噴霧干燥技術(shù)基本原理與生產(chǎn)控制

1前言

墻地磚生產(chǎn)過(guò)程包括三個(gè)重要的工序：制粉、成形與燒成。制粉是重要也是非常關(guān)鍵的工序，制粉分兩部分：原料的球磨和噴霧干燥。在球磨工序控制好泥漿的細(xì)度和水分后，噴霧干燥工序則決定了坯體粉料的質(zhì)量，它直接影響后續(xù)工序的質(zhì)量：粉料的成形性能、坯體均勻性、生坯強(qiáng)度等，進(jìn)而影響瓷磚產(chǎn)品的性能。

噴霧造粒制備的粉料，一般要求滿足以下性能：

具有一定的水分

合理的顆粒度及顆粒級(jí)配

良好的流動(dòng)性

一定的松裝密度

滿足上述要求的前提下，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文根據(jù)文后所列文獻(xiàn)，結(jié)合作者的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)開始，介紹噴霧干燥的工作原理，以及生產(chǎn)過(guò)程中的控制要點(diǎn)與缺陷克服措施等。

實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)在處理液體物料時(shí)通常通過(guò)蒸發(fā)預(yù)濃縮以經(jīng)濟(jì)地降低水含量，然后將濃縮物以精細(xì)噴霧或薄霧的形式引入具有加熱空氣的塔或室中；當(dāng)小液滴與熱空氣密切接觸時(shí)，它們會(huì)脫離水分，變成小顆粒并落到塔底并被移除。實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括低熱量和短時(shí)間組合，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量更好。

主要組件：用于將液體引入塔的高壓泵、用于霧化進(jìn)料流的裝置、帶鼓風(fēng)機(jī)的加熱空氣源、用于從氣流中去除干燥食物的第二收集容器、用于排出潮濕空氣的裝置、通常包括預(yù)濃縮步驟，即MVR蒸發(fā)、霧化裝置是噴霧干燥的顯著特征。它們提供大面積暴露于干燥力：1升=120億顆粒子=>300平方英尺（30平方米）。

出口空氣溫度是一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)參數(shù)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)可以隨時(shí)響應(yīng)過(guò)程變化并反映產(chǎn)品的質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，它足夠高以產(chǎn)生所需的濕度而不會(huì)造成熱損傷。有兩個(gè)控件可用于調(diào)節(jié)出口空氣溫度：改變進(jìn)料流量、改變?nèi)肟跍囟取?/span>

如果實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)在產(chǎn)品干燥之前發(fā)生熱損壞，則必須減小粒度；較小的顆粒干燥速度較快，因此熱損害較小。這可以通過(guò)三種方式完成：更小的孔口、增加霧化壓力、降低粘度-通過(guò)增加進(jìn)料溫度或減少固體。

實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)主要適用于高校、研究所和食品醫(yī)藥化工企業(yè)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)微量顆粒粉末，對(duì)所有溶液如乳濁液、懸浮液具有廣譜適用性,適用于對(duì)熱敏感性物的干燥如生物制品、生物農(nóng)藥、酶制劑等，因所噴出的物料只是在噴成霧狀大小顆粒時(shí)才受到高溫，故只是瞬間受熱，能保持這些活性材料在干燥后仍維持其活性成份不受破壞。上海繼譜實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增加，在熱風(fēng)氣流中，瞬間就可蒸發(fā)95%-98%的水份，完成干燥時(shí)間僅需數(shù)秒鐘，特別適用于熱敏性物料的干燥。產(chǎn)品具有良好的均勻度、流動(dòng)性和溶解性，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量好。生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，操作控制方便。實(shí)驗(yàn)干燥機(jī)對(duì)于含濕量40-60%(特殊物料可達(dá)90%)的液體能一次干燥成粉粒產(chǎn)品，干燥后不需粉碎和篩選，減少生產(chǎn)工序，提高產(chǎn)品純度。對(duì)產(chǎn)品粒徑，松密度，水份，在一定范圍可通過(guò)改變操作條件進(jìn)行調(diào)整，控制和管理都很方便。

