科技成果丨卫生陶瓷微波干燥关键技术与设备开发及工业化应用

发布时间：2023-12-25

卫生陶瓷微波干燥关键技术与设备开发及工业化应用

关键词：微波干燥; 陶瓷坯体; 卫生陶瓷; 辊道窑

中图分类号：TQ176.769;TQ174.63

专辑：工程科技Ⅱ辑

专题：建筑科学与工程

学科分类号：530.34;430.45

成果类别：应用技术

成果水平：国际先进

研究起止时间：2016-08～2019-03

评价形式：鉴定

成果入库时间：2020

文章来源：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?  

成果简介：

1、背景：目前,对于卫生陶瓷的干燥而言,传统的干燥设备均以热空气或窑炉烟气为干燥介质,利用对流的原理使坯体表面的温度升高,然后借助自身的热传导,热量由表面向内部传递,由于陶瓷坯体导热性差,由表及里需要一定的时间,难以做到均匀加热,并且,容易在坯体的表面形成干燥“硬壳”,使得坯体内层的后续干燥过程缓慢,同时传统干燥受环境与天气影响,干燥处的产品性能不稳定。因此,目前卫生陶瓷的干燥存在着干燥周期长、场地占用大、成品率低、连续化及自动化程度低等特点。相对于传统干燥,微波干燥可以实现对陶瓷坯体的均匀加热,但围绕着微波设备大型化、连续化中面临的关键技术及微波干燥电耗成本相对较高的问题,已成为微波加热工业化应用的技术瓶颈。如何改善卫生陶瓷行业普遍存在的这些现象和将微波干燥应用于卫生陶瓷行业所面临的关键技术问题成为亟待解决的重要问题。

2、技术原理：通过对制约微波设备大型化、连续化中面临的关键共性因素进行研究,开发出了微波卫生陶瓷干燥辊道窑,极大的降低了卫生陶瓷的干燥周期,降低了生产占地面积,提高了干燥合格率。在此基础上,利用微波、热风耦合加热技术降低了微波干燥电耗,更有利于其工业化应用。 

性能指标：(1)产能48件/h;(2)干燥周期3h40min;(3)坯体入窑含水率≤16.8%;(4)坯体出窑含水率≤1%;(5)干燥合格率97%;(6)干燥电耗0.215kW/kg坯体；

3、技术的创造性与先进性：微波干燥可以做到表里均匀同步加热、传质传热方向一致,因此具有温度均匀、升温迅速的特点,避免了传统干燥方式存在的一些问题,可以实现对卫生陶瓷坯体的快速干燥。但目前微波干燥在陶瓷行业中的研究主要集中在蜂窝陶瓷、日用陶瓷等小件、壁薄的产品的研究,所使用的微波设备尺寸较小,并且大多仅处于实验室研究阶段。围绕着微波设备大型化、连续化中面临的关键技术及微波干燥电耗成本相对较高的问题,已成为微波加热工业化应用的技术瓶颈。

本项目通过技术创新解决了微波设备大型化、连续化中面临的关键技术,开发了工业化应用的大型卫生陶瓷微波干燥辊道窑;研究了卫生陶瓷微波干燥工艺;开发了一种降低微波干燥电耗的工艺方法。所开发的设备可以实现自动控制,避免了人为因素的不利影响,设备开机后一段时间窑内各处的温度和湿度随时间变化的图谱。可以看出开机后窑内各处的温度、湿度逐渐增加,34h后趋于稳定,此后在很小的范围内波动,表明该设备具有优异的运行稳定性,可以完成干燥过程的精准控制。在工艺优化的过程中,通过合理的参数设置达到了优异的干燥效果,极大的缩短了干燥周期,以干燥高压分体坐便器为例,其工艺曲线图可以看出,由于微波干燥可以实现对坯体的均匀同步加热、传质传热方向一致,因此具有温度均匀、升温迅速的特点,避免了传统干燥方式存在的一些问题,实现了对卫生陶瓷坯体的快速干燥。并且与传统干燥方式干燥后期为降速干燥阶段不同的是,由于微波干燥显著的增加了干燥的内扩散过程,使得其在干燥后期仍保持较高的脱水速率。研究的微波、热风耦合加热技术极大的降低了微波干燥电耗,其降低电耗的效果可以看出,当热风温度从约50℃升至103℃时,电耗从7.95kWh/件(分体)降低至了5.4kWh/件(分体),效果非常明显。 

4、技术的成熟程度,适用范围和安全性：本项目研制的微波干燥辊道窑已在江西东鹏卫浴有限公司投入使用,目前已连续稳定运行18个月。设备在运行期间,有大量的行业人士到现场进行参观,表达了对设备高度的评价。目前国内多家知名卫生陶瓷生产企业已有意向引进微波卫生陶瓷干燥辊道窑,并都开展了相关的试验,试验结果优异。其中,国内一家知名的卫生陶瓷生产企业采用本公司开发的微波试验辊道窑干燥高压洗面器,干燥周期缩短高达95%左右,并且成形好的洗面器可以立刻进行微波干燥,满足连续化生产的需要。随着人们对微波干燥卫生陶瓷认识的不断加深,微波卫生陶瓷干燥辊道窑将进入更多的卫生陶瓷企业。 

5、应用情况：本项目研制的微波干燥辊道窑已在江西东鹏卫浴有限公司投入使用,目前已连续稳定运行；

6、历年获奖情况：申请知识产权8件,其中发明专利2件,实用新型专利5件,软件著作1件