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噴霧乾燥是通過將泥漿噴灑成霧狀細滴,並立即和熱氣接觸,使霧滴中的水分能在很短時間內(幾秒至十幾秒)蒸發,從而得到乾燥粉料的方法。
泥漿的噴霧乾燥過程主要由如下幾個工序組成:
1、泥漿的製備與輸送
2、熱源的發生與熱氣流的供給
3、霧化與乾燥
4、乾粉收集與廢氣分離。
它採用以噴霧乾燥塔為主體,並附有泵、排風機與收集細粉的旋風分離器等設備構成的機組來完成整個過程(如下圖所示)。
1、泥漿的製備與輸送 操作時,泥漿由泵壓人乾燥塔的雰化器中,霧化器將泥漿霧化成細滴,然後被通入乾燥塔內的熱空氣(400~500℃)乾燥脫水,獲得的仍然含有一定水分的固體顆粒進入乾燥塔的底部,從出口處卸出,而帶有微粉及水蒸氣的空氣經旋風分離器收集微粉後從排風機排出。
2、熱源的發生與熱氣流的供給 乾燥設備的熱源常為油、煤氣、煤炭燃燒後的熱空氣。因陶瓷泥漿不是熱敏性材料,為提高幹燥塔的熱效率,熱氣進入塔內的溫度應可達400~500℃。由於直接燃燒的煙氣溫度高達1000℃以上,所以需混合部分冷氣來降低熱空氣的進塔溫度。
3、霧化與乾燥方式及選擇依據
噴霧乾燥法依造霧方法可以分為壓力法、氣流法和離心法三種;而每一種依熱空氣和物料流動形式又可分成逆流式與順流式兩大類。
目前陶瓷工業採用較多的是壓力混合流法(霧化器為噴嘴)和離心順流法(霧化器為離心迴轉盤)兩種,前者熱能利用率高,噴嘴霧化器的結構簡單,拆換容易,但噴嘴的直徑小,易磨損和堵塞。然而,離心式噴霧盤的結構較複雜,加工要求嚴格,維修困難,但在連續操作時的可靠性高,不易磨損和堵塞。
確定霧化方式時應從乾粉質量要求、操作的靈活性、設備維護和加工的要求、成本等方面全面考慮。當壓制尺寸較大、坯體較厚和採用高速壓機壓制時,希望粉料容易排出空氣和填滿裝腔,要求粉料的粒徑稍粗些,顆粒尺寸分布範圍寬些,堆積密度大些。選用壓力霧化易於滿足這些要求。若對粉料的顆粒大小及分布要求不嚴(如用噴霧粉料和泥漿調製成可塑泥料),則可優先考慮離心噴霧工藝,因為該工藝的適應性強,即使泥漿性能和進漿量發生
變化也仍能產生良好的霧化效果。
4、乾粉收集與廢氣分離。從廢氣中對細粉回收的效果將直接影響噴霧乾燥的經濟指標。陶瓷泥漿噴霧乾燥後廢氣溫度高達45~90℃,一般採用旋風分離器作分離設備,而不用袋式過濾器。
影響乾粉性能(水分、細度)和乾燥效率的主要因素如下:
1、 泥漿性能、濃度和進漿量。
泥漿含水量過高時,燃料消耗量大,不經濟;泥漿含水量過低時,泥漿又不易霧化。對含50%黏土的漿料而言,其含水量一般為35%~50%。此外、噴霧乾燥工藝要求採用流動性好又無觸變性的濃泥漿。為此,可採用與原科特性相適應的泥漿稀釋劑來解決泥漿性能問題。常用的泥漿稀釋劑有碳酸鈉、單寧酸鈉、腐植酸鈉、木質素磺酸鹽、羧甲基纖維素等。
2、 工作氣體溫度和廢氣溫度。