3.1泥漿的霧化

泥漿霧化即將泥漿分散為微細(xì)的霧滴。霧滴的平均直徑約為150～350μm，按粉料的不同用途，確定霧滴大小。霧滴大小和均勻度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，其中的霧化器是關(guān)鍵部件，將在后面專門討論。霧化的霧滴很細(xì)小，它的比表面積大，與熱空氣接觸時(shí)，極易發(fā)生傳質(zhì)和傳熱，使霧滴迅速汽化干燥。

3.2.1并流運(yùn)動(dòng)

熱空氣先與含水高的霧滴接觸，水分迅速蒸發(fā)，空氣溫度迅速降低。整個(gè)過(guò)程，物料溫度不高，因而對(duì)熱敏性物料干燥有利。由于水份蒸發(fā)迅速，霧滴容易膨脹甚至破碎，所得粉料多為非球形的多孔顆粒，粉料容重低。

3.2.2逆流運(yùn)動(dòng)

熱空氣與霧滴的運(yùn)動(dòng)方向相反，如圖2d所示。由于熱空氣向上，霧滴向下，延緩了顆粒和霧滴的下降速度，在干燥室停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于干燥。此方式只適用于非熱敏性材料。

3.2.3混流運(yùn)動(dòng)

這種方式既有并流，又有逆流的運(yùn)動(dòng)，適合生產(chǎn)流動(dòng)性好的粗粉，即陶瓷廠廣泛使用的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)類型。

混流有兩種情況：

噴嘴安裝在干燥塔底部，熱風(fēng)從頂部進(jìn)入。霧滴先作逆流運(yùn)動(dòng)，到達(dá)高點(diǎn)后下降，作并流運(yùn)動(dòng)。

噴嘴安裝在塔的中部，物料向上噴霧，與塔頂進(jìn)入的高溫空氣接觸，使水分迅速蒸發(fā)。這種方式熱效率高。霧滴先逆流運(yùn)動(dòng)，干燥到一定程度后，又與已經(jīng)大幅降溫的熱空氣向下并流，干燥的物料和已經(jīng)降低到出口溫度的空氣接觸，避免了物料的過(guò)熱變質(zhì)，適用于熱敏性原料，陶瓷企業(yè)就是使用這種干燥塔。

3.3霧滴的干燥

霧滴的干燥，與坯體的干燥原理相似，分為兩個(gè)過(guò)程：恒速（一階段）和降速（二階段）。霧滴一遇到熱空氣，霧滴中的水即汽化進(jìn)入到空氣中。

恒速階段：霧滴中有足夠的水分，可以保持表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，蒸發(fā)恒速進(jìn)行。

降速階段：當(dāng)霧滴水分不能保持表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，即到達(dá)臨界點(diǎn)后，霧滴表面形成干殼。干殼的厚度隨著時(shí)間而增加，蒸發(fā)速率也逐漸降低。

干燥時(shí)間。霧滴干燥所需的時(shí)間，決定了實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的高度。對(duì)于固定的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)，干燥時(shí)間還與產(chǎn)品的組成有關(guān)。要對(duì)不同的產(chǎn)品，進(jìn)行不同的操作。例如，微粉磚坯體的底料、面料成分不同，制粉操作時(shí)應(yīng)有所區(qū)別。

4霧化器的種類和特點(diǎn)

霧化器是實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的核心，有以下三種類型：氣流式霧化器、旋轉(zhuǎn)式霧化器和壓力式霧化器。目前陶瓷行業(yè)廣泛使用的是壓力式霧化器。

4.1氣流式霧化器

采用壓縮空氣以很高的速度（300m/s或更高）從噴嘴噴出，利用氣液二相的速度差產(chǎn)生的摩擦力，使液滴分裂為霧滴。霧滴大小取決于相對(duì)速度和料液的粘度。料霧的分散度取決于氣體的噴射速度、料液的物理性質(zhì)、霧化器的幾何尺寸、氣液量之比。陶瓷廠輥道窯的燒油噴嘴即是一種氣流式霧化器。

4.2旋轉(zhuǎn)式霧化器

料液從中心輸入到高速旋轉(zhuǎn)（圓周速度達(dá)90～140m/s）的轉(zhuǎn)輪或轉(zhuǎn)盤，然后在輪或盤的表面加速流向邊緣，在離開邊緣時(shí)分散成由微細(xì)的霧滴組成的料霧。甩釉機(jī)就是一種旋轉(zhuǎn)式霧化器。

