浅谈喷雾干燥设备的节能措施

近年来我国陶瓷工业发展迅速。2006 年我国日用陶瓷、建筑卫生陶瓷的产量均位居世界第一,其中日用陶瓷产量高达170 亿件,约占世界总产量的65 %;建筑陶瓷砖年产量约为35 亿– ,约占世界总产量的55  %。同时我国也是能源消耗大国,建筑卫生陶瓷行业是油耗和电耗大户。目前,我国陶瓷工业的能源利用率仅为28 %～30 %,与发达国家50 %～57 %的能源利用率差距还比较大。 　　喷雾干燥制粉是陶瓷工业高能耗的生产工序之一。据陶瓷厂能源审计数据显示,喷雾干燥制粉的能耗占陶瓷厂总能耗的10～20%。随着能源危机及市场竞争的激烈,降低喷雾干燥制粉的能耗,对降低企业生产成本、提高企业竞争力及促进陶瓷行业可持续发展具有深远而重要的意义。 　　1 　喷雾干燥塔节能降耗的主要措施 　　由于喷雾干燥过程中的能耗直接影响着企业的经济效益及发展前景,所以陶瓷企业及行业专家们都提出了很多对喷雾干燥过程节能降耗的措施,总结起来主要有以下几方面:首先是喷雾干燥塔本身性能结构等方面的调整;另外是干燥物质本身的性质控制,燃料问题,干燥介质性质等方面的因素。 　　1. 1 　干燥介质的控制 　　1. 1. 1 　提高热风的进塔温度 　　在出塔温度恒定的条件下,热风的进塔温度(又称进风温度)越高,带入的总热量就越高,单位质量的热风传递给泥浆雾滴的热量就越多,单位热风所蒸发的水分也越多。在生产能力恒定不变的情况下,所需热风风量减少(即减少了热风离塔时所带走的热量),降低了喷雾干燥制粉的热量消耗,提高热风的利用率及热效率。但进塔热风温度不可过高(不超过600 ℃),温度太高,就会烧坏塔顶分风器。 　　1. 1. 2 　降低热风的出塔温度 　　在进塔热风温度一定的情况下,热风出塔温度越低,进出塔温差就越大,热风传递给泥浆用于干燥的热能就越大,所以热风利用率就越高。但排风温度也不可过低,低于75℃时因粉料太湿,影响正常干燥。 　　1. 1. 3 　出塔热风(废气) 的循环利用 　　陶瓷泥浆经喷雾干燥制粉后,出塔热风若被直接排入大气,这部分热量损失将十分可观(约为制粉工序能耗的10 %～20 %)。所以应该将此部分余热充分地利用起来,如可将出塔热风循环利用到预热干燥工序。出塔热风除了直接循环利用外,还可以利用热交换器对这部分余热储存或交换后再利用。 　　1. 2 　喷雾干燥塔自身因素 　　1. 2. 1 　挑选合适的规格 　　陶瓷行业大部分厂家采用4000 型喷雾干燥塔,有些陶瓷厂采用5000 型和6000 型,最大的有SACMI研制的12000 型,喷嘴多达48 个。型号越大生产能力越大,生产每吨粉的能源相对就少,厂家可根据具体情况进行型号选择。 　　1. 2. 2 　整体密闭型控制 　　由于该系统采用负压操作,若有漏风就会增加能耗,所以设备各部位及连接法兰处,热风炉、热风管道、排风管道的热电偶插孔,塔体上的负压测量孔,以及塔体下锥翻板下料器出料口,旋风除尘下料口等部位必须密封好,不能漏风。 　　1. 2. 3 　热风炉的控制 　　热风炉是喷雾塔干燥的热风源,其燃料消耗直接影响干燥成本的高低,所以是喷雾干燥塔节能的关键部分。热风炉效率主要取决于燃油雾化喷嘴,当燃油雾化均匀且燃烧充分时,热效率最高,为此应严格控制雾化空气压力和流量以及燃油压力和流量。另外雾化喷嘴的雾化角、喷射高度、喷枪角度都应控制在合适的范围内。一般雾化喷嘴的雾化角(α)为90°～120°,喷射高度为4～4. 5 m ,喷枪角度保持在110°～120°之间 ,以保证喷雾料与热风可以进行充分的热交换。热风炉燃料的选择可直接影响燃料消耗的成本,如用清洁的石油气,轻柴油等会使成本大大增加,用重油,混合油等一定要控制其含硫量,否则废气中很难保证SO2排放达标。现在很多陶瓷厂用煤制气中分选出来的粉煤掺合煤灰(煤转气中含未燃碳10 %～20 % ,有的高达20 %以上) 制水煤浆,并把煤转气中产生的酚水和焦油喷进热风炉中燃烧,可以杜绝这些有害物质的排放,在高温燃烧中将其变为无害的水和CO2排掉。这样不但可以大大降低燃烧成本,而且可以充分利用这些废渣、废液,节能降耗。 　　1. 2. 4 　线形燃烧器的使用 　　传统的喷雾干燥塔热风装置一般采用燃油(燃气)热风炉、锅炉蒸汽换热器、导热油换热器或电加热供热系统等。以上传统的供热系统都采用换热器,而换热器的效率决定着传统供热系统的热能利用效率;而且换热器使用寿命有限,维护成本高。以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置。线形燃烧器体积比较小,直接安装在风道内,干燥介质可直接与之接触并快速升高到所需温度。以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置兼具节能和环保两大特点。