺过程喷雾干燥一般可以分为四个阶段：（）泥浆雾化成雾滴（）雾滴与空气接触（混合和流动）（）雾滴干燥（水分蒸发）（）干燥产品与空气别离其中最重要的是雾化与干

4、燥，直接影响产品质量。泥浆的雾化泥浆雾化即将泥浆分离为微细的雾滴。雾滴的平均直径约为，按粉料的不合用途，确定雾滴年夜小。雾滴年夜小和均匀度对产品的质量影响很年夜，其中的雾化器是关键部件，将在后面专门讨论。雾化的雾滴很细小，它的比概略积年夜，与热空气接触时，极易产生传质和传热，使雾滴迅速汽化干燥。雾滴与空气混合雾滴与热空气混合，取决于热空气入口和雾化器的相对位置，雾滴与热空气的接触方法分为：（）并流式，分为向下并流、向上并流和水平并流；（）逆流式；（）混流式。其原理如图所示。并流运动热空气与雾滴在塔内以相同标的目的运动，最热空气先与含水最高的雾滴接触，水分迅速蒸发，空气温度迅速降低。整个过程，物

5、料温度不高，因而对热敏性物料干燥有利。由于水份蒸发迅速，雾滴容易膨胀甚至破碎，所得粉料多为非球形的多孔颗粒，粉料容重低。逆流运动热空气与雾滴的运动标的目的相反，如图所示。由于热空气向上，雾滴向下，延缓了颗粒和雾滴的下降速度，在干燥室内停留时间长，有利于干燥。此方法只适用于非热敏性资料。混流运动这种方法既有并流，又有逆流的运动，适合生产流动性好的粗粉，即陶瓷厂广泛使用的喷雾干燥塔类型。混流有两种情况：（）喷嘴装置在干燥塔底部，热风从顶部进入。雾滴先作逆流运动，达到最高点后下降，作并流运动。（）喷嘴装置在塔的中部，物料向上喷雾，与塔顶进入的高温空气接触，使水分迅速蒸发。这种方法热效率高。雾滴先逆流

6、运动，干燥到一定水平后，又与已经年夜幅降温的热空气向下并流，干燥的物料和已经降低到出口温度的空气接触，避免了物料的过热蜕变。适用于热敏性原料，陶瓷企业就是使用这种干燥塔。雾滴的干燥雾滴的干燥，与坯体的干燥原理相似，分为两个过程：恒速（第一阶段）和降速（第二阶段）。雾滴一遇到热空气，雾滴中的水即汽化进入到空气中。（）恒速阶段：雾滴中有足够的水分，可以坚持概略的湿润状态，蒸发恒速进行。（）降速阶段：当雾滴水分不克不及坚持概略的湿润状态，即达光临界点后，雾滴概略形成干壳。干壳的厚度随着时间而增加，蒸发速率也逐渐降低。（）干燥时间。雾滴干燥所需的时间，决定了喷雾干燥塔的高度。对固定的喷雾干燥塔，干燥时

7、间还与产品的组成有关。要对不合的产品，进行不合的操纵。例如，微粉砖坯体的底料、面料成分不合，制粉操纵时应有所区别。（）喷雾干燥过程雾化器的种类和特点雾化器是喷雾干燥塔的核心，有以下三种类型：气流式雾化器、旋转式雾化器和压力式雾化器。目前陶瓷行业广泛使用的是压力式雾化器。气流式雾化器用压缩空气以很高的速度（或更高）从喷嘴喷出，利用气液二相的速度差产生的摩擦力，使液滴割裂为雾滴。雾滴年夜小取决于相对速度和料液的粘度。料雾的分离度取决于气体的喷射速度、料液的物理性质、雾化器的几何尺寸、气液量之比。陶瓷厂辊道窑的烧油喷嘴即是一种气流式雾化器。旋转式雾化器料液从中心输入到高速旋转（圆周速度达）的转轮或转

8、盘，然后在轮或盘的概略加速流向边沿，在离开边沿时分离成由微细的雾滴组成的料雾。甩釉机就是一种旋转式雾化器。特点：可以通过控制轮的转速调节颗粒的年夜小。平均粒度与进料速度、料液粘度成正比，与转轮速度和转轮半径成正比。压力式雾化器料浆用泵以较高压力沿切线槽进入旋流室，在旋流室内，料浆高速旋转，形成近似的自由涡流。在压力作用下，料液从小孔喷出，形成锥形料雾。由于压力式雾化器中，料浆的压力达到以上，很容量磨损喷嘴资料，尤其是喷嘴孔板，因此，喷嘴孔板一般采取硬质合金。雾锥形状压力式喷嘴产生的料雾，有两种形状：实心雾锥和空心雾锥（如图所示）。在生产中，应尽量形成实心雾锥。实心雾锥：干燥空气与雾锥全面接触，

