喷雾干燥器制粉中的节能措施

喷雾干燥器制粉中的节能措施 李新伍　刘晨阳 (咸阳陶瓷研究设计院 　陕西 咸阳 　712000) 　前言 2008 年世界金融风暴袭来 ,各个行业都面临着严 峻的考验。那么 ,在资金急剧萎缩 ,能源不断紧缺的情 况下 ,陶瓷行业怎么应对这种严峻的考验呢 ? 笔者以 为 ,在目前的形势下 ,只有保持良好的产品质量 ,有效 降低能耗 ,节约能源 ,降低生产成本 ,才能在残酷的竞 争中立于不败之地 ,这将对提高企业的经济效益及促 进陶瓷行业的可持续发展具有深远而重大的意义。 目前 ,能源在陶瓷生产中所占的成本已经由 20 % 上涨到 40 %左右 ,并且有持续增加的趋势。因此 ,提 高能源利用率 ,从根本上降低生产成本 ,将是陶瓷行业 应对目前形势的最好方法。虽然能源价格上涨是大势 所趋 ,但是陶瓷行业综合节能的空间还是非常大。 现就喷雾干燥塔设备浅谈一下节能的措施。 1 　水煤浆热风炉 从 2003 年开始 ,石油的价格一路飙升 ,直至 2006 年初 ,才开始回落并进入反复波动的状态。到 2009 年 ,石油的价格开始趋于稳定。据估测近几年及将来 石油产量和消费分别每年将增加 2 %左右。中东丰富 的油田已开始达到其生产极限 ,生产成本急剧上升 ,今 后石油价格还会增加。在天然气方面 ,以四川夹江陶 瓷产区为例 ,价格已经上涨了 1. 8 元Π† ,并且供应量 短缺约 40 %。由于全国的天然气紧缺 ,政府 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 每年 将燃气价格逐步上浮 5 %～8 % ,直至与国际价格水平 接轨为止。 喷雾干燥塔的燃油热效率为 90 %左右 ,燃气热效 率为 93 %～94 % ,水煤浆热效率为 90 %左右。由于石 油和天然气的短缺 ,喷雾干燥设备已经逐渐地将燃料 转向了用煤。 最近几年 ,我国陶瓷机械生产企业制造的喷雾干 燥塔在燃料的使用上更是迈出了一大步 ,由原来的烧 重油转为使用低硫的水煤浆。这样不仅节约了燃料费 用 ,还减少了对大气的污染。采用水煤浆的成本与烧 油相比可降低费用 20 % ,因此喷雾干燥热风炉以水煤 浆代替燃油已是目前的发展趋势。 在热风炉的使用上 ,还可以采取以下方法来提高 能源的利用。 1)加大炉膛容积 ,提高热风炉容积 ,以增加干燥塔 内热值的目的。 2)适当加大雾化空气量 ,使燃料充分雾化 ,达到最 佳的燃烧效果。 3)对热风管道系统加强保温 ,尽量减少热损失。 4)保证热风炉内温度稳定。因为热风炉内温度的 波动会对粉料的干燥造成一定的影响 ,从而影响到粉 料的质量 ,造成粉料的浪费和不合格产品率的增加 ,并 且浪费了能源。 2 　提高热利用率 适当增加干燥塔的高度和提高塔内喷枪的高度。 一方面降低了塔顶温度 ,另一方面使喷出的泥浆与塔 内热空气充分交换 ,提高热利用率。 1)提高粉料质量 ,减少产品的不合格率 ,从而减少 能源的浪费。 2)保证泥浆压力稳定 ,从而保证了粉料含水量及 产品质量的稳定。 3)合理改进喷嘴结构参数。喷嘴按直径大小配合 使用 ,使雾化干燥后所得的粉料粒度分布更合理 ,从而 ·83·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　陶 瓷 　　　　　　　　　　　　　　　　　2009. No. 5 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提高粉料的质量。 3 　提高干燥器的进风温度 ,降低排风温 度 在保证产品质量的前提下 ,尽可能采用较高的气 体进风温度。因为 ,使用的气体温度越高 ,干燥器的热 效率越高。例如 :把 20 ℃绝对湿含量为 0. 01 的空气 加热到 500 ℃用于干燥 ,在干燥器中空气放热而降温 的极限是使之绝热饱和到这种状态空气的湿球温度 65. 