特點(diǎn)：可以通過(guò)控制輪的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)顆粒的大小。平均粒度與進(jìn)料速度、料液粘度成正比，與轉(zhuǎn)輪速度和轉(zhuǎn)輪半徑成反比。

4.3壓力式霧化器

料漿用泵以較高壓力沿切線槽進(jìn)入旋流室，在旋流室，料漿高速旋轉(zhuǎn)，形成近似的自由渦流。在壓力作用下，料液從小孔噴出，形成錐形料霧。由于壓力式霧化器中，料漿的壓力達(dá)到2MPa以上，很容量磨損噴嘴材料，尤其是噴嘴孔板，因此，噴嘴孔板一般采用硬質(zhì)合金。

4.3.1霧錐形狀

壓力式噴嘴產(chǎn)生的料霧，有兩種形狀：實(shí)心霧錐和空心霧錐（如圖4所示)。在生產(chǎn)中，應(yīng)盡量形成實(shí)心霧錐。實(shí)心霧錐：干燥空氣與霧錐全面接觸，干燥均勻。并且，實(shí)心霧錐可以使霧滴在干燥塔中心位置到達(dá)行圖4霧錐形象示意圖程的高點(diǎn)。實(shí)心錐噴霧適合先逆流后并流的噴霧干燥系統(tǒng)，可以有效減少粘壁現(xiàn)象，其含有較大比例的大液滴。

空心霧錐：顆粒偏小，產(chǎn)量低，容易形成粘壁料，嚴(yán)重影響噴霧干燥粉料的質(zhì)量。空心錐噴霧特別適合并流噴霧干燥系統(tǒng)。

空心霧錐與實(shí)心霧錐可以相互轉(zhuǎn)換。旋流室中，當(dāng)軸向液體速度分量增大，足以抵消旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣芯消失，空心錐噴霧變?yōu)閷?shí)心錐噴霧。所以旋流室和旋流片的尺寸很重要，對(duì)此后面將專門討論。

4.3.2噴霧角

噴霧角也稱霧化角,是壓力式噴嘴的重要參數(shù)。下面的一些因素會(huì)對(duì)霧化角產(chǎn)生影響。

壓力對(duì)霧化角的影響壓力增大，霧化角變小。

粘度對(duì)霧化角的影響

粘度增大，霧化角縮小。粘度很大的液體，將變成一條射束，難以霧化。

霧化角與噴嘴流量的關(guān)系

霧化角與噴嘴流量呈反比例關(guān)系，霧化角越大，噴嘴流量越小。

霧化角對(duì)粉料質(zhì)量的影響

霧化角過(guò)大，整個(gè)霧化面偏低，易粘塔壁，且不能有效利用塔頂部熱空氣均勻分布的優(yōu)勢(shì)。霧化角過(guò)小，霧化面增高，料漿可能射向塔頂，也會(huì)造成粘塔。兩種情況都會(huì)產(chǎn)生較多的塔壁料，嚴(yán)重影響粉料質(zhì)量。

5霧滴粒徑的影響因素

霧滴粒徑的大小，直接影響噴霧干燥粉料顆粒的大小和分布。霧滴粒度的大小，與霧化器的運(yùn)行參數(shù)密切相關(guān)，此外還與泥漿的性能相關(guān)，如粘度等。生產(chǎn)中要根據(jù)產(chǎn)品種類的不同需要，確定噴霧干燥的各項(xiàng)參數(shù)。

5.1運(yùn)行參數(shù)對(duì)霧滴尺寸的影響

壓力對(duì)霧滴粒度的影響

壓力增大，霧滴減小。霧滴粒度與壓力的-0.3次方成比例。在很高壓力下，壓力的變化對(duì)霧滴粒度無(wú)明顯影響。

粘度對(duì)粒度的影響

粉料的粒度與泥漿粘度的0.17～0.2次方成比

例，提高料漿粘度，將產(chǎn)生粗顆粒的霧滴。當(dāng)粘度很大時(shí)，不能用壓力噴嘴霧化。

生產(chǎn)過(guò)程中，適當(dāng)控制和穩(wěn)定泥漿的流動(dòng)性，可以控制噴霧料的顆粒大小。例如，生產(chǎn)色斑耐磨磚，為增加著色效果，色粒要大，這就要調(diào)大顏色料漿的粘度，有需要時(shí)加CMC。為了改善坯體成形時(shí)的排氣效果，可以適當(dāng)提高噴霧干燥粉料的粒徑，也可通過(guò)提高泥漿的粘度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