9、干燥均匀。并且，实心雾锥可以使雾滴在干燥塔中心位置达到行程的最高点。实心锥喷雾适合先逆流后并流的喷雾干燥系统，可以有效减少粘壁现象，其含有较年夜比例的年夜液滴。空心雾锥：颗粒偏小，产量低，容易形成粘壁料，严重影响喷雾干燥粉料的质量。空心锥喷雾特别适合并流喷雾干燥系统。空心雾锥与实心雾锥可以相互转换。旋流室中，当轴向液体速度分量增年夜，足以抵消旋转运动时，空气芯消失，空心锥喷雾变成实心锥喷雾。所以旋流室和旋流片的尺寸很重要，对此后面将专门讨论。喷雾角喷雾角也称雾化角，是压力式喷嘴的重要参数。下面的一些因素会对雾化角产生影响。（）压力对雾化角的影响压力增年夜，雾化角变小。（）粘度对雾化角的影响粘度

10、增年夜，雾化角缩小。粘度很年夜的液体，将酿成一条射束，难以雾化。（）雾化角与喷嘴流量的关系雾化角与喷嘴流量呈正比例关系，雾化角越年夜，喷嘴流量越小。（）雾化角对粉料质量的影响雾化角过年夜，整个雾化面偏低，易粘塔壁，且不克不及有效利用塔顶部热空气均匀散布的优势。雾化角过小，雾化面增高，料浆可能射向塔顶，也会造成粘塔。两种情况城市产生较多的塔壁料，严重影响粉料质量。雾滴粒径的影响因素雾滴粒径的年夜小，直接影响喷雾干燥粉料颗粒的年夜小和散布。雾滴粒度的年夜小，与雾化器的运行参数密切相关，另外还与泥浆的性能相关，如粘度等。生产中要根据产品种类的不合需要，确定喷雾干燥的各项参数。运行参数对雾滴尺寸的影响

11、（）压力对雾滴粒度的影响压力增年夜，雾滴减小。雾滴粒度与压力的次方成比例。在很高压力下，压力的变更对雾滴粒度无明显影响。（）粘度对粒度的影响粉料的粒度与泥浆粘度的次方成比例，提高料浆粘度，将产生粗颗粒的雾滴。当粘度很年夜时，不克不及用压力喷嘴雾化。生产过程中，适当控制和稳定泥浆的流动性，可以控制喷雾料的颗粒年夜小。例如，生产色斑耐磨砖，为增加着色效果，色粒要年夜，这就要调年夜色料浆的粘度，有需要时加。为了改良坯体成形时的排气效果，可以适当提高喷雾干燥粉料的粒径，也可通过提高泥浆的粘度来实现。（）喷嘴孔径对雾滴粒径的影响在其他参数不变时，雾滴尺寸随喷嘴直径的平方而增加。这一因素影响很是年夜，生产

12、中经常使用此法调节粒径，依照粉料的不合用途，配置不合的喷嘴口径。雾滴的粒径散布压力喷嘴获得的粒径规模较宽，粒径散布决定于喷嘴尺寸、操纵压力和料液条件。粒径的散布规模，要根据压机的成形要求来进行调节。热风炉，陶瓷厂使用的热风炉，根据燃料不合，主要有四种加热设备：（）重油炉（）水煤气炉（）水煤浆炉（）链排炉每种炉各有特点，张润禄的文章中详细介绍了各种燃煤热风炉。重油炉生产过程中，对重油热风炉，主要控制以下几方面：（）重油过筛，把渣子去除；（）油温温度控制，温度过低，影响燃烧；（）控制烧嘴结焦。抛光砖中的黑点，有很多就是由于重油结焦引起的。水煤气炉（）冷煤气正常使用，效果很好。（）热煤气热煤气中的煤

13、粉含量高，会影响抛光砖的质量，因而不主张使用，但对有釉产品的影响稍小一些。水煤浆炉（）水煤浆的要求水煤浆由的煤、的水和的添加剂组成。其煤质要求如下：热值年夜于年夜卡；杂质含量小于；挥发分年夜于。水煤浆要求静止后只能有少量沉淀。使用水煤浆的优点是可以充分利用把酚水及煤焦油等污染物，减少环境污染。水煤浆旋风热风炉示意图见图。（）特点优点：操纵简单、燃烧效率高。缺点：）建造本钱高；）燃烧要烧油，备有燃油系统，结构庞杂；）水煤浆喷嘴易梗塞和磨损；）炉膛易结焦，混入粉料中，影响产品质量；）自身含有水分，影响热效率。链排炉链排炉全称为链条炉排热风炉，（）优点）直接燃烧原煤，结构简单、供热稳定、自动化水平高

