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【史海钩沉】杨洪儒:喷雾干燥开发回顾(上)

楼主:尹虹陶瓷频道 时间:2021-02-21 13:47:54



【背景解读】6月15日我的公共微信号“尹虹频道”发表了我编写的《景德镇陶瓷厂》一文,陶瓷行业前辈杨洪儒先生阅读此文之后,对文中“景德镇陶瓷厂成为我国建筑领域第一个实现喷雾干燥制粉的陶企”的提法提出异议,并发我他在2010年为纪念咸阳陶瓷院建院40周年所写的《喷雾干燥开发回顾》一文作参考。杨先生是中国陶瓷行业喷雾干燥开发应用的亲历者,这篇文章对于我们了解陶瓷行业喷雾干燥开发应用的发展历史难得可贵。征得杨洪儒先生同意之后,《喷雾干燥开发回顾》分上、下两篇在“尹虹频道”【史海钩沉】栏目中发表。



杨洪儒先生


喷雾干燥开发回顾

——写在纪念咸陶院建院60周年

咸陶院(迁咸之年起计)四十岁了!其中前二十二年,我是在咸陶院度过的,我把我最美好的青春岁月留在了咸陶院,在院里付出了辛劳,也获得了巨大的荣誉。后十八年,我调到了北京,但我始终觉得我还是咸陶院的一份子,直接间接的还在为咸陶院贡献力量。我为院里取得的每一份成绩而高兴,也为院遇到的种种困难、出现的各类问题而焦心。这种情结,大概一辈子都变不了了。

到老才感到人的一辈子似乎干不了多少事。我在院的时间一多半是干与喷雾干燥相关的工作。回忆在院的日子,首先会想到在咸陶厂喷干试验时塔上塔下跑,一天下来,累得几近瘫痪的情景;想到在景陶厂夜以继日联合设计压力喷雾塔,大家半夜一两点钟回到厂宿舍,已经停水,只得一起到厂南面的南河内洗去一天汗渍的情景;想到夏天最热的时候,在景陶作喷干试验,头顶烈日,脚踩70℃多的塔顶钢板,往塔内放下热电阻测量塔内温度分布,塑料鞋几近烤化的情景,喷雾干燥的成果中,凝结着多少人的心血。仅以此为题,作个回顾。

提到喷雾干燥项目,它的起点,还在咸陶院的前身——建材研究院。我是学非金属选矿的,1965年同学(沈朝洪、孟广生和我)分到建材研究院陶瓷原料室,当时加我们,室里共有7名选矿专业的人,成立选矿组。这是陶瓷口总工王裕的决定。他认为陶瓷原料会有枯竭的一天,未雨绸缪,陶瓷原料室应该有人着手提高原料品位的工作。这想法固然有远见,但超前了许多。放到今天,原料专业化生产提上日程,建原料厂,才真正需要非金属选矿人员。1965年时,全国陶瓷砖产量260万m2,卫生瓷产量111万件,都还不如今天一个厂的产量,一年全国陶瓷原料需求充其量才10万吨,那儿有选矿的需求?加上原料矿山都不在建材部手里,所以选矿组干了些“陶瓷粘土用瓷质水力旋流器除砂”、“苏州土亚硫酸电解除铁”、“料浆浓密箱脱水”等试验后,感到任务不足。为找课题,1966年室里组织到北京、唐山的陶瓷厂进行了调查。在调查中,发现陶瓷厂对喷雾干燥的需求。唐山德盛陶瓷厂、北京陶瓷厂、沈阳陶瓷厂还有人着手做过这些模拟试验,但都不了了之。1967年,在北京的“丹麦工业展览会”上,我们看到了丹麦尼洛(NIRO)公司和安海达罗(Anhydro)公司展出的喷雾干燥器。受到很大的启发。经向建材部申报,1968年成立了“建筑陶瓷生产中使用喷雾干燥”的研究项目,我的师兄李建惠任项目负责人。首先,我们做了详细的调查,到建材部、化工部、轻工业部、林业部的科技管理部门了解概况;到上海医工设计院,食品工业设计院,北京水泥设计院,林产设计院收集设计资料;到北京糠醛厂,北京牛奶站奶粉厂,南郊乳品厂,北京食品研究所,兴华染料厂,上海禽蛋二厂,永兴合成洗涤剂厂,染化五厂,饮料机械厂等单位参观,了解生产染料、奶粉、洗衣粉等产品用的各类离心式、压力式、气流式喷雾干燥器。与上述产品不同,陶瓷泥浆有很强的磨蚀性,估计耐磨的高压泵和喷嘴不太好解决,我们决定从离心喷雾着手,先做小型试验。院设备设计室协助,设计了皮带式离心机,不甚理想,最后还是选用了上海食品工业设计院测绘丹麦尼洛公司高速离心喷雾机的图纸。当时正值文化大革命,到处忙“革命”,忙“造反”,一打三反,人人自危,工作效率极低。

