一般陶瓷工业的干燥采用自然干燥、室式烘房干燥，到现在的各种热源的连续式干燥器。甚至发展到远红外干燥器、太阳能干燥器和微波干燥技术。陶瓷墙地砖的干燥是陶瓷的生产工艺中至关重要的工序之一，陶瓷产品的质量缺陷有很大部分是因干燥不当而引起的，从而使整个生产线生产效率降低。辊底式干燥器看起来显然比较简单；但从技术层面上，不但关系着陶瓷的产品质量及成品率致使成为整个生产线的瓶颈效应，而且影响陶瓷企业的整体能耗。据公司多年经验数据的科学统计，干燥过程中的能耗占整个生产线工业总燃料消耗的20％之多。而在其他技术不成熟的陶瓷窑炉公司中，用于干燥的能耗占燃料总消耗的比例远不止此数，故干燥过程的节能是关系到企业高效生产和创造效益之大事。陶瓷制品的干燥速度快、节能、优质，无污染等是新世纪对干燥技术的基本要求。

1  陶瓷干燥技术背景

墙地砖的坯体从压机出来后一般都是由窑炉的烟气余热和窑尾抽热风来进行干燥，但随着产品的规格尺寸越来越大，最大达1.2×2m，甚至更大，同时厚度也越来越厚，从8mm增大到30mm，而且随着产品的高档化、色彩多样化，对窑内的气氛的控制要求越来越精确和严格。陶瓷墙地砖坯体的含水率一般在5％－8％之间，坯体与水分的结合形式，物料在干燥过程中的变化以及影响干燥速率的因素是分析和改进干燥器的理论依据。当坯体与一定温度及湿度的静止空气相接触，势必释放出或吸收水分，使坯体含水率达到某一平衡数值。从该概念上分析，坯体干燥过程一般使用一定温度和湿度的干燥介质（分析详见后述）；经过干燥一段时间之后，只要空气的状态不变，坯体中所达到的含水率就不再因接触时间增加而发生变化，此值就是坯体在该空气状态下的平衡水分。而到达平衡水分的湿坯体失去的水分为自由水分。也就是说，坯体水分是平衡水分和自由水分组成，在一定的空气状态下，干燥的极限就是使坯体达到平衡水分。

2  坯体干燥过程机理

坯体内含有的水分可以分为物理水与化学水，干燥过程只涉及物理水，物理水又分为结合水与非结合水。非结合水存在于坯体的大毛细管内，与坯体结合松弛。坯体中非结合水的蒸发就像自由液面上水的蒸发一样，坯体表面水蒸汽的分压力，等于其表面温度下的饱和水蒸汽分压力。坯体中非结合水排出时。物料的颗粒彼此靠拢，因此发生体积收缩，故非结合水又称为收缩水。结合水是存在于坯体微毛细管（直径小于o.1μm）内及胶体颗粒表面的水，与坯体结合比较牢固（属物理化学作用），因此当结合水排出时，坯体表面水蒸汽的分压将小于坯体表面温度下的饱和水蒸汽分压力。在干燥过程中当坯体表面水蒸汽分压力等于周围干燥介质的水蒸汽分压力时，干燥过程即停止，水分不能继续排出，此时坯体中所含的水分即为平衡水，平衡水是结合水的一部分，它的多少取决于干燥介质的温度和相对湿度。在排出结合水时，坯体体积不发生收缩，比较安全。

3  坯体的干燥过程

一般墙地砖的干燥过程采用隧道连续式干燥器即隧道干燥窑。对流干燥，其特点是利用气体作为干燥介质，以一定的速度吹拂坯体表面，使坯体得以干燥。隧道窑干燥器从理论上分归类为对流干燥。坯体对流干燥过程可以分为：传热过程、外扩散过程、内扩散过程三个同时进行又相互联系的过程。

传热过程：干燥介质的热量以对流方式传给坯体表面，又以传导方式从表面传向坯体内部的过程。坯体表面的水分得到热量而汽化，由液态变为气态。

外扩散过程：坯体表面产生的水蒸汽，通过层流底层（即坯体表面接触流体表面边界层），在浓度差的作用下，以吸热扩散的方式，由坯体表面向干燥介质中移动。

内扩散过程：由水分通过虹吸效应和内扩散效应从湿坯内部向坯体表面扩散蒸发过程。使其内部产生湿度梯度，即促使水分由浓度高的内层向浓度较低的外层扩散，称湿传导或湿扩散。

3  坯体的干燥系统分析

在干燥条件稳定的情况下，坯体表面温度、水分含量、干燥速率与时间有一定的关系，根据它们之间关系的变化特征，可以将干燥过程分为：加热升温阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡干燥阶段四个过程。

加热升温阶段：由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量，因此受热表面温度逐渐升高，直至等于干燥介质的湿球温度，此时表面获得热与蒸发消耗热达到动态平衡，温度不变。此阶段坯体水分减少，干燥速率增加。