噴嘴孔徑對(duì)霧滴粒徑的影響

在其他參數(shù)不變時(shí)，霧滴尺寸隨噴嘴直徑的平方而增加。這一因素影響非常大，生產(chǎn)中常用此法調(diào)節(jié)粒徑，按照粉料的不同用途，配置不同的噴嘴口徑。

5.2霧滴的粒徑分布

壓力噴嘴獲得的粒徑范圍較寬，粒徑分布決定于噴嘴尺寸、操作壓力和料液條件。粒徑的分布范圍，要根據(jù)壓機(jī)的成形要求來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6熱風(fēng)爐

陶瓷廠使用的熱風(fēng)爐，根據(jù)燃料不同，主要有四種加熱設(shè)備：

重油爐

水煤氣爐

水煤漿爐

鏈排爐

每種爐各有特點(diǎn)，張潤(rùn)祿的文章中詳細(xì)介紹了各種燃煤熱風(fēng)爐。

6.1重油爐

生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)重油熱風(fēng)爐，主要控制以下幾方

面：

重油過(guò)篩，把渣子去除；

油溫溫度控制，溫度過(guò)低，影響燃燒；

控制燒嘴結(jié)焦。

拋光磚中的黑點(diǎn)，有很多就是由于重油結(jié)焦引起的。

6.2水煤氣爐

冷煤氣

正常使用，效果很好。

熱煤氣

熱煤氣中的煤粉含量高，會(huì)影響拋光磚的質(zhì)量，因而不主張使用，但對(duì)有釉產(chǎn)品的影響稍小一些。

6.3水煤漿爐

水煤漿的要求

水煤漿由70%的煤、29%的水和1%的添加劑組成。其煤質(zhì)要求如下：熱值大于6500大卡；雜質(zhì)含量小于10%；揮發(fā)分大于30%。水煤漿要求靜止24h后只能有少量沉淀。

使用水煤漿的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用把酚水及煤焦油等污染物，減少環(huán)境污染。水煤漿旋風(fēng)熱風(fēng)爐示意圖見(jiàn)圖5。

圖5水煤漿旋風(fēng)燃燒爐示意圖

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、燃燒效率高。缺點(diǎn)：

1））建造成本高；

2））點(diǎn)火要燒油，備有燃油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；

3））水煤漿噴嘴易堵塞和磨損；

4））爐膛易結(jié)焦，混入粉料中，影響產(chǎn)品質(zhì)量；

5））自身含有30%水分，影響熱效率。

6.4鏈排爐

鏈排爐全稱為鏈條爐排熱風(fēng)爐。

優(yōu)點(diǎn)

1））直接燃燒原煤，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、供熱穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高；

2））可以把制水煤氣的酚水、煤焦油一起加入燒掉，解決環(huán)保問(wèn)題。

缺點(diǎn)

1））燃燒效率較低，約75%左右；

2））如果灰分熔點(diǎn)低，則易結(jié)焦；

3））煤粉易混入粉料中，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

經(jīng)改進(jìn)后的鏈排爐效果很好，能把拋光磚中的雜質(zhì)控制在0.5%以下。廣東某拋光磚廠使用改進(jìn)后的鏈排爐，生產(chǎn)成本比水煤漿爐低很多，而雜質(zhì)率在

0.5%以下。

7影響粉料質(zhì)量的工藝參數(shù)

