水煤浆在高档抛光砖制粉生产中的应用

夏维煌

摘要本文对水煤浆作为燃料，在陶瓷厂喷雾塔制粉中对粉料造成污染的过程及机理作了阐述和分析，并从热风炉的除尘系统、水煤浆的工艺控制和调试手段三个方面介绍了相应的解决方法，使利用水煤浆生产的粉料能够用于生产渗花砖、微粉砖面料和超白砖等系列高档产品成为现实，大大地降低了企业的生产成本，取得了良好的经济效益。

关键词水煤浆，热风炉，除尘系统

1前 言

随着资源的不断短缺，能源的价格在飞速上涨，为了提高市场的竞争力，陶瓷行业对生产成本的控制越来越严格。水煤浆作为一种价廉的燃料，其在热风炉中燃烧后产生的热烟气和配风空气形成的混合热气体作为喷雾塔的热源一直被生产低档砖的喷雾塔所使用，近年来被陶瓷生产厂家用作抛光砖制粉的燃料而越来越受到重视。在利用过程中尽管燃料成本得到大大降低，但由于水煤浆燃烧后带入了杂质，对粉料造成了污染，使产品的白度明显下降，降低了产品的品质；再加上水煤浆热风炉的操作困难，造成粉料质量的不稳定，影响了产品的优等品率，这就大大制约了水煤浆在高档抛光砖制粉生产中的应用。

因此，目前生产高档抛光砖系列产品的企业，仅仅将其用作微粉抛光砖底料的制粉生产工序，而无法将其用于微粉抛光砖面料、渗花砖坯料和超白砖坯料等高档系列产品的制粉生产中。

2粉料污染的过程和机理

水煤浆在水煤浆热风炉中燃烧产生的热烟气，在喷雾塔抽风机强大的抽力作用下，将未完全燃烧的煤灰、微小的铁质和不能燃烧的高温微颗粒带进了喷雾塔中，在与泥浆进行热交换的过程中又混进了粉料，造成了粉料的污染。

这些粉料在压制成形后经窑炉高温烧成，杂质中的铁呈现多种价态的混合物（Fe2+、Fe3+等），形成红色、黄色、浅黄色、褐色和黑色等颜色，经抛光机抛光后，在20倍放大镜下观察，会看到大大小小的针孔，以及颜色各异的色点，降低了产品的白度；严重时，由于铁质温度低，使产品抛光后产生熔洞，从而大大影响了产品品质。由于这些杂质的粒径尺寸在75μm以下的达80%以上，而工艺要求进喷雾塔的温度又必须保证在650℃以上，所以给除去这些杂质带来了极大的困难。如何将这些杂质在进行喷雾造粒热交换之前除去（高温除尘），成为水煤浆热风炉制造商和陶瓷生产厂家亟待解决的难题。

3解决方式

笔者凭着多年对水煤浆在喷雾塔制粉中的生产经验，再结合理论从水煤浆热风炉的除尘系统、水煤浆的性能和热风炉的调试手段三个方面来加以阐述，以达到生产高档抛光砖的目的。

3.1 水煤浆热风炉的除尘系统

除尘系统采用三级除尘设计，即：热风炉上部锥体为一级除尘；重力沉降室为二级除尘；旋风除尘器为三级除尘（结构见下图）。

（1） 一级除尘采用热风炉的上部锥体设计和助燃风相结合的旋风除尘原理，能除去d≥100μm的烟尘。改进后的热风炉将以前的单层金属炉壳内衬保温材料改为双层金属夹层热风炉，双层金属夹层达100mm厚的空气层，既降低了炉内壁的温度，又可充分利用夹层预热助燃风。炉内壁设置旋风射流助燃风管，这些旋风射流助燃风管在助燃风机的作用下形成比较强的旋流，既延长了水煤浆在炉内的停留时间，保证了燃料的充分燃烧，又让旋流风产生的离心力将烟气中的大颗粒烟尘甩向炉内壁，起到除尘作用。

热风炉的上部采用锥形设计，便于烟尘粒降落，使炉内能实现最大化的除尘效果。

（2） 二级除尘采用重力沉降法，能除去d≥50μm的烟尘。二级除尘的原理是利用混合气体中烟尘自身的重量来脱离混合气体而落入集灰斗。

经过改进后的沉降室与传统的沉降室不同，室内没有设置隔板，而是将进风管直接伸入沉降室内，这样既降低了沉降室的阻力，又减轻了喷雾塔抽风机的负荷。混合热空气引入沉降室后，由于截面积突然增大，降低了热空气的流速，再加上进风管直接伸入沉降室内将热空气的流动方向改变了180度，增加了热空气在沉降室的停留时间，更加有效地增加了降尘效果。

（3） 三级除尘装置采用旋风除尘器，能除去d≥5～15μm的烟尘。旋风除尘器是一种利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从含尘气流中分离出来的除尘装置。

从重力沉降室出来的热空气由于截面积的突然缩小，导致速度剧增，绝大部分热空气沿导向槽自圆筒体呈螺旋状由上往下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于热空气中的烟尘粒甩向器壁，烟尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿内壁下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后，再沿除尘器的轴心部位转而向上，形成上升的内旋气流，并由除尘器的中心排风管排出。

自进风口流入的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当到达排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一起从排气管排出，分散在其中的尘粒也被夹带走。

3.2 水煤浆的工艺要求

（1） 水煤浆的工艺性能：水分46～48%，细度4.5～6.0%（过200目筛），流速50～70s，过30目振动筛。

（2） 煤质的质量：灰分≤12%，灰熔点≥1250℃，酸碱度pH为7±1。

（3） 对于灰熔点低的燃煤，可以采用增加高温原料和添加剂进行球磨的方法来提高灰熔点以防止结渣。

3.3 水煤浆热风炉的调试

（1） 调节助燃风的配风量，以保证水煤浆完全燃烧所需要的氧气，当炉膛内的炉温达到950～1150℃时，炉膛内应看到理想、均匀的透明火焰。

（2） 调节水煤浆的雾化风压和煤浆压力，保证水煤浆雾化效果良好。

（3） 喷雾塔的抽烟口不能看到有黑烟冒出，应该轻白无尘。

（4） 调试完成后，尽量不要调节水煤浆的烧嘴，减少调试过程因燃烧状况的改变而造成杂质过多地进入粉料中的可能。

（5） 随时检查各级除尘效果。

4综合分析

通过上述手段，对高温烟气进行强力的净化除尘，最大限度地降低了热烟气中的烟尘含量，清除的烟尘切割粒径在200目以下的达到80%以上。

（1） 通过对超白砖生产的比较，由水煤浆制成的超白粉料与煤气制成的超白粉料对比烧成，产品白度没有明显变化。

（2） 对比由改进后水煤浆制成的常规粉料与改进前水煤浆制成的常规粉料进行烧成抛光生产，在20倍放大镜下观察：色点和毛细孔不仅减少了70%以上，而且色点大小和毛细孔孔径也缩小了很多，有力地保证了高档产品的粉料品质。

（3） 因水煤浆原因带入的杂质影响产品的优等品率小于1%，大大地提高了经济效益，增强了企业的竞争力。

5结论

通过水煤浆热风炉除尘系统的改进，对水煤浆的性能进行科学化的控制和调试。本试验证明：利用水煤浆生产的粉料可用于生产渗花砖、微粉砖面料和超白砖等系列高档产品，可以大大地降低企业的生产成本，获得良好的经济效益。相信水煤浆制粉会成为陶瓷行业高档产品中一个新的发展方向。