首先线形燃烧器燃烧机制合理,燃烧区保持有一定量的过剩空气,既能保证燃烧完全,还可抑制氮氧化物的生成。这种直燃式热风装置无需换热器而直接与空气接触,保证了燃烧热量对空气的有效传递,热效率高。另外,使用方便是线形燃烧器的另一特点,可通过调节燃气调节阀来改变热风温度。 　　1. 3 　泥浆的质量控制 　　1) 降低陶瓷泥浆的含水率,干燥所需热量就少,但是含水率低的泥浆流动性又不好,流动性差雾化效果就差。为解决这一矛盾,生产中通常加入合适的稀释剂(减水剂)或电解质(如水玻璃、纯碱、腐殖酸等) 来调节泥浆的流动性,同时降低泥浆的含水率。笔者和广东新明珠集团合作采用复合减水剂,泥浆水分由39. 5 %减至36 % ,球磨时间缩短了5 h ,每吨粉可节电16. 5 元,产量增加了18. 8 % ,年节约成本达150 多万元。 　　2) 提高陶瓷泥浆温度可有效降低泥浆粘度,改善泥浆雾化性能,防止因泥浆结晶而堵塞雾化喷嘴。所以可以利用出塔热风回收的余热来预热泥浆,这是能源循环利用的有效途径。 　　2 　结语 　　喷雾干燥塔的节能除上述措施外,还可以在能源上寻找解决途径,如开发利用新能源,合理控制燃烧过程等。当然,很多问题还需在实际生产中发现和解决。陶瓷企业本着可持续发展的目的来合理改善和提高喷雾干燥塔的能源利用率,才能提高企业的经济效益和社会效益。 · 行业聚焦： 尽管塑料颗粒的干燥是一个相对简单的过程， 但是，在有些情况下，颗粒就是无法被完全地干燥。影响干燥效果的因素有： 　　● 燥温度：热量是打开水分子和吸湿聚合物之间合力的关键。当高于某一温度时，水分子和聚合物链间的引力会大大降低，水汽就被干燥的空气带走。 　　● 露点：在干燥器中，首先除去湿空气，使之含有很低的残留水分(露点)。然后，通过加热空气来降低它的相对湿度。这时，干空气的蒸汽压力较低。通过加热，颗粒内部的水分子摆脱了键合力束缚，向颗粒周围的空气扩散。 　　● 时间：在颗粒周围的空气中，热量的吸收和水分子向颗粒表面扩散需要一定的时间。因此，树脂供应商应详细说明一种物料在适当牛肉干因为其味道鲜美，以各种佐料、工艺制作，可满足天南海北各种口味和老少妇幼的喜爱，作为旅游休闲食品深受人们的欢迎。过去牛肉干生产靠太阳晒、烧土炕烘，生产的牛肉干品质次，污染严重。后又有厂家进行了技术改造，建蒸汽烘房或电热烘房，卫生条件得到改善，减少了灰尘和细菌的污染，但仍存在三大问题： 　　第一：烘干时间长。牛肉干浸渍后，经凉干含水在35％左右，要达到成品水份10－12％的要求，得烘很长时间，这就限制了产量提高。 　　第二：增加了蒸汽、电热的能耗,成本高，经济效益低。 　　第三：杀菌不彻底，卫生指标达不到要求。根据市场需求，研制出现代化的用于肉类加工专用微波烘干、杀菌生产线脉动燃烧喷雾干燥技术是将脉动燃烧器与传统喷雾干燥过程相结合而成的一种新型干燥技术，具有能源利用率高，排放污染小，传热传质效率高，设备简单等优点，该技术利用一种更有效的热能发生器——脉动燃烧器产生的高频、高温、高速振荡尾气流直接将液态物料雾化成小雾滴，然后快速完成雾滴的干燥过程[1]。传统的喷雾干燥设备由于喷嘴容易堵塞和磨损，经常需要停机修理和更换喷嘴。作者在对脉动燃烧器运用过程的研究中发现，利用脉动燃烧器产生的高速脉动气流可直接雾化料液，无需喷嘴和高压泵，可免除喷嘴维修的时间和费用，也无需气体泵送装置，这显然是脉动燃烧喷雾干燥技术所具有的一个最大优点。以脉动气流作为雾化动力，对料液进行雾化操作在中国，公元前两千多年就出现了最筒单的粉碎工具—杵臼。杵臼进一步演变为公元前200-前100年的脚踏碓。这些工具运用了杠杆原理，初步具备了粉碎机械的雏形。最早采用连续粉碎动作的粉碎机械是公元前四世纪由公输班发明的畜力磨，另一种采用连续粉碎动作的粉碎机械是辊碾，它的出现时期稍晚于磨。公元二百年之后，中国杜预等在脚踏碓和畜力磨的基础上研制出了以水力为原动力的连机水碓、连二水磨、水转连磨等，把生产效率提高到一个新的水平。这些机械除用于谷物加工外，还扩展到其他物料的粉碎作业上。 　　近代的干燥机 　　主要用途： 　　主要用于化工、制药、食品、矿渣、谷物种子以及各行业对粉料、颗粒料的作业。 　　带式干燥机 　　DW系列带式干燥机是成批生产用的连续式干燥设备，用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥，对于脱水蔬菜、催化剂、中药饮片等类含水率高、而物料温度不允许高的物料尤为合适；该系列干燥机具有干燥速度快、蒸发强度高、产品质量好的优点，对脱水滤饼类的膏状物料，需经造粒或制成条状后方可干燥。

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