7.1選擇合適的霧化角，保證料漿充分霧化

由前面的討論可知，霧化角過(guò)大或過(guò)小都會(huì)產(chǎn)生粘壁料，影響粉料的流動(dòng)性和成形性能。

若霧化不均，有較大液滴存在，此液滴干燥相對(duì)較慢，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)形成許多孿生顆粒；若顆粒較大，來(lái)不及干燥而導(dǎo)致粘壁的可能性顯著增大。另外，粉料顆粒粗細(xì)不均勻，分布不合理等，均會(huì)影響粉料的流動(dòng)性。生產(chǎn)中，霧化角還要與旋流室的高度合理配合。

下面以蒸發(fā)量為200kg/h的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)為例，探討霧化角的合理調(diào)配。

7.1.1霧化器噴嘴孔徑與旋流室合理組合

噴嘴片孔徑與旋流室高度對(duì)霧化角的影響如圖

7所示(泵壓為2MPa)。圖中，斜直線代表噴嘴片孔徑，曲線代表霧化角等值線。結(jié)論：旋流室高度減少、噴嘴片孔徑增大，使霧化角增大。反之，霧化角減少。

7.1.2霧化器與泵壓的合理組合

旋流室高度與泵壓的關(guān)系。參數(shù)是在孔徑1.0mm的條件下測(cè)定的。固定泵壓1.8MPa，調(diào)節(jié)旋流室高度由8mm、5mm到3mm，同時(shí)，調(diào)節(jié)泵壓由1.8MPa到2.0、2.2、2.4MPa，分別測(cè)量霧化角的變化。壓力一定時(shí)，霧化角隨旋流室高度的減小而增大，反之亦然；旋流室高度一定時(shí)，霧化角隨壓力的增大而增大，反之亦然。因此，為保證充分穩(wěn)定霧化，必須：

泵壓不能太低；

泵壓要穩(wěn)定；

防止泥漿攪拌過(guò)程中產(chǎn)生湍流或大量旋渦，否則會(huì)降低泥漿流動(dòng)性，使泥漿不易霧化。

7.2粒度分布的影響因素

工作人員系統(tǒng)研究了影響噴霧干燥各項(xiàng)參數(shù)對(duì)粒度分布的影響，他們的試驗(yàn)條件是：GIPP-2000型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)。所用泥漿的基本參數(shù)如下：

比重：1.45～1.55g/mL

含水率:36.2%

粘度:18.5s

細(xì)度:萬(wàn)孔篩小于1%

7.2.1泥漿含水率對(duì)粉料粒度分布的影響

泥漿粘度為18s，噴霧壓力1MPa，噴片孔徑1.5～1.8mm，改變泥漿含水率，在其他條件不變的情況下，隨著泥漿水分的增加，粉料中的細(xì)粉比例增加，成形排氣困難。水分越低，大顆粒越多，越利于成形。所以試驗(yàn)配方時(shí)，要讓料漿水分盡量低。

7.2.2泥漿粘度對(duì)粉料粒度分布的影響

泥漿水分36%，噴霧壓力1MPa，噴片孔徑1.5～1.8mm，改變泥漿粘度，測(cè)得粉料的粒徑分布如表2所示。從表2可見(jiàn)，泥漿粘度大，粉料中粗顆粒就相應(yīng)多一些；泥漿粘度小，粉料中細(xì)顆粒就相應(yīng)多一些。生產(chǎn)中，泥漿粘度過(guò)大，容易造成塞槍；粘度過(guò)小，容易導(dǎo)致粘塔和塌壁料產(chǎn)生，所以，要適當(dāng)控制泥漿粘度。

7.2.3泥漿壓力對(duì)粉料粒度分布的影響

泥漿水分36%，噴霧壓力1MPa，噴片孔徑1.5～1.8mm，

改變泥漿壓力，測(cè)得粉料的粒徑分布，泥漿壓力越大，粉料中細(xì)顆粒所占比例越大；泥漿壓力越小，粉料中粗顆粒所占比例逐漸增多。壓力過(guò)低，實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)制粉能力下降，制粉成本大幅度上升。泥漿壓力過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致泥漿霧化不好，部分泥漿可能碰到塔壁。因此，要根據(jù)工廠的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的大小，確定泥漿的壓力，同時(shí)要考慮壓機(jī)所需的粉料顆粒級(jí)配。

