近年來我國陶瓷工業發展迅速。2006 年我國日用陶瓷、建筑衛生陶瓷的產量均位居世界第一,其中日用陶瓷產量高達170 億件,約占世界總產量的65 %;建筑陶瓷磚年產量約為35 億– ,約占世界總產量的55 %。同時我國也是能源消耗大國,建筑衛生陶瓷行業是油耗和電耗大戶。目前,我國陶瓷工業的能源利用率僅為28 %～30 %,與發達國家50 %～57 %的能源利用率差距還比較大。
噴霧干燥制粉是陶瓷工業高能耗的生產工序之一。據陶瓷廠能源審計數據顯示,噴霧干燥制粉的能耗占陶瓷廠總能耗的10～20%。隨著能源危機及市場競爭的激烈,降低噴霧干燥制粉的能耗,對降低企業生產成本、提高企業競爭力及促進陶瓷行業可持續發展具有深遠而重要的意義。
1 噴霧干燥塔節能降耗的主要措施
由于噴霧干燥過程中的能耗直接影響著企業的經濟效益及發展前景,所以陶瓷企業及行業專家們都提出了很多對噴霧干燥過程節能降耗的措施,總結起來主要有以下幾方面:首先是噴霧干燥塔本身性能結構等方面的調整;另外是干燥物質本身的性質控制,燃料問題,干燥介質性質等方面的因素。
1. 1 干燥介質的控制
1. 1. 1 提高熱風的進塔溫度
在出塔溫度恒定的條件下,熱風的進塔溫度(又稱進風溫度)越高,帶入的總熱量就越高,單位質量的熱風傳遞給泥漿霧滴的熱量就越多,單位熱風所蒸發的水分也越多。在生產能力恒定不變的情況下,所需熱風風量減少(即減少了熱風離塔時所帶走的熱量),降低了噴霧干燥制粉的熱量消耗,提高熱風的利用率及熱效率。但進塔熱風溫度不可過高(不超過600 ℃),溫度太高,就會燒壞塔頂分風器。
1. 1. 2 降低熱風的出塔溫度
在進塔熱風溫度一定的情況下,熱風出塔溫度越低,進出塔溫差就越大,熱風傳遞給泥漿用于干燥的熱能就越大,所以熱風利用率就越高。但排風溫度也不可過低,低于75℃時因粉料太濕,影響正常干燥。
1. 1. 3 出塔熱風(廢氣) 的循環利用
陶瓷泥漿經噴霧干燥制粉后,出塔熱風若被直接排入大氣,這部分熱量損失將十分可觀(約為制粉工序能耗的10 %～20 %)。所以應該將此部分余熱充分地利用起來,如可將出塔熱風循環利用到預熱干燥工序。出塔熱風除了直接循環利用外,還可以利用熱交換器對這部分余熱儲存或交換后再利用。
1. 2 噴霧干燥塔自身因素
1. 2. 1 挑選合適的規格
陶瓷行業大部分廠家采用4000 型噴霧干燥塔,有些陶瓷廠采用5000 型和6000 型,最大的有SACMI研制的12000 型,噴嘴多達48 個。型號越大生產能力越大,生產每噸粉的能源相對就少,廠家可根據具體情況進行型號選擇。
1. 2. 2 整體密閉型控制
由于該系統采用負壓操作,若有漏風就會增加能耗,所以設備各部位及連接法蘭處,熱風爐、熱風管道、排風管道的熱電偶插孔,塔體上的負壓測量孔,以及塔體下錐翻板下料器出料口,旋風除塵下料口等部位必須密封好,不能漏風。
1. 2. 3 熱風爐的控制
熱風爐是噴霧塔干燥的熱風源,其燃料消耗直接影響干燥成本的高低,所以是噴霧干燥塔節能的關鍵部分。熱風爐效率主要取決于燃油霧化噴嘴,當燃油霧化均勻且燃燒充分時,熱效率最高,為此應嚴格控制霧化空氣壓力和流量以及燃油壓力和流量。另外霧化噴嘴的霧化角、噴射高度、噴槍角度都應控制在合適的范圍內。一般霧化噴嘴的霧化角(α)為90°～120°,噴射高度為4～4. 5 m ,噴槍角度保持在110°～120°之間 ,以保證噴霧料與熱風可以進行充分的熱交換。熱風爐燃料的選擇可直接影響燃料消耗的成本,如用清潔的石油氣,輕柴油等會使成本大大增加,用重油,混合油等一定要控制其含硫量,否則廢氣中很難保證SO2排放達標�，F在很多陶瓷廠用煤制氣中分選出來的粉煤摻合煤灰(煤轉氣中含未燃碳10 %～20 % ,有的高達20 %以上) 制水煤漿,并把煤轉氣中產生的酚水和焦油噴進熱風爐中燃燒,可以杜絕這些有害物質的排放,在高溫燃燒中將其變為無害的水和CO2排掉。這樣不但可以大大降低燃燒成本,而且可以充分利用這些廢渣、廢液,節能降耗。
1. 2. 4 線形燃燒器的使用
傳統的噴霧干燥塔熱風裝置一般采用燃油(燃氣)熱風爐、鍋爐蒸汽換熱器、導熱油換熱器或電加熱供熱系統等。以上傳統的供熱系統都采用換熱器,而換熱器的效率決定著傳統供熱系統的熱能利用效率;而且換熱器使用壽命有限,維護成本高。以線形燃燒器為核心的直燃式熱風裝置。線形燃燒器體積比較小,直接安裝在風道內,干燥介質可直接與之接觸并快速升高到所需溫度。以線形燃燒器為核心的直燃式熱風裝置兼具節能和環保兩大特點。首先線形燃燒器燃燒機制合理,燃燒區保持有一定量的過�？諝�,既能保證燃燒完全,還可抑制氮氧化物的生成。這種直燃式熱風裝置無需換熱器而直接與空氣接觸,保證了燃燒熱量對空氣的有效傳遞,熱效率高。另外,使用方便是線形燃燒器的另一特點,可通過調節燃氣調節閥來改變熱風溫度。
1. 3 泥漿的質量控制
1) 降低陶瓷泥漿的含水率,干燥所需熱量就少,但是含水率低的泥漿流動性又不好,流動性差霧化效果就差。為解決這一矛盾,生產中通常加入合適的稀釋劑(減水劑)或電解質(如水玻璃、純堿、腐殖酸等) 來調節泥漿的流動性,同時降低泥漿的含水率。筆者和廣東新明珠集團合作采用復合減水劑,泥漿水分由39. 5 %減至36 % ,球磨時間縮短了5 h ,每噸粉可節電16. 5 元,產量增加了18. 8 % ,年節約成本達150 多萬元。
2) 提高陶瓷泥漿溫度可有效降低泥漿粘度,改善泥漿霧化性能,防止因泥漿結晶而堵塞霧化噴嘴。所以可以利用出塔熱風回收的余熱來預熱泥漿,這是能源循環利用的有效途徑。
2 結語
噴霧干燥塔的節能除上述措施外,還可以在能源上尋找解決途徑,如開發利用新能源,合理控制燃燒過程等。當然,很多問題還需在實際生產中發現和解決。陶瓷企業本著可持續發展的目的來合理改善和提高噴霧干燥塔的能源利用率,才能提高企業的經濟效益和社會效益。
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