• 节能环保全自动大型喷雾干燥器的机理研究

    点击次数:102 发布时间:2019-05-25

    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  喷雾干燥的第一阶段 :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 ,高级工程师 ;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zui好选用旋流片 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 为最多 ,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zui好。 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 ,水平最高的意大利 SACMI 公司最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 最大喷嘴数(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

 

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