提高干燥室的效率和产量的关键
1 介绍
干燥室的设计是粘土砖生产过程中的一个重要组成部分，对生产企业的类型有着显著的影响。它的规模和产量同样影响着投资回报。
Capaccioli集团从20世纪50年代开始设计并建造干燥室。其建造的第一座干燥室是一个快速辊式干燥室，成功地成为粘土砖瓦行业引入了自动连续干燥。从20世纪50年代末到整个60年代，该原型被广泛应用于意大利国内和国外。它被称作“Moccia”干燥室，这个名字来自一个名叫Giuseppe Moccia的那不勒斯商人，是他将该原型专利化以及工业化。这种类型的干燥室至今仍在广泛使用。
快速辊式干燥室原则上是瓷砖行业中广泛应用的辊道窑的前身。几年之后，当辊轴可以使用烧结耐高温材料制造时，辊道窑变得非常普及。
随着时间的推移，Capaccioli集团已开发出其他类型的干燥窑，并以其50多年的经验对它们进行不断地优化。近年来，Capaccioli集团一直专注于连续式和半连续式干燥室的设计和实践。
2 提高效率和产量
为优化干燥室的效率和产量，Capaccioli集团主要侧重于：对原材料和产品性能的分析；对旋风器和气流的个性化设计；由于优化了监控软件的系统设置，干燥室的灵活性关系到产品类型；减少砖厂的热能和电能消耗，减少各种类型的发散损失；最高的设备可靠性。
为了实现上述目标，对以下几个方面进行了改进：干燥室的热工设计：特别是墙面和顶面的隔热；对支持系统的设计（干燥室、不同大小额托盘以及干燥车）是砖坯间产生恒定控制的气流；以纵向移动式旋风器来改善内部通风，低速和高速气流旋风器的发展取决于生产需求、产品以及粘土类型；在天花板的固定位置安装了纵向旋风器。在这些旋风器中，空气由一个受控制的出风口将空气直接吹进锥顶的风扇中；对干燥室中的气流和速度进行分析以减少滞点和发散的热损失；开发新型的直燃气烧嘴，进行高效燃烧来产生热空气；开发一种新型的高效热空气发生器，用于燃油或其他重油的燃烧。这些发生器可通过回收利用窑内余热来减少能耗；使用先进的软件控制系统管理干燥室，允许功能的灵活性以及优化客户的生产需求；干燥室的自动处理系统由Capaccioli集团开发的现代化电脑系统实现。该系统已与工厂的其他流程集成（如粘土准备、处理等）。
3 技术解决方案
3.1 减少发散热损失
干燥室设计的第一步是制定热平衡表。有必要计算消耗的热量和所需的空气量，最初并没有考虑外部热损失。热平衡的制定建立在一些变量的基础上：环境空气、湿球温度、干球温度、进气温度、制品进入温度、制品温度、干制品和烧结制品间的质量损失、排烟的差异、干燥室外的热损失。热量消耗被分为水分蒸发的消耗和通过烟囱排出的热损耗。这些消耗都是理论上的，因为在干燥周期结束时没有考虑其他的热损失，例如：墙壁散热、砌体中存储的热量。
在第二阶段要计算额外的损失，并考虑一下因素：用于蒸发水分的热量，排气时蒸汽的实际热量，排气时空气的实际热量，制品和配套系统中存储的热量，通过干燥室墙壁和管道散失的热量，以及由热空气扩散和冷空气进入而造成的损失。
3.2 优化干燥室内部的空气循环系统
为了优化干燥室设计，有必要深入研究干燥室内的空气扩散装置。在Capaccioli集团建造的最新的工厂中已采用了锥形旋风器。尽管有好几种类型的空气扩散都可用于干燥室。但根据Capaccioli集团的经验，锥形旋风器仍被视为最有效的。
为了预测旋风器的出风速度，首先是不可压缩液体的运动方程，连续性方程以及对应墙壁情况的能量平衡。由叶轮产生的气流是不稳定的，这样就没有可能在任何时间为某些墙壁情况预测任何变量的值。在这种情况下，有必要用到湍流理论，它描述了湍流效应，在平均范围中使用波动范围的速度值。
不同类型的锥形旋风器都可以使用。纵向移动锥形旋风器见图2和图3。第一个是中/高气流速度型，第二个是低气流速度型。图2中风扇的高速气流由图4中的喷口产生，可能是由于风扇的形状。由于锥板的曲率，风扇叶轮产生的气旋会有特定的路径。