8 ℃,其理论热效率可达到 90. 5 %。如果这种空气 只加热到 120 ℃,用同样的方法计算 ,其理论热效率仅 为 82 %。可见 ,提高干燥器的进口空气温度 ,可以提 高干燥器的理论热效率 ,实际热效率亦是如此。 降低排风温度。热风排放温度的高低 ,决定了热 风离开干燥器时带走热能的多少。那么 ,有效地降低 排风温度 ,增加了热利用率 ,降低了能耗。 4 　提高陶瓷泥浆的浓度及温度 陶瓷泥浆的浓度越大 ,其含水率越低 ,生产单位成 品干粉所需蒸发的水分就越少 ,即所需的热量就越少。 所以 ,增加陶瓷泥浆的浓度或降低其含水率 ,能减少喷 雾干燥制粉的热量消耗。 但是增加陶瓷泥浆的浓度 ,又会影响到泥浆的流 动性和粘度 ,不利于雾化。可以通过加入陶瓷添加剂 , 如Na2 CO3 、Na2 SiO3 、腐殖酸钠等减水剂。一般加入量 在 0. 5 %～1 % ,可提高泥浆的流动性 ,降低其粘度 ,改 善雾化性能 ,有利于干燥速度的提高 ,降低了单位粉料 的耗能量 ,达到了节能的效果。 提高陶瓷泥浆的温度。通过采用余热或废热干燥 泥浆或水蒸汽间接加热陶瓷泥浆等方式提高泥浆的温 度 ,能有效地降低泥浆的粘度 ,改善泥浆的雾化性能及 预防泥浆堵塞喷嘴等。同时提高温度后 ,陶瓷泥浆在 喷雾干燥器内不需经过预热阶段 ,就能直接蒸发水分 , 从而降低了喷雾干燥制粉的热量消耗。 1)排出热风的循环利用。在陶瓷泥浆经喷雾干燥 器制备为粉料的生产过程中 ,离开干燥器的热风 (废 气)通常经除尘后 ,直接排入大气中 ,大约损失喷雾干 燥制粉生产工序总热量消耗的 10 %～20 %。当离开 干燥的热风 (废气)温度较高时 ,其热量损失就更大了。 实验测试 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ,若热风离开干燥器温度高于 100 ℃时 , 采用部分废气循环利用技术 (如废气量的 50 %作为循 环利用) ,经计算喷雾干燥器可以节约燃料消耗 15 % 左右 ,甚至更高。 2)利用热交换器回收废气余热。在陶瓷生产工艺 中 ,大量的热风直接排放于大气中 ,例如窑炉的废气排 放 ,干燥塔的废气排放等。通过热交换器将这些热风 利用于对进入热风炉的配送冷风进行预热 ,可减少热 风炉的能源消耗。由于板式换热器的散热面积大 ,换 热效率高 ,目前国内外喷雾干燥器通常都是利用空气 —液体 —空气型板式换热器回收废气余热。例如 ,约 90 ℃的离塔热风通过板式换热器后 ,废气可以冷却到 45 ℃,排入大气中 ,配送冷风将被加热到 65 ℃,此时可 节约热风炉的能源消耗 25 %左右。 5 　采用较好的塔体保温层 一般干燥器损失热量为 3 %～30 % ,在对干燥器 散热量进行测定的基础上 ,采用较好的塔体保温层 ,可 利用内囊式塔体和外壳体抽真空隔绝的方法杜绝热传 递 ,减少热损失 ,节约能源消耗。 1)防止产品的过度干燥。应严格地控制在所要求 的含水量范围内 ,避免造成产品的过度干燥而增加能 量消耗。例如陶瓷粉料的干燥 ,为了保证在压制坯体 时粉料易于结合和保证坯体的强度 ,要求其含水率为 5 %～8 %。而过低的含水量既不能保证成形的要求 , 而且造成能源的浪费。 2)安装电磁自动振动装置 ,防止物料粘壁等。物 料粘壁不仅造成被迫停产检修 ,增加维修成本 ,并且在 重新点火生产中又浪费了大量的能源。 6 　结语 在目前能源紧缺的情况下 ,建筑卫生陶瓷行业节 能的措施很多 ,各个陶瓷生产企业一定要加强生产管 理 ,合理调节各生产工段的工艺参数 ,提高各段操作技 术水平 ,防止粉料过度干燥或水分过 (下转第 52 页) ·93·2009. No. 5 　　　　　　　　　　　　　　　　陶 瓷 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 示。