7.2.4噴片孔徑對(duì)粉料粒度分布的影響

泥漿水分36%，噴霧壓力1MPa，改變噴片孔徑，測(cè)得粉料的粒徑分布徑的增大顯著改變粉料的粒徑分布，隨孔徑增大，粉料中粗顆粒所占比例明顯增大，適合成形的粉料比例由80％～90％提高到92％以上。因此，要增加大顆粒的含量和實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的產(chǎn)量，增大孔徑為有效快捷的方法。

7.2.5幾種因素的比較

比較上面幾種影響因素，對(duì)粉料粒度分布影響的大小關(guān)系為：噴片孔徑＞噴霧壓力＞泥漿粘度＞泥漿含水率。

7.3粉料的流動(dòng)性

7.3.1粉料流動(dòng)性的作用

粉料的流動(dòng)性反映了壓機(jī)成形時(shí)粉料均勻填滿模具的能力。粉料流動(dòng)性好，能使壓制成形布料時(shí)顆粒間的摩擦力減小，粉料能在較短的時(shí)間均勻地填滿模具的各個(gè)角落，以保證坯體的致密度和加壓速度。因此，粉料的流動(dòng)性直接影響壓機(jī)的成形情況及產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

7.3.2測(cè)試方法

粉料流動(dòng)性的測(cè)定方法如下：用直徑30㎜、高

50㎜的圓筒放在玻璃板或瓷板上，將坯料裝滿刮平。然后提起圓筒，讓粉料自然流散開來(lái)，再測(cè)量料堆的高度H（㎜）。

粉料的流動(dòng)性f=50-H（㎜）。H的值越小，粉料的流動(dòng)性越大，粉料越容易填滿模具。

各種制粉方式獲得的粉料流動(dòng)性如下：離心霧化的粉料流動(dòng)性為：31～33s；壓力霧化的粉料流動(dòng)性為：32.5～35s；輪碾打粉的粉料流動(dòng)性為：25～26s。

簡(jiǎn)易測(cè)試方法，直接用涂4杯裝一杯粉料，看能否自動(dòng)流完，能流完則流動(dòng)性好，反之流動(dòng)性差。

7.3.3粉料流動(dòng)性的影響因素

粉料的顆粒級(jí)配

粉料中細(xì)粉過(guò)多時(shí)，嚴(yán)重影響流動(dòng)性。

顆粒的球形度

球形和橢球形的粉料流動(dòng)性相對(duì)較好。選擇合適的添加劑，對(duì)噴霧干燥的粉料形狀影響很大。

粉料的強(qiáng)度

粉料在輸送過(guò)程中擠壓受力，如果顆粒的強(qiáng)度不夠，會(huì)導(dǎo)致顆粒破碎，細(xì)粉增加，粉料的流動(dòng)性就差。在坯體配方中添加CMC或坯體增強(qiáng)劑，可以提高顆粒的強(qiáng)度。

避免形成空心顆粒，因空心顆粒容易破碎成小顆粒。

7.4粘壁料產(chǎn)生的原因和解決措施

7.4.1粘壁問(wèn)題

粘壁是指被干燥的物料粘附在實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的壁上，這是實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)操作中的一個(gè)大難點(diǎn)，有時(shí)粘壁料的厚度達(dá)到10～15cm。有的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)因設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)，產(chǎn)生嚴(yán)重粘壁，甚至使實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)不能正常投入使用。粘壁會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題：

（1）粘壁后的粉料由于長(zhǎng)時(shí)間停留在壁上，有可能被燒焦或變質(zhì)，在拋光磚中產(chǎn)生色點(diǎn)。

粘壁后的粉料進(jìn)入產(chǎn)品中，使粉料水分不合格；結(jié)塊的粉料使產(chǎn)品產(chǎn)生雞爪裂。

影響能耗。很多的粘壁料（塌壁料）要回池重噴。

有的實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)要中途停止運(yùn)行，才能清除粘壁料，影響實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的產(chǎn)量。

粘壁可分為三種類型：半濕物料粘壁、干粉表面吸附、低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁。陶瓷企業(yè)常見(jiàn)的是半濕物料粘壁，低熔物很少產(chǎn)生。下面簡(jiǎn)要分析半濕物料粘壁現(xiàn)象的產(chǎn)生原因與對(duì)應(yīng)的解決辦法。