熱氣進入乾燥塔的溫度首先取決於泥漿的組成和性質。要求泥漿中的成分不致因乾燥而發生變化,也不能因溫度過高,使乾燥速度太快。因為這樣,物料的表面容易形成一層硬殼而內部卻仍然是溼的。硬殼將阻礙霧滴收縮,使內部水分蒸發後留下的空隙無法減少,因而粉料體積密度較低。因此,熱氣進塔時的溫度不能太高。
乾燥釉面磚、耐酸磚坯料泥漿的熱氣溫度以450~480℃為宜。不過,進塔熱氣的溫度也不宜偏低,否則達不到好的乾燥效果。
排出的廢氣溫度也是噴霧乾燥的重要參數,因為它直接關係到粉料的水分。在進氣溫度、塔內壓力、離心盤轉速等操作條件基本不變的條件下,排氣溫度升高會導致粉料水分降低。
但進漿量減少時,排氣溫度便提高。經驗證明,調節泥漿流量可以容易地改變排氣溫度。所以,若能將泥漿流量與排風溫度進行自動控制,則能保證粉料水分穩定、乾燥塔操作正常。
當粉料的水分維持一定時,排氣的溫度隨著乾粉產量的增加而提高的情況如下表所示。
3、 離心盤轉速與噴霧壓力對粉料性能的影響
(1)離心順流法 在泥漿比重及其他操作條件不變的情況下,當離心盤轉速加大時,粉料的粗顆粒含量減少而細粉量則大幅度的增加,使得粉料體積密度下降,成型時容易分層和粘模,壓縮比增大,功率消耗增加。這一情況如下表所示。
離心盤轉速與粉料性能的關係
(2)壓力混合流法(霧化器為噴嘴) 對於採用壓力霧化的乾燥器而言,工作壓力是影響噴射高度的主要因素,也關係到乾燥塔的高度,因為不同孔徑噴嘴的噴射高度和流量均隨壓力增加而增大。一般來說,噴霧壓力愈高則霧滴愈細(見下表)。
1)、抽漿。
抽漿工序管理要求如下:
(1)漿池編號檢查,確認與工藝卡產品是否相符,確認是否已陳腐24 h。
(2)過篩。從漿池抽泥漿到中轉漿池時一定要過篩。一般要過80目篩,有的廠家要求過100目篩。
(3)在使用過程中應注意篩網是否穿孔、破口,發現篩網有破口應及時更換。
(4)每隔2h衝洗篩網1次,或視實際情況按工藝操作書要求。
(5)除鐵。泥漿出球時通常經過自動除鐵機,但在噴粉前還要過一道除鐵槽,以減少泥漿中鐵雜質的汙染。
2)、噴霧乾燥塔的運行過程中,主要控制下列參數:
(1)熱風爐爐膛溫度、噴霧乾燥塔進風溫度和排風溫度。一般這3個溫度分別為1050~1250℃、450-550℃、70-120℃
(2)穩定柱塞泵的壓力。
(3)穩定噴霧乾燥塔內的壓力。
穩定以上3個參數點,基本上就穩定了噴霧乾燥塔的運行。
1)、保證粉料的含水率與粒度級配符合要求,且每小時測1次新噴制粉料的含水率與級配,不符合工藝要求時應馬上調整。
2)、經常檢査噴嘴的霧化情況,如噴片孔是否磨損變形,噴嘴是否堵塞等,若發現有異常,應立即取出噴槍進行清洗和更換磨損部分。
3)、每班淘洗粉料兩次,檢查油汙和雜質的含量。方法如下:取5 kg粉料置於塑膠桶中加水化成漿,過150目篩,篩餘烘千後,檢查雜質與油的含量,並用紙包好,註明洗料日期、時問及當班人員姓名、以便車間檢查。
1)、剛開始出噴霧塔的粉料要倒回泥漿倉,待粉料含水率控制至工藝要求時,才能開動輸送帶運送粉料到指定料倉。
2)、當無特殊要求時,必須執行噴滿一料倉,才能轉裝另一料倉,並要在料倉指定位置填上「坯料編號」。
來源:公眾號 陶最天下