气凝胶 SiO2 立体网络结构中由氢键连接形成的 结合力对液态水很敏感 ,所以当有水的作用时 ,这种结 合被支解 ,造成纳米孔网络结构塌陷 ,因而严重影响了 其优良的隔热性能。结构被破坏的气凝胶 SiO2 在纤 维表面形成的团聚增强了纤维和纤维之间的固相热传 导 ,热导率亦随之升高。所以要想充分利用二氧化硅 气凝胶的良好隔热性能 ,就必须保护其纳米多孔结构 不被破坏。 图 7 　添加气凝胶二氧化硅的硅酸铝纤维复合隔热材料 SEM照片 3 　结论 1)硅酸铝纤维棉为纤维原料 ,六钛酸钾晶须为轻 质隔热填料 ,加入各种结合剂通过湿法真空吸滤成形 工艺制备出了低热导率硅酸铝纤维复合隔热材料。当 百分含量为 60 % ,温度为 800 ℃时 ,硅酸铝复合隔热材 料的热导率为 0. 077 WΠM·K。 2)六钛酸钾晶须的加入量是影响复合隔热材料热 导率的重要因素 ,通过添加六钛酸钾晶须 ,可以降低复 合隔热材料的热导率。在本文的实验条件下 ,六钛酸 钾晶须与硅酸铝纤维的最佳质量比例为 3∶5。 3)由于粉末状气凝胶二氧化硅本身的纳米多孔结 构具有较低的热导率 ,其附着在硅酸铝纤维上后 ,水的 侵入造成其纳米多孔结构的塌陷 ,被破坏结构的气凝 胶二氧化硅在纤维表面形成了大量团聚 ,但在本实验 条件下并没有降低复合隔热材料的热导率。 参考文献 1 　Hill C A. Thermally bonded fibrous product. USP 4650775. 2 　刘开平 . 泡沫硅酸铝纤维制品的生产 . 耐火材料 ,1995 (6) :356～357 3 　H Cid - Dresdner , M J Buerger. The crystal structure of po2 tassium hexatitnate K2 Ti6O13 . Z Iristallogr ,1962 ,117 :411～430 4 　KistelerS S.J Phys Chem ,1932 ,36 :52～55 5 　Kooon L , Despetis F , Phalippou J . 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Journal of Non - Crystalline Solids ,1998 ,225 :364～368 (上接第 39 页) 大粘壁的现象。如果发现问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 应及时解决 ,以免因停 机清洗造成不必要的能源损失。 通过以上途径和加强生产管理 ,相信在节约能源 和降低生产成本方面 ,必定会有很大的突破。 参考文献 1 　金国淼 ,等. 干燥设备. 北京 :化学工业出版社 ,2002 2 　潘永康 ,王喜忠. 现代干燥技术. 北京 :化学工业出版 社 ,1998 3 　郭嘉宁 ,杨庆贤 . 干燥技术进展 (第四分册) . 喷雾干燥 . 上海 :上海科技文献研究所 ,1981 4 　上海科学技术情报研究所 . 干燥技术进展综述. 上海 : 上海科学技术情报研究所 ,1975 5 　轻工业部上海轻工业设计院 ,上海医药工业研究院 . 喷 雾干燥 . 上海 :上海科学技术情报研究所 ,1977 6 　曾令可 ,刘世明 ,程小苏 ,等. 合理应用煤转气为陶瓷行 业节能 . 全国性建材科技期刊 ———陶瓷 ,2007(12) :48～51 7 　贺祯 ,赵彦钊 ,殷海荣 . 粉煤灰的特性及其应用与发展. 全国性建材科技期刊 ———陶瓷 ,2008(4) :10～12 ·25·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　陶 瓷 　　　　　　　　　　　　　　　　　2009. No. 5