7.4.2粘壁料的產(chǎn)生原因

概括起來(lái)有以下一些原因：

泥漿振動(dòng)篩損壞，大顆粒泥漿通過(guò)柱塞泵進(jìn)入噴槍，堵塞噴片造成不能霧化或霧化效果差，泥漿在塔中不能很快干燥，造成粘壁。

噴槍中的噴片過(guò)度磨損，沒(méi)有及時(shí)更換，造成霧化效果差，導(dǎo)致粘壁。噴嘴孔因磨損不圓時(shí)，產(chǎn)生的霧錐就不對(duì)稱，這時(shí)易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。

進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)低，霧化的泥漿不能迅速干燥，造成粘壁。

塔門處和噴槍處沒(méi)有嚴(yán)格密封，冷風(fēng)進(jìn)入塔，造成局部溫度下降過(guò)多，導(dǎo)致粘壁。塔下錐翻板下料器漏風(fēng)，導(dǎo)致塔下錐處粘壁。

噴槍安裝不正，噴頭斜向上噴泥漿，直接噴到塔壁處，導(dǎo)致粘壁。噴槍長(zhǎng)時(shí)間使用后造成變形，也會(huì)導(dǎo)致粘壁。

分風(fēng)器設(shè)計(jì)不合理，塔熱風(fēng)溫度不均，溫度低的地方會(huì)造成粘壁。

塔體保溫效果差，也會(huì)造成粘壁。

塔負(fù)壓過(guò)大，未來(lái)得及完全干燥的物料被風(fēng)機(jī)抽下，造成粘壁。

柱塞泵壓力波動(dòng)過(guò)大，也容易造成粘壁。

總結(jié)起來(lái)，溫度過(guò)低、噴槍堵塞和磨損是造成粘壁的主要原因。生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，找到問(wèn)題的根源，有針對(duì)性地予以解決。

7.5粉料水分

粉料的水分對(duì)壓機(jī)的成形有很大影響。要根據(jù)成形工序的要求來(lái)確定粉料的水分。注意水分的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，成形工序和制粉工序的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要一致。

粉料水分的調(diào)節(jié)主要依靠調(diào)整進(jìn)風(fēng)溫度和泥漿泵壓力。注意廢氣溫度變化時(shí)，可能表明粉料的水分有所波動(dòng)。

7.6粉料中的雜質(zhì)

使用水煤漿、煤粉、重油等作燃料，都有可能結(jié)焦，在粉料中產(chǎn)生黑點(diǎn)，要定期抽查。例如：每4h取實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)粉料5kg，用120目篩淘洗，觀察篩余，根據(jù)篩余中的黑粒，及時(shí)檢查熱風(fēng)爐情況。根據(jù)篩余，還可以知道振動(dòng)篩是否有損壞，是否有高溫塌壁料。

還有一種檢測(cè)方法，對(duì)測(cè)試粉料中的煤灰類雜質(zhì)很有幫助。分別抽取泥漿池漿料和噴霧干燥后的粉

料，檢測(cè)其高溫灼燒量。如果噴霧干燥后的燒失量增加，則意味著噴霧干燥過(guò)程中有可燃性雜質(zhì)混入，要檢查熱風(fēng)爐的燃燒情況。拋光磚的變形有些正是由于粉料中混入過(guò)多的煤粉或煤灰引起的。

8噴霧干燥的節(jié)能措施

為提高實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的能效，蔡祖光研究了實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出節(jié)能降耗的七條措施。

提高熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度

在離塔溫度不變的情況下，熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度越高，傳遞給泥漿霧滴的熱量越多，單位熱風(fēng)蒸發(fā)的水分越多。在生產(chǎn)能力恒定的情況下，所需熱風(fēng)量減少

（即減少了熱風(fēng)離塔時(shí)帶走的熱量），降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗。

降低熱風(fēng)的離塔溫度

在熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度恒定不變的情況下，降低熱風(fēng)的離塔溫度，可以減少熱風(fēng)離塔時(shí)所帶走的熱量，能大限度地利用熱風(fēng)的熱量來(lái)干燥泥漿霧滴。

