陶瓷噴霧干燥塔出料裝置的優化設計*

譚 亮 劉建川 曹詩桂

(1 東莞市唯美陶瓷工業園有限公司 廣東 東莞 523000)

(2 廣東家美陶瓷有限公司 廣東 清遠 511500)

陶瓷墻地磚生產是一個較復雜的過程,其主要生產工序包括物料球磨、粉料制備、壓制成形、窯爐干燥、施釉印花、燒成拋光等,其中,噴霧干燥制粉過程是陶瓷生產中一個重要環節,而噴霧干燥塔是粉料制備必不可少的生產設備。其工作原理是由熱風爐通過熱風管向塔體內提供高溫熱風,把經過球磨工序加工出來的含水率為33%～40%的泥漿由泥漿泵送至霧化器,通過霧化器噴嘴自下往上噴射霧化成直徑微小的泥漿霧滴,使泥漿霧滴與高溫熱風充分接觸進行脫水干燥,得到適用于后續壓制成形的球狀粉料顆粒,并在重力作用下聚集于塔底卸出儲存備用。但是在生產過程中,經過高溫干燥后得到的粉料往往溫度較高,隨著粉料熱氣的散發,遇到空氣中的水分子就會在粉料輸送帶上凝結成水霧,當粉料卸落在粉料輸送帶上時容易沾到水霧,從而導致粉料在輸送過程中回潮結塊,不利于后續粉料的過篩與儲存。

為降低噴霧干燥塔的出粉溫度,可以采取增加降溫設備的方式對粉料進行冷卻,但這種方式不僅增加設備投入和生產環節,同時會提高能源消耗,不利于生產成本的控制。目前傳統的噴霧干燥塔是在出料器上設置固定大小的配風口,由于塔內氣壓為負壓,出料器圓周排列設置的圓形配風孔及矩形配風孔打開后外部氣體從孔內進入塔體內,與沿塔體下部的錐體內壁向下流動,經過出料器匯集到下方的下料斗中的粉料進行熱交換,達到降溫的效果。但是傳統的噴霧干燥塔出料器的配風孔一般是固定大小,當氣溫較高時,粉料出塔的溫度較高。由于粉料溫度過高,其經過輸送帶送到料倉后緩慢降溫過程中易產生大量的水蒸氣,水蒸氣遇倉壁冷凝后倒流,使粉料大量結團,從而導致料倉下料不流暢,堵塞電子稱出料通道;同時結團的粉料含水量過高,不利于后續粉料的過篩與儲存,造成配料精準度降低,影響粉料壓制成形的質量。

1 改進方案

為了解決由于氣溫變化導致粉料在輸送及儲存過程中產生回潮結塊的問題,對傳統噴霧干燥塔的出料裝置進行了設計優化,設計一種粉料降溫效率高且冷卻效果可控,具有操作簡便和節省制備成本的陶瓷噴霧干燥塔出料裝置,其設備結構設計見圖1。

圖1 新設計的陶瓷噴霧干燥塔出料裝置結構示意圖

所設計的陶瓷噴霧干燥塔出料裝置包括噴霧干燥塔下錐體的筒體組件(見圖2)、配風調節板、出料口配風組件(見圖3)和放料器組成,其中筒體組件由銜接圈、與銜接圈連接的筒體、導流板組成,筒體圓周壁設有出料裝置配置冷風的配風口,配風口下方設有供螺栓調節及固定的螺栓孔,筒體內壁表面呈45°焊接覆設防粉料粘壁的導流板;出料口配風組件由喇叭狀的夾層錐體、貫通連接在錐體內層壁的分風器組成,分風器由斗笠狀錐形外板,套裝在斗笠狀錐形外板內壁并形成隔腔的斗笠狀錐形內板,貫穿連接在斗笠狀錐形內板上呈傘狀分布的若干根導風管,與導風管端口通過連接圈與吊環螺釘連接的配風蓋板組成。通過調節配風蓋板的開合角度調整進冷風量,同時外部冷風可順著導風管穿過斗笠狀內板到達斗笠狀外板內壁的內側表面;為延長設備使用壽命,在粉料流經墜落之處的夾層錐體內板壁還鋪設耐磨陶瓷磚;放料器由開設有通孔的連接板、焊接在連接板上的放料斗組成,放料斗上部通過連接板連接出料口配風組件。

圖2 筒體組件結構爆炸示意圖

圖3 出料口配風組件夾層錐體與分風器結構示意圖

出料裝置設于噴霧干燥塔下方,噴霧干燥塔內腔中物化干燥而成的粉料顆粒在重力作用落到塔底出料裝置中,經出料裝置分風器的斗笠狀錐形外板分流,使散落的粉料呈傘型落到導流板上,落到夾層錐體上再落到放料器里放料。通過控制分風器,松開吊環螺釘,調節配風蓋板的開合角度,再擰緊吊環螺釘,然后再經筒體組件配風調節口的調節,先松開螺栓,沿著調節槽向上或向下移動配風調節板到適合的位置,再擰緊吊環螺釘,進而控制進風量,冷風進入出料裝置內部后不斷順著離心風機風管方向帶走熱量,快速對粉料進行冷卻降溫,使粉料冷卻效率大幅度提高。圖4為傳統噴霧干燥塔出料設備,圖5為新設計的噴霧干燥塔出料設備。

圖4 傳統噴霧干燥塔出料設備現場圖

圖5 新設計的噴霧干燥塔出料設備現場圖

按照噴霧干燥制粉流程進行粉料制備,并利用紅外線溫度槍對傳統出料口和新設計出料口粉料按夏季和冬季兩個不同季節、早中晚時間段進行溫度檢測,對比結果如表1所示。

表1 傳統出料裝置粉料溫度與新設計出料裝置粉料溫度對比

傳統出料口冷卻器的配風孔大小固定,無法控制冷卻效果。從表1可以看出,夏季時由于外部溫度較高,粉料出料溫度一般在45～55℃,冬季時由于外部溫度較低,粉料出料溫度為20～30℃,粉料出料溫度可控性較差,對后續粉料入倉儲存造成了一定的影響;而新設計的出料口冷卻器可根據需要調節配風蓋板的開合角度,隨意調整進冷風量,無論夏季還是冬季均能保證粉料出料溫度控制在29～39℃,可控穩定性強,提升了生產效率和連續性。

2 結語

(1)通過在出料裝置內部設置分風器,使粉料經分風器上的大圓錐型蓋板分流呈傘型散落到導流板上,增加粉料與冷風的接觸面積;同時根據生產需要調節配風蓋板的開合角度進行調整進冷風量,降溫效率高、冷卻效果可控,提高了粉料的制備效率。

(2)新設計的陶瓷噴霧干燥塔出料裝置的應用,使粉料出塔溫度常年保持在29～39℃,改善夏季和冬季粉料出塔溫度相差大、粉料粘壁、成團結塊等問題,提升生產的連續性。

(3)通過在粉料顆粒流經墜落之處的錐型斗內側鋪設一層瓷質耐磨陶瓷磚,延長設備的使用壽命,節約設備維修成本。