等速干燥阶段：本阶段仍继续进行非结合水排出。由于坯体含水分较高，表面蒸发了多少水量，内部就能补充多少水量，即坯体内部水分移动速度（内扩散速度）等于表面水分蒸发速度，亦等于外扩散速度，所以表面维持潮湿状态。另外，介质传给坯体表面的热量等于水分汽化所需的热量，所以坯体表面温度不变，等于介质的湿球温度。坯体表面的水蒸汽分压等子表面温度下饱和水蒸汽分压，干燥速率稳定，故称等速干燥阶段。本阶段是排出非结合水，故坯体会产生体积收缩，收缩量与水分降低量成直线关系，若操作不当，干燥过快，坯体极容易变形，开裂，造成干燥废品。等速干燥阶段结束时，物料水分降低到临界值。此时尽管物料内部仍是非结合水，但在表面一层内开始出现结合水。

降速干燥阶段：这一阶段中，坯体含水量减少，内扩散速度赶不上表面水分蒸发速度和外扩散速度，表面不再维持潮湿，干燥速率逐渐降低。由于表面水分蒸发所需热量减少，物料温度开始逐渐升高。物料表面水蒸汽分压小于表面温度下饱和水蒸汽分压。此阶段是排出结合水，坯体不产生体积收缩，不会产生干燥废品。当物料排水分下降等于平衡水分时，干燥速率变为零，干燥过程终止，即使延长干燥时间，物料水分也不再发生变化。此时物料表面温度等于介质的干球温度，表面水蒸汽分压等于介质的水蒸汽分压。降速干燥阶段的干燥速度，取决于内扩散速率，故又称内扩散控制阶段，此时物料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。

4  提高干燥速率方法

影响干燥速率的因素有，传热速率、外扩散速率、内扩散速率。

（一）加快传热速率

为加快传热速率，应做到：①提高干燥介质温度，②提高对流传热系数。

提高干燥窑中的热气体温度，使得整个加热升温阶段加速进行，但不能使坯体表面温度升高太快，避免开裂，干壳效应。由于加热升温阶段和等速干燥阶段即隧道式干燥器的前半部分必须合理控制该处的温度和湿度。热工控制一般采用控至抽湿风管的闸板开度，结合该段供热风管的供热风量的多少，来调节整个干燥器的前半部分的湿度和温度。

根据公司热工多年的调试的经验总结发现，控制达到最佳状态时是非常困难的。因为控制湿度值与控制温度值是完全矛盾的参数，欲提高温度必须提高供热风量，由于干燥器正常热耗，使得干燥介质在整个干燥过程温度损耗降低，使得整个窑段湿度增加并同时温度逐渐降低，窑压增加，从而必须经过抽热风管抽离窑体，但此举使得窑内湿度降低。因此整个调节过程达到温度和湿度，及整段窑压稳定，是非常困然的，即诸多参数混合调节范围很窄。我公司长期的经验发现：利用抽至窑头烟气，窑头烟气温度高和湿度稳定，使其提供高温高湿干燥介质成为可能，减少整个调节过程参数有机融合，因此我公司合理设计从窑头抽热烟气作为干燥介质，并合理设计供热风管和抽湿风管结构，来实现高温高湿气体干燥，从而降低热工操作的难度。

（二）提高外扩散速率

当干燥处于等速干燥阶段时，外扩散阻力成为左右整个干燥速率的主要矛盾，因此降低外扩散阻力，提高外扩散速率，对缩短整个干燥周期影响最大。外扩散阻力主要集中发生在边界层里，因此应做到：①增大介质流速，减薄边界层厚度等，提高对流传热系数。也可提高对流传质系数，利于提高干燥速度，②降低介质的水蒸汽浓度，增加传质面积，亦可提高干燥速度。因此合理设计合理的供热风管数量和管径布置，从而提供合理的供热风速度和温度分布，有利用安全高效等速阶段的实现。

（三）提高水分的内扩散速率

水分的内扩散速率是由湿扩散和热扩散共同作用的。湿扩散是物料中由于湿度梯度引起的水分移动，热扩散是物理中存在温度梯度而引起的水分移动。要提高内扩散速率应做到：①使热扩散与湿扩散方向一致，即设法使物料中心温度高于表面温度，此种做法在隧道式干燥器是很难做到的，一般隧道式干燥器只能做到尽量使坯体内部温度升高，接近坯体表面温度，因此整个干燥过程要缓、而且加热温度稳定，同时合理湿度是其过程的最重要的保证，行业中出现如干燥炸坯，干燥暗裂，及后期鸡爪裂等缺陷产生；②当热扩散与湿扩散方向一致时，强化传热，提高物料中的温度梯度，当两者相反时，加强温度梯度虽然扩大了热扩散的阻力，但可以增强传热，物料温度提高，湿扩散得以增加，故能加快干燥；③减薄坯体厚度，变单面干燥为双面干燥，④降低介质的总压力，有利子提高湿扩散系数，从而提高湿扩散速率；⑤其他坯体性质和形状等方面的因素。提高内扩散唯有提高干燥介质温度，保证合理的湿度，降低窑内压力。从而实现高效提高内扩散效率。

总之，分析整个干燥过程与合理设计干燥器的窑体结构和整个供热风管路及整个抽湿风管结构，加之合理的热工操作，最终才能实现整个生产线高效运行。