增大進(jìn)塔熱風(fēng)與離塔熱風(fēng)之間的溫度差

通過(guò)提高熱風(fēng)的進(jìn)塔溫度或降低熱風(fēng)的離塔溫度，增大進(jìn)塔熱風(fēng)與離塔熱風(fēng)之間的溫度差，充分利用熱風(fēng)的熱量蒸發(fā)泥漿霧滴的水分，以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)的熱效率、降低能耗的目的。

降低陶瓷泥漿的含水率

陶瓷泥漿流動(dòng)性好、易于霧化，可有效縮短噴霧干燥時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。在陶瓷泥漿中添加適宜的減水劑，可降低泥漿的含水率。

提高陶瓷泥漿的溫度

通過(guò)提高泥漿的溫度，能有效降低泥漿的粘度，改善泥漿的霧化性能及預(yù)防泥漿堵塞霧化器等。泥漿的溫度提高后，泥漿在實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)不需預(yù)熱就能直接蒸發(fā)水分，降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗。

循環(huán)利用部分離塔熱風(fēng)(廢氣)

陶瓷泥漿經(jīng)噴霧干燥制粉后，離塔熱風(fēng)(廢氣)通常經(jīng)除塵后直接排入大氣中，這樣大約損失噴霧干燥制粉生產(chǎn)工序總熱量消耗的10％～20％；當(dāng)離塔熱風(fēng)(廢氣)的溫度較高時(shí)，其熱量損失就更大。實(shí)

際測(cè)試表明，若熱風(fēng)離塔溫度高于100℃時(shí)，采用部分廢氣循環(huán)利用技術(shù)(如循環(huán)利用50％的廢氣)，噴霧干燥器可以節(jié)約15％左右的燃料消耗。

（7））利用熱交換器回收廢氣余熱

利用余熱交換器，可以顯著節(jié)省能源。板式換熱器的散熱面積大、換熱效率高，目前國(guó)外實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)通常利用空氣-液體-空氣型板式換熱器回收廢氣余熱。

9廢氣治理

噴霧干燥的廢氣治理，主要是粉塵和二氧化硫的去除。粉塵主要采用旋風(fēng)分離除塵、布袋除塵。脫硫主要采用脫硫劑，如石灰（CaO）和純堿（Na2CO3）。石灰漿與廢氣中的SO2反應(yīng)：

Ca(0H)2+SO2=CaSO3+H2O(1)

在氧化氣氛中，部分CaSO3轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4，產(chǎn)生的

CaSO4和CaSO3沉淀物經(jīng)壓濾后，作為廢物填埋。

還有一種方法，在泥漿中添加純堿，噴霧干燥時(shí)，堿液與熱風(fēng)中的SO2發(fā)生中和反應(yīng)而將SO2從廢氣中脫除，脫硫產(chǎn)物與大部分粉料一起由排料器排出。

采用純堿脫硫的反應(yīng)如下

Na2CO3+SO2=Na2SO3↓+CO2↑（2）

在高溫、堿性條件下，上述反應(yīng)瞬間完成，產(chǎn)物

Na2SO3在高溫有氧條件下迅速氧化為Na2SO4，同時(shí)被還原成Na2S。

4Na2SO3（有氧環(huán)境下加熱）=3Na2SO4+Na2S（3）

Na2SO4和Na2S比較穩(wěn)定，熔點(diǎn)分別為884℃和

1180℃，一般條件下不發(fā)生分解。

純堿本身就是良好的減水劑，使用純堿作為脫硫劑，一舉兩得，經(jīng)濟(jì)效果顯著。產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4和Na2S可以留在坯體中，不必專門處理。佛山西樵某公司的4000型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)，使用該技術(shù)后脫硫效果良好。

使用該方法時(shí)要注意以下問(wèn)題

（1）嚴(yán)格控制泥漿的pH值。泥漿的pH值必須控制在10以上，方可獲得佳的脫硫效果。

（2）根據(jù)燃料的含硫量，計(jì)算出泥漿中純堿的加入量。

（3））注意純堿若轉(zhuǎn)化為NaHCO3，將嚴(yán)重影響各種效果，因此應(yīng)注意包裝袋的密封性。

（4）Na2SO4和Na2S對(duì)產(chǎn)品有多大影響還未有定論。