总体来说，图5显示了从顶部到底部气流速度的降低。数值由一个数字风速通过实验测量得出。数据指向一台1450r/min~980 r/min的电机。由此可以看出，气流速度在上部区域没有一个线性路径；这可以归因于更接近风扇叶轮以及由叶轮产生的气流量更不稳定。
这个问题已通过在锥形旋风器内安装各种类型的“襟翼”而得到解决。这使得通过的气流基本形成一个线性路径（图6）。
这种类型的旋风器适用于更多的透水产品和大型干燥室，这是由于有更多的空气进入导致出风速度更高。同时分析不同的产品类型在生产成特定形状时如果气流速度过高会产生开裂的情况也同样重要。具有较低输出的低速类型更适合于低渗透性产品和较小的干燥室。在这种情况下，气流速度由顶部向底部降低。
图7为纵向旋风器。这种旋风器最主要的功能是在干燥室内形成特殊的气流分布。Capaccioli将这种旋风器开发出了两种类型：一种具有高速气流，另一种具有低速气流。这种旋风器一般由于高温干燥室。不同于移动式锥形旋风器，这种旋风器可适应测量湿度和温度的仪器，这些都可以安装在干燥室地面上锥形旋风器所用的轨道上。这样就可以很好地控制干燥室内部的条件。
为了每一个客户，从一个标准的开始，有必要开发出适合其工厂具体条件的最佳的风扇椎体。因此Capaccioli先造出一个或多个原型。然后对其进行测试，然后完成最终版本。
在开发过程中，Capaccioli结合已建成干燥室的经验并使用收缩仪采集到的数据。因此，从对风扇椎体的研究开始，技术人员考虑以下几点：从已建成并运作的工厂中的收缩仪所采集到的数据：在Capaccioli集团实验室中进行的粘土分析；产品的类型和粘土的粒径分布。
考虑到上述所有的变量，Capaccioli集团就可以增加兴建工厂的生产能力，并保证从工厂启动开始的最佳条件。
4 对已完工工厂的研究
为Brikston公司建造的半连续式干燥室，图8和图9显示了其C1和C3工厂。
在其第一个工厂C1(400t/d烧结材料)，Capaccioli集团安装了低速风扇，为产品提供了一个良好的干燥周期。第二个工厂C3（850t/d）则采用了告诉锥形风扇，因为考虑到干燥室的大小以及需要更好的空气流量。这种技术解决方案，连同电脑操作系统，及对干燥过程的优化都基于产品的类型和对窑内热量的回收，促使Brikston公司能以高效的干燥过程完成所有产品的生产。在启动阶段，数据由安装在干燥室内不同位置的收缩仪采集（图10），并对生产出的所有类型产品进行测试。在干燥室周期末尾可获得一个集湿度-温度-收缩（图11）以及一个气流速度（图12）的图表。有了这些数据，就可以使干燥监控系统得以优化。从上面显示的曲线可以看出，这种类型的粘土非常难以干燥，因此它会在干燥循环的末尾产生收缩。
图12显示了湿坯上的空气流动速度，可以很清楚地看出，制品在干燥室前部遇到的气流远比在干燥室后遇到的强。监控软件是用来同步纵向移动旋风器的运动及其转速的，包括让其停止及启动。因此，在粘土情况特别复杂的情况下，通过使用适当的测量仪器和现代化的检测和控制软件，可以获得无裂纹的完美干燥产品。这些测量仪器可用来采集重要数据并对干燥循环做出分析。
5 总结
近年来，Capaccioli集团提高了其连续式和半连续式干燥室的质量，并达成以下目标：研究和开发高性能锥形风扇，并改进和发展了干燥室隔热材料和高效率烧嘴；以减少热量损失为目标对干燥室进行设计；对分析和改善干燥循环的测量仪器的应用；对监控和维护干燥室参数的监视和控制软件系统的应用。
Brikston公司C3工厂的分析数据清楚地表明所取得的成功：合同要求的生产：750t/d烧结材料，有效生产：850t/d烧结材料；合同要求的燃气消耗：340kcal/kg烧结材料，基于850t/d产量的总消耗：160kcal/kg~220 kcal/kg。