壓力式噴霧干燥器的應(yīng)用

李三華，張甲寶

（1.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005; 2.湖南超牌化工有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421800）

壓力式噴霧干燥器的應(yīng)用

李三華1，張甲寶2

（1.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005; 2.湖南超牌化工有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421800）

本文介紹了壓力式噴霧干燥器的干燥工藝過(guò)程和原理。重點(diǎn)論述干燥過(guò)程的影響因素以及改進(jìn)噴霧干燥工藝控制和操作、加強(qiáng)生產(chǎn)管理，并提出提高干燥熱效率的幾條措施，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

壓力式噴霧干燥器；煤系高嶺土；干燥工藝；影響因素

壓力式噴霧干燥器是一種泥漿干燥設(shè)備，它具有控制簡(jiǎn)便、干燥質(zhì)量穩(wěn)定、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)、非金屬礦深加工中，特別是在煅燒煤系高嶺土深加工被廣泛應(yīng)用。針對(duì)目前能源日趨緊張的態(tài)勢(shì)，如何提高壓力式噴霧干燥器的熱效率顯得非常重要，因此，很有必要對(duì)壓力式噴霧干燥器進(jìn)行研究，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得出改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使得生產(chǎn)正常進(jìn)行。

1 噴霧干燥器工作原理

噴霧干燥器是一種連續(xù)式泥漿干燥設(shè)備，由干燥塔、霧化器、柱塞泵、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、卸料裝置、熱風(fēng)爐、鼓風(fēng)機(jī)等組成。將含水率為45%～60%的泥漿，由柱塞泵送入霧化器，霧化器將泥漿霧化成直徑為50～300μm的液滴群并與干燥介質(zhì)(熱空氣)充分接觸，劇烈地進(jìn)行熱交換，泥漿液滴脫水迅速被干燥至含水率小于1%的細(xì)粉料，并在重力作用下集聚于塔底，由卸料裝置卸出，含有微細(xì)粉塵的廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，最細(xì)的微粉被氣流從旋風(fēng)分類(lèi)器上部帶出，再經(jīng)布袋除塵器二級(jí)除塵，分離凈化達(dá)到符合排放大氣標(biāo)準(zhǔn)后，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)管排入大氣。

噴霧干燥器分為氣流式、離心式、壓力式三種干燥方式。在我國(guó)煅燒煤系高嶺土深加工生產(chǎn)中較為常用的是壓力式噴霧干燥器。

2 壓力式噴霧干燥器的干燥過(guò)程及影響因素

2.1 干燥過(guò)程

壓力式噴霧干燥器適用于低粘度、流動(dòng)性好的泥漿，所得粉料粒徑較離心式的粗、容重較大、流動(dòng)性好，能自動(dòng)卸料。采用噴霧干燥器干燥煅燒超細(xì)煤系高嶺土粉體具有以下優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省設(shè)備投資；②粉料粒度分布均勻合理，含水量穩(wěn)定；③干燥系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，又配置了二級(jí)粉塵回收系統(tǒng)，可消除對(duì)環(huán)境的污染；④物料與熱空氣接觸充分，熱交換十分劇烈，能耗低；⑤維修方便，保養(yǎng)容易，噪音低，自動(dòng)化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

低粘度泥漿由高壓柱塞泵通過(guò)噴嘴在干燥塔中下部向上噴射，因噴嘴的機(jī)械摩擦作用以及液滴群在熱氣體介質(zhì)中高速運(yùn)行時(shí)受到摩擦阻力和壓差阻力，使泥漿從噴嘴射出后被霧化成直徑為50～300μm的液滴群，熱氣體在塔內(nèi)由上而下與泥漿霧化的液滴群逆向運(yùn)行，霧滴上升至一定高度后下落，與氣流同向運(yùn)動(dòng)，因液滴群接觸面積很大又受到強(qiáng)烈擾動(dòng)，熱量交換十分劇烈，故干燥效率高。

2.2 干燥效率的主要影響因素

2.2.1 泥漿粘度

泥漿的粘度大小對(duì)霧化起的霧化狀況、液滴群顆粒大小、所得粉料的容重、顆粒大小及產(chǎn)量、能耗都有直接影響。粘度高、霧化不良、產(chǎn)量低、能耗大；粘度低、霧化狀況良好、產(chǎn)量高、能耗小。

2.2.2 泥漿濃度

泥漿的濃度大小對(duì)所得粉料的容重、顆粒組成及產(chǎn)量、能耗等都有很大的影響，對(duì)于噴霧干燥來(lái)說(shuō)，在其他條件(熱風(fēng)溫度、粉料含水量、氣溫等)不變的情況下，泥漿濃度越高，單位時(shí)間粉料產(chǎn)量越高，能耗越低，但必須指出，提高泥漿濃度應(yīng)在不妨礙霧化和解聚效果的前提下進(jìn)行。泥漿濃度與干燥產(chǎn)量的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 泥漿濃度與干燥產(chǎn)量的關(guān)系

2.2.3 噴霧壓力

噴霧壓力主要影響噴射高度、霧化狀態(tài)，噴嘴的噴射高度和流量均隨壓力的增大而增大，在其他條件不變的情況下，壓力越大，霧化狀態(tài)越好，噴霧錐角變大，粉料粒度越細(xì)，干燥粉料水分越低。

2.2.4 進(jìn)塔熱風(fēng)介質(zhì)溫度

進(jìn)塔的熱風(fēng)溫度主要影響粉料的含水量和容重，當(dāng)其他條件不變時(shí)，進(jìn)塔熱風(fēng)溫度越高，則粉料含水量越小，如果過(guò)高，影響干燥塔的使用壽命，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐測(cè)得，提高熱風(fēng)溫度，可以提高干燥塔的產(chǎn)量，但要適宜。進(jìn)風(fēng)溫度與干粉產(chǎn)量、容重的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 進(jìn)風(fēng)溫度與干粉產(chǎn)量、容重的測(cè)試結(jié)果