14、；）可以把制水煤气的酚水、煤焦油一起加入烧失落，解决环保问题。（）缺点）燃烧效率较低，约左右；）如果灰分熔点低，则易结焦；）煤粉易混入粉料中，影响产品的质量。经改进后的链排炉效果很好，能把抛光砖中的杂质控制在以下。广东某抛光砖厂使用改进后的链排炉，生产本钱比水煤浆炉低很多，而杂质率在以下。影响粉料质量的工艺参数选择合适的雾化角，包管料浆充分雾化由前面的讨论可知，雾化角过年夜或过小城市产生粘壁料，影响粉料的流动性和成形性能。若雾化不均，有较年夜液滴存在，此液滴干燥相对较慢，在运动过程中会形成许多孪生颗粒；若颗粒较年夜，来不及干燥而招致粘壁的可能性显著增年夜。另外，粉料颗粒粗细不均匀，散布不合理等

15、，均会影响粉料的流动性。生产中，雾化角还要与旋流室的高度合理配合。下面以蒸发量为的喷雾干燥塔为例，探讨雾化角的合理调配。雾化器喷嘴孔径与旋流室合理组合喷嘴片孔径与旋流室高度对雾化角的影响如图所示（泵压为）。图中，斜直线代表喷嘴片孔径，曲线代表雾化角等值线。结论：旋流室高度减少、喷嘴片孔径增年夜，使雾化角增年夜。反之，雾化角减少。雾化器与泵压的合理组合旋流室高度与泵压的关系如图所示。图中的参数是在孔径的条件下测定的。固定泵压，调节旋流室高度由、到，同时，调节泵压由到、，辨别丈量雾化角的变更。结果如图（）、（）、（）所示。图中压力一按时，雾化角随旋流室高度的减小而增年夜，反之亦然；旋流室高度一按时

16、，雾化角随压力的增年夜而增年夜，反之亦然。因此，为包管充分稳定雾化，必须：（）泵压不克不及太低；（）泵压要稳定；（）避免泥浆搅拌过程中产生湍流或年夜量旋涡，不然会降低泥浆流动性，使泥浆不容易雾化。粒度散布的影响因素，王晓兰等人系统研究了影响喷雾干燥各项参数对粒度散布的影响，他们的试验条件是：型喷雾干燥塔、自动压机。所用泥浆的基本参数如下：比重：含水率：粘度：细度：万孔筛小于泥浆含水率对粉料粒度散布的影响泥浆粘度为，喷雾压力，喷片孔径，修改泥浆含水率，测得粉料的粒径散布如表所示。从表可见，在其他条件不变的情况下，随着泥浆水分的增加，粉料中的细粉比例增加，成形排气困难。水分越低，年夜颗粒越多，越利

17、于成形。所以试验配方时，要让料浆水分尽量低。泥浆粘度对粉料粒度散布的影响泥浆水分，喷雾压力，喷片孔径，修改泥浆粘度，测得粉料的粒径散布如表所示。从表可见，泥浆粘度年夜，粉料中粗颗粒就相应多一些；泥浆粘度小，粉料中细颗粒就相应多一些。生产中，泥浆粘度过年夜，容易造成塞枪；粘度过小，容易招致粘塔和塌壁料产生，所以，要适当控制泥浆粘度。泥浆压力对粉料粒度散布的影响泥浆水分，喷雾压力，喷片孔径，修改泥浆压力，测得粉料的粒径散布如表所示。泥浆压力越年夜，粉料中细颗粒所占比例越年夜；泥浆压力越小，粉料中粗颗粒所占比例逐渐增多。压力过低，喷雾干燥塔制粉能力下降，制粉本钱年夜幅度上升。泥浆压力过年夜，则会招致

18、泥浆雾化欠好，部分泥浆可能碰到塔壁。因此，要根据工厂的喷雾干燥塔的年夜小，确定泥浆的压力，同时要考虑压机所需的粉料颗粒级配。喷片孔径对粉料粒度散布的影响泥浆水分，喷雾压力，修改喷片孔径，测得粉料的粒径散布如表所示。从表可见，喷片孔径的增年夜显著修改粉料的粒径散布，随孔径增年夜，粉料中粗颗粒所占比例明显增年夜，适合成形的粉料比例由提高到以上。因此，要增加年夜颗粒的含量和喷雾干燥塔的产量，增年夜孔径为最有效快捷的办法。几种因素的比较比较上面几种影响因素，对粉料粒度散布影响的年夜小关系为：喷片孔径喷雾压力泥浆粘度泥浆含水率。粉料的流动性粉料流动性的作用粉料的流动性反应了压机成形时粉料均匀填满模具的能