1969年8月底,我去板桥干校“风口浪尖炼红心”,当了一年多五七战士。1970年底,因林彪“第一号命令”,北京开始战备疏散。11月,国家建委发出通知:“建材部属科研设计单位下放,并入当地同行业性质的厂矿”,建材院的陶瓷二队下放并入咸阳工业陶瓷厂。此时我们离开干校,直赴咸阳。成立“咸阳工业陶瓷厂玻陶研究室”,喷雾干燥项目归属四组。之前,李建惠独自下咸陶厂,在施工单位十三化建和咸陶厂的配合下,在北成型车间进行小型试验系统(干粉产量100~200kg/h,蒸发水量100kg/h)的施工。施工单位黎工长等对原设计提出了很多修改意见,使设备制作、安装又快又好的进行。干燥塔(内径2.8m)用型钢骨架、内衬白铁皮、外砌保温砖,上部周边进风。热风炉原烧煤气,后随厂改烧重油。为测煤气和热风的流量,我查化工手册,设计了两块孔板,并选择了相应的测试代表。离心机在上海玻璃机械厂加工,1971年,我去上玻机厂,替回了田流芳,驻厂监督加工。因是高速机械(设计最高16000转/分),传动比 i=6.3的斜齿轮又很特殊,上玻机厂的技术人员和工人高度重视,克服种种困难,完成加工。我在驻厂中,学到了许多机械加工知识,提高了识图能力。离心机运回咸阳后,为怕在试验中过度受热,我们又设计加工了个水冷套,罩在离心机锥体外,又加工了几个轻一些的铝合金离心盘。离心机装上塔顶,配上可调速的直流电机作离心机的动力。万事具备,1971年底开始了喷雾干燥小型试验。试验采用咸阳陶瓷厂耐酸砖配方的泥浆,进行了泥浆浓度50%~59%,进风温度250~470℃,泥浆流量900~3500 ml/min,离心机转速6000~9000转/分的条件试验,确定了这些参数对干粉产量、含水率、比重和塔内蒸发强度的影响。将小型试验制得的坯粉进行压砖、烧成后所得产品与原压滤一烘干一打粉工艺的产品性能作了比较。试验证明了喷雾干燥工艺的巨大优越性,也发现了金属质离心盘磨损严重、粉料偏细等有待在中间试验中解决的问题。试验时除我们几个工艺人员(李建惠、张慧灵、我)外,厂里派出孟学聪师傅来操作热风炉,小试于1972年初完成。我们发表了小试报告,参加了化工干燥讨论会,得到与会代表的关注。

小试完成后,项目组充实了人员,根据咸陶厂所需的40T/天干粉的产量及小型试验所得的大量工艺参数进行了离心喷雾干燥中间试验系统的设计。李建惠去香港后,我任项目负责人,管工艺计算,设备选型及绘工艺总图;刘存福设计离心喷雾机;赛勤国设计热风炉;王景石设计热风分配器、塔顶、塔门、锥底和扫塔器,王德胜设计测控系统。当时不锈钢材供应极其紧张,参考洗涤剂喷雾塔,我们的塔身选用钢筋砼结构,内衬咸陶厂生产的上釉耐酸砖。请西北院漆燕娜作了厂房及塔结构的设计。全部设计于1972年底完成。自参加工作后,因改行了,一贯是用什么,学什么,中试工程中,处处干中学。陶瓷工艺知识是自学的;喷干工艺计算并无定法,看了许多资料,摸索出一套实用又较准确的计算方法,用于工程,解决了实际问题;旋风器下料又细又干,不宜于压砖,工艺上试用风送,吹回塔内,风送计算又无定法,看了许多资料,结合工程,选择了风料比,计算沿程阻力,选择风机,设计文丘里式的下料器,满足了工程需要;工程中热风炉有助燃风机、雾化风机都安装在高层,为避免风机振动影响建筑,选择了风机安装于减振机架上的方案,选用橡胶减振器,要求风机的重心位于减振架的中心,但风机样本上并不标示风机重心位置,于是利用大学所学知识, 按照风机的尺寸图,草算出风机加电机的重心位置,再画出减振机架图,实际证明,效果还好;工程中接触到土建图了,请教陶瓷厂费权工程师,学会了看土建结构图……边干边学,在干中学,提高了自己的工作能力。