2.2.5 廢氣排出溫度

廢氣排出溫度是較重要的參數(shù)，在其他條件不變時(shí)，廢氣排出溫度主要影響粉料的含水量，同時(shí)也反映噴霧干燥塔的熱效率。排風(fēng)溫度過(guò)高或過(guò)低，其粉料過(guò)干或過(guò)濕，廢氣排出溫度提高，則粉料水分減少；另外進(jìn)漿量減少，也可使排氣溫度提高，所以調(diào)節(jié)泥漿流量、柱塞泵壓力，可以靈敏地改變排氣溫度，從而影響粉料的含水量。表3列出了排氣溫度與干粉含水率的關(guān)系。

以上的影響因素不但直接影響粉料的性能和干燥效率，而且彼此之間也會(huì)互相影響、互相聯(lián)系，了解了這些影響因素后，通過(guò)調(diào)整噴霧干燥的工藝系數(shù)，就能有效地提高干燥效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

表3 排氣溫度與干粉含水率的關(guān)系

3 提高噴霧干燥效率的措施

(1) 加入分散劑(又稱(chēng)解凝劑、助磨劑)。

通過(guò)加入9400分散劑、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、水玻璃、純堿等來(lái)降低泥漿的含水率，降低泥漿的粘度，提高泥漿的流動(dòng)性，所以在盡可能提高泥漿濃度的情況下，提高干粉產(chǎn)量，降低干粉的含水率，降低消耗。

(2) 提高噴槍高度，增加噴槍數(shù)量。

充分利用塔內(nèi)上部溫度沿周?chē)植季鶆?，保證塔內(nèi)溫度穩(wěn)定，粉料溫度均勻，含水率穩(wěn)定。

(3) 改善霧化條件，提高干燥效率。

泥漿霧化不良，或霧滴與干燥介質(zhì)之間接觸方式不佳，也會(huì)影響干燥效果，提高單位重量粉料能耗。

壓力式噴霧干燥中，想要得到符合要求的細(xì)小霧滴，必須選擇適當(dāng)規(guī)格、材質(zhì)與性能的分漿體、旋渦板與噴孔板等元件，噴槍安裝要正確，保證足夠泥漿壓力，及時(shí)檢查霧化情況并根據(jù)磨損情況定期更換噴孔板。同時(shí)采用口徑為φ1.2～2.0mm的多種噴孔板，搭配合理時(shí)干燥后的粉料粒度細(xì)小。

(4) 合理控制入塔熱風(fēng)溫度和排出廢氣溫度。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，熱風(fēng)進(jìn)塔溫度控制在450～550℃，可靠近上限，排出廢氣溫度控制在120℃左右，但進(jìn)風(fēng)溫度不可過(guò)高，否則會(huì)燒壞熱風(fēng)管道及分風(fēng)器。

(5) 在不影響生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行的條件下，適當(dāng)增加塔內(nèi)負(fù)壓。

塔內(nèi)負(fù)壓小時(shí)，進(jìn)風(fēng)管負(fù)壓也小，熱風(fēng)爐往外噴火，不好操作，出現(xiàn)供熱不足，干燥塔內(nèi)水汽排不出，粉料較濕，易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象。塔內(nèi)負(fù)壓過(guò)高時(shí)，易造成熱風(fēng)爐火焰斷火，爐溫不易保持穩(wěn)定。因此，一般控制塔內(nèi)負(fù)壓為200Pa左右。

(6) 加強(qiáng)保溫。

保溫效果不但影響能耗高低，還會(huì)惡化工作條件，選擇使用溫度高的、導(dǎo)熱系數(shù)低的，容重較小的較高級(jí)的隔熱保溫材料對(duì)送風(fēng)管道和干燥塔進(jìn)行保溫，減少熱量損失。

(7) 增強(qiáng)節(jié)能觀(guān)念，加強(qiáng)生產(chǎn)管理。

噴霧干燥系統(tǒng)能耗高的另一原因是人為影響因素，只有每個(gè)職工都樹(shù)立起節(jié)能意識(shí)和責(zé)任感，才能將節(jié)能工作搞好。另外，生產(chǎn)管理好壞對(duì)節(jié)能效果影響也很大。

4 結(jié)語(yǔ)

噴霧干燥器干燥系統(tǒng)在煅燒煤系高嶺土深加工中的應(yīng)用，粉料含水率穩(wěn)定，質(zhì)量穩(wěn)定，只有熟悉噴霧干燥器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及影響因素，在各方面共同努力下，才能提高干燥效率，促進(jìn)煅燒煤系高嶺土深加工的發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]桐榮良三.干燥裝置手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983.

[2]化學(xué)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).化學(xué)工程手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.

Application of the Pressure Type Sprays Desiccators

The process and principle of drying on the pressure type spray desiccators were discussed. This paper emphasized on the impacting factors of drying process, control and operation of sprays desiccating technique and strengthening manufacture management. To be energy-economical, measures to improve the efficiency of heating were also produced.

pressure type spray desiccators; coal-series kaolin; drying; impacting factor

TK173

A

1007-9386(2014)01-0041-02

2013-11-15

LI San-hua1, ZHANG Jia-bao2

(1. Hunan Polytechnic of Environment and Biology, Hengyang 421005, China; 2. Hunan Super Powder Technology Co., Ltd., Hengyang 421800, China)