19、力。粉料流动性好，能使压制成形布料时颗粒间的内摩擦力减小，粉料能在较短的时间内均匀地填满模具的各个角落，以包管坯体的致密度和加压速度。因此，粉料的流动性直接影响压机的成形情况及产品的概略质量。测试办法粉料流动性的测定办法如下：用直径、高的圆筒放在玻璃板或瓷板上，将坯料装满刮平。然后提起圆筒，让粉料自然流散开来，再丈量料堆的高度（）。粉料的流动性（）。的值越小，粉料的流动性越年夜，粉料越容易填满模具。各种制粉方法获得的粉料流动性如下：离心雾化的粉料流动性为：；压力雾化的粉料流动性为：；轮碾打粉的粉料流动性为：。简易测试办法，直接用涂杯装一杯粉料，看能否自动流完，能流完则流动性好，反之流动性差。粉

20、料流动性的影响因素（）粉料的颗粒级配粉料中细粉过多时，严重影响流动性。（）颗粒的球形度球形和椭球形的粉料流动性相对较好。选择合适的添加剂，对喷雾干燥的粉料形状影响很年夜。（）粉料的强度粉料在输送过程中挤压受力，如果颗粒的强度不敷，会招致颗粒破碎，细粉增加，粉料的流动性就差。在坯体配方中添加或坯体增强剂，可以提高颗粒的强度。（）避免形成空心颗粒，因空心颗粒容易破碎成小颗粒。粘壁料产生的原因和解决办法、粘壁问题粘壁是指被干燥的物料粘附在喷雾干燥塔的内壁上，这是喷雾干燥塔操纵中的一个年夜难点，有时粘壁料的厚度达到。有的喷雾干燥塔因设计或操纵不当，产生严重粘壁，甚至使喷雾干燥塔不克不及正常投入使用。粘

21、壁会产生如下问题：（）粘壁后的粉料由于长时间停留在内壁上，有可能被烧焦或蜕变，在抛光砖中产生色点。（）粘壁后的粉料进入产品中，使粉料水分不合格；结块的粉料使产品产生鸡爪裂。（）影响能耗。很多的粘壁料（塌壁料）要回池重喷。（）有的喷雾干燥塔要中途停止运行，才干清除粘壁料，影响喷雾干燥塔的产量。粘壁可分为三种类型：半湿物料粘壁、干粉概略吸附、低熔点物料的热熔性粘壁。陶瓷企业最罕见的是半湿物料粘壁，低熔物很少产生。下面简要阐发半湿物料粘壁现象的产生原因与对应的解决办法。粘壁料的产生原因归纳综合起来有以下一些原因：（）泥浆振动筛损坏，年夜颗粒泥浆通过柱塞泵进入喷枪，梗塞喷片造成不克不及雾化或雾化效果差

22、，泥浆在塔中不克不及很快干燥，造成粘壁。（）喷枪中的喷片过度磨损，没有及时更换，造成雾化效果差，招致粘壁。喷嘴孔因磨损不圆时，产生的雾锥就不合毛病称，这时易产生粘壁现象。（）进风温度过低，雾化的泥浆不克不及迅速干燥，造成粘壁。（）塔门处和喷枪处没有严格密封，冷风进入塔内，造成局部温度下降过多，招致粘壁。塔下锥翻板下料器漏风，招致塔下锥处粘壁。（）喷枪装置不正，喷头斜向上喷泥浆，直接喷到塔壁处，招致粘壁。喷枪长时间使用后造成变形，也会招致粘壁。（）分风器设计不合理，塔内热风温度不均，温度低的处所会造成粘壁。（）塔体保温效果差，也会造成粘壁。（）塔内负压过年夜，未来得及完全干燥的物料被风机抽下，造

23、成粘壁。（）柱塞泵压力摆荡过年夜，也容易造成粘壁。总结起来，温度过低、喷枪梗塞和磨损是造成粘壁的主要原因。生产过程中应根据喷雾干燥塔的实际运行情况，找到问题的根源，有针对性地予以解决。粉料水分粉料的水分对压机的成形有很年夜影响。要根据成形工序的要求来确定粉料的水分。注意水分的测试办法和标准必须统一，成形工序和制粉工序的丈量标准要一致。粉料水分的调节主要依靠调整进风温度和泥浆泵压力。注意废气温度变更时，可能标明粉料的水分有所摆荡。粉料中的杂质使用水煤浆、煤粉、重油等作燃料，都有可能结焦，在粉料中产生黑点，要按期抽查。例如：每取喷雾干燥粉料，用目筛淘洗，观察筛余，根据筛余中的黑粒，及时检查热风炉情