1973年,进行中试系统施工和非标设备加工。印象最深的是离心喷雾机的加工。离心机是喷雾干燥的心脏设备,刘存福出色地完成了离心机的设计,花了许多心血。在加工中,花费更多的心血。离心机箱体形状非常复杂,内有油腔、水腔,不得有任何砂眼、裂缝;离心机轴设计为挠性轴,转速6570转/分;轴的上、中轴承座及下铜瓦要求同轴度极高。记得是在咸阳翻出铸件后送汉中的军工厂作机加工的,田魁清开卡车送铸件,刘存福和我随车前往。两个人交替,一人要站车厢内。车经户县、佛坪、翻秦岭到洋县、城固的军工厂内,一路风光如画,尤其车到秦岭顶时,遥看太白山、蓝天、白云、青山,美不胜收,毕生难忘。自古秦岭一条路,路太险了,沿途至少见到三四处汽车翻深沟内的车祸“遗址”,幸而小田车技熟练,一路无事,平安来回。另一件事是由咸陶机修车间作离心盘的加工,离心盘φ300mm,合金铝盘体内衬8个AL2O3瓷耐磨喷嘴,喷嘴头部呈锥形,盘上的孔内大外小,很难加工。咸陶机修车间主任王怀仁召集吴宗生等“高手”会商,结果专门加工了一把铰刀。倒拔着拉出孔型,攻克了难关。装上喷嘴、衬板后,离心盘在兴平柴油机厂做了精密的动平衡,才可装离心机上供试验。

经两年半努力,中试的土建、设备加工和安装于1975年8月完成。1975年9月开始工艺试验,试验一开始就出现了意外,离心盘剧烈振动,只得停车。经检查,发现因耐磨喷嘴内突量不一,盘内泥浆沉积不均,形成不平衡造成。只得重新加工离心盘,严格控制喷嘴内突量一致,将喷嘴增加到24个,以减少积浆量和延长喷嘴寿命。改后再试,就较为顺利。因场地仅250m2,要容下整套装置,塔旁建了4层小楼,4楼装热风炉、3楼装风机、2楼装旋风收尘器、1楼装风送风机和主排风机。当时塔顶工作间和塔底没条件装电话联系,做条件试验时,工况不稳定,塔下出的粉过干、过湿,甚至出现“拉稀”时,要求塔顶的离心机给料和热风炉作相应调整,就得人跑上跑下联系。开始时一天上下不计其数次,非常劳累。后来想了个土办法:塔上装了电铃,塔上塔下都有按钮,规定了联络信号,象发电报拟的,就不用上下奔波了。厂里配了沈怀福等优秀工人作操作工,他们认真负责,早早上班,作试验准备,试验中不怕苦不怕累。改革旧工艺要求最迫切的是他们,咸陶1966年投产,在当时属新建厂,设备还算先进。原压滤——烘干——打粉工艺,压滤的滤饼由皮带运输机输送,烘干有链板干燥器(一般厂是地炕),工人劳动强度还不算大,但后面的输碾打粉——过筛——运输——闷料等工序搞得全车间粉尘飞扬,地上厚厚的一层泥灰,轮碾机要人工加料,工人戴着厚厚的口罩,强度极大,条件十分恶劣。喷雾干燥一举改变了这种状况,所以工人们十分支持,试验遇到挫折时,他们也不气馁,帮想办法解决,这也鼓舞了我们。

经两个多月开车运转,开开停停地做工艺试验,证明喷雾干燥可取代原压滤烘干打粉的制粉工艺,1975年11月投入试生产。1976年1~2月份,根据试生产情况对离心机的离心盘和分浆盘,风送系统,热风管蝶阀,排风管闸阀等进行了改进,设备全面检修后,3月份正式投产使用。经1100多小时连续运转,设备运转正常,工艺稳定,符合生产使用要求,具备了鉴定条件。1976年6月,国家建材总局组织了对“陶瓷坯粉离心喷雾干燥中间试验”的技术鉴定会。与会代表44人,一致肯定了喷雾干燥制粉工艺简化工序、减轻劳动强度、节省劳力;产量大、投资少、成本低;产品质量好,大大改善劳动条件的优点。一致认为喷雾干燥方向对头、技术先进、工艺基本稳定,试验是成功的,可以提交生产使用。鉴定会后,咸陶的离心塔一直投产使用,直到以后被压力塔取代。此时,我住2号楼4层,在楼道上往北可以看到咸陶喷塔排出的白烟,看到烟柱,说明喷塔在正常使用,就放心。看不到冒烟,说明塔停工了,就着急,会去了解原因,真是与喷塔同呼吸。

此项目1978年获得全国科学大会奖,我还作为先进个人参加了全国科学大会,与会的多是科学前辈,35岁及35岁以下的代表仅占4%,我作为其中一员,深深体会到荣誉之巨,这是项目集体的荣誉。也难忘会上小平同志的报告,称“知识分子是工人阶级的一部分”,扫去了头上“臭老九”的帽子,感到“科学的春天”真正来到了。



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