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鹽城市吉盛達環保工程有限公司
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公司新聞

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  • 烘干工藝系統及設備的****選擇
  • 物料烘干是水泥生產的第二大煤耗工序,是水泥生產工藝重要環節之一, 物料烘干的好壞不但影響基本煤耗、電耗及其它費用,而且更重要的是關系到生料磨、水泥磨產量的高低及質量的穩定,直接關系到生產成本和經濟效益。水泥廠生料粉磨的原料和熟料混合材品種很多,進廠水分波動大,物料粒度及特性不一樣,對烘干的需求也日益增大。但總體來看,這幾年生產線的新建和擴建中,大多數水泥廠家主要集中在粉磨和燒成工藝設備的優化和增產節能,對于烘干系統則投入很少。有些新建廠家對烘干未考慮,以至于烘干工藝落后,設備選型不合理,成為制約整個生產線的瓶頸。鹽城市鹽富環保設備有限公司結合十多年來烘干技術開發研究及大量實踐應用,針對現有烘干工藝系統中存在的問題,提出幾點烘干工藝及設備優化選擇措施,供廣大水泥廠家參考。
    一、選用回轉式烘干系統還是立式烘干系統
    目前水泥廠用于烘干的主要設備是回轉烘干機和立式烘干機,老式回轉烘干機雖然具有結構簡單、運行可靠、使用方便的優點,但普遍存在熱耗損失大、熱效率低、煤耗高、出料水分難以控制、環境污染嚴重等問題。針對以上問題,我公司的科研人員進行了技術攻關,結合國內外烘干設備的先進經驗,