24、况。根据筛余，还可以知道振动筛是否有损坏，是否有高温塌壁料。还有一种检测办法，对测试粉料中的煤灰类杂质很有帮忙。辨别抽取泥浆池浆料和喷雾干燥后的粉料，检测其高温灼烧量。如果喷雾干燥后的烧失量增加，则意味着喷雾干燥过程中有可燃性杂质混入，要检查热风炉的燃烧情况。抛光砖的变形有些正是由于粉料中混入过多的煤粉或煤灰引起的。喷雾干燥的节能办法为提高喷雾干燥塔的能效，蔡祖光研究了喷雾干燥塔的各项数据，通过实验得出节能降耗的七条办法。（）提高热风的进塔温度在离塔温度不变的情况下，热风的进塔温度越高，传递给泥浆雾滴的热量越多，单位热风蒸发的水分越多。在生产能力恒定的情况下，所需热风量减少（即减少了热风离塔时

25、带走的热量），降低了喷雾干燥制粉的热量消耗。（）降低热风的离塔温度在热风的进塔温度恒定不变的情况下，降低热风的离塔温度，可以减少热风离塔时所带走的热量，能最年夜限度天时用热风的热量来干燥泥浆雾滴。（）增年夜进塔热风与离塔热风之间的温度差通过提高热风的进塔温度或降低热风的离塔温度，增年夜进塔热风与离塔热风之间的温度差，充分利用热风的热量蒸发泥浆雾滴的水分，以达到提高喷雾干燥塔的热效率、降低能耗的目的。（）降低陶瓷泥浆的含水率陶瓷泥浆流动性好、易于雾化，可有效缩短喷雾干燥时间、提高生产效率。在陶瓷泥浆中添加适宜的减水剂，可降低泥浆的含水率。（）提高陶瓷泥浆的温度通过提高泥浆的温度，能有效降低泥浆的

26、粘度，改良泥浆的雾化性能及预防泥浆梗塞雾化器等。泥浆的温度提高后，泥浆在喷雾干燥塔内不需预热就能直接蒸发水分，降低了喷雾干燥制粉的热量消耗。（）循环利用部别离塔热风（废气）陶瓷泥浆经喷雾干燥制粉后，离塔热风（废气）通常经除尘后直接排入年夜气中，这样年夜约损失喷雾干燥制粉生产工序总热量消耗的；当离塔热风（废气）的温度较高时，其热量损失就更年夜。实际测试标明，若热风离塔温度高于时，采取部分废气循环利用技术（如循环利用的废气），喷雾干燥器可以节约左右的燃料消耗。（）利用热交换器回收废气余热利用余热交换器，可以显著节省能源。板式换热器的散热面积年夜、换热效率高，目前国内外喷雾干燥塔通常利用空气液体空气

27、型板式换热器回收废气余热。废气治理喷雾干燥的废气治理，主要是粉尘和二氧化硫的去除。粉尘主要采取旋风别离除尘、布袋除尘。脱硫主要采取脱硫剂，如石灰（）和纯碱（）。石灰浆与废气中的反响：（）（）在氧化气氛中，部分转变成，产生的和沉淀物经压滤后，作为废料填埋。还有一种办法，在泥浆中添加纯碱，喷雾干燥时，碱液与热风中的产生中和反响而将从废气中脱除，脱硫产品与年夜部分粉料一起由排料器排出。采取纯碱脱硫的反响如下（）在高温、碱性条件下，上述反响瞬间完成，产品在高温有氧条件下迅速氧化为，同时被还原成。（有氧环境下加热）（）和比较稳定，熔点辨别为和，一般条件下不产生分化。纯碱自己就是良好的减水剂，使用纯碱作为脱硫剂，一举两得，经济效果显著。产生的反响产品和可以留在坯体中，不必专门处理。上海欧蒙实业有限公司的OM5型喷雾干燥塔，使用该技术后脱硫效果良好。使用该办法时要注意以下问题（）严格控制泥浆的值。泥浆的值必须控制在以上，方可获得最佳的脱硫效果。（）根据燃料的含硫量，计算出泥浆中纯碱的加入量。（）注意纯碱若转化为，将严重影响各种效果，因此应注意包装袋的密封性。（）和对产品有多年夜影响还未有定论。时间：2021.02.03创作：欧阳体