喷雾塔节能降耗的四个措施

近年来我国陶瓷工业发展迅速，建筑陶瓷砖年产量约100亿。同时我国也是能源消耗大国,建筑卫生陶瓷行业是煤耗和电耗大户。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，也是陶瓷投产中空气重污染源之一。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。
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、干燥介质性质控制等方面的因素。
一
干燥介质的控制

1、挑选合适的规格
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。

2、整体密闭型控制
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。

3、热风炉的控制
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。
二
喷雾干燥塔自身因素

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。

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。

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气压力和流量。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4～4.5m,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。
三
泥浆的质量控制

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5h,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。
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。
四
天然气热风炉的节能措施

天然气是一种高效、清洁的优质能源，燃烧过程基本不排放SO2和粉尘。而且，与煤炭和石油相比，可减排约60%的CO和50%的NOx。然而，在我国一次能源结构中，煤炭所占比例高达60%以上，而天然气所占比仅4%左右，远远低于世界23.5%的平均水平。
国家能源局指出，为推进“十二五”期间能源优化工作，需要大力发展天然气，到“十二五”末期，天然气利用规模达到2600亿m³，在能源消费结构中的比例从目前3.9%提高到83%左右。未来几年对天然气的消费量将以每年25%的速度递增。随着我国“西气东输”、“海气登陆”、“液化天然气上岸”和“俄罗斯天然气南输”等为代表的重大开发项目的实施，天然气必将起到推动我国能源结构优化、减少污染物排放的重要作用。在干燥行业，采用天然气燃料替代传统的煤炭，具有干燥介质温度高、热效率高、系统简单可靠、污染物排放低等特点，节能和环保优势非常明显。
天然气直燃热风炉干燥系统运行稳定可靠，热风炉采用旋流扩散式结构。助燃空气经过轴向叶片，形成旋流，天然气从中心管小孔中高速射出，边混合边燃烧。由于二次风是旋转的，扰动强烈，可加强天然气与空气的混合，强化燃烧。旋转射流在中心形成回流区，回卷高温烟气，起到稳燃作用。燃烧区域采用绝热的多孔成型耐火砖，提高燃烧温度，进一步促进稳燃和燃尽，采用PID控制，通过调节燃气流量，控制混合风温度，燃烧充分，利用合理，最大程度上达到节能效果。
五
天然气燃料成本效益分析

1、天然气辊道窑利用节能型喷枪，加上窑炉余热利用系统，燃料成本在每平方产品耗气1.1-1.3立方米相较于当前1.40-1.6立方米气每平方砖节约0.3立方米。
2、用天然气热风炉作燃料的干燥塔，做好节能改造后，燃料成本每顿粉料耗气量为25-28立方，相较于当前33-35立方米节约8立方米气。
3、综合窑炉和干燥塔每平方耗气量为1.6m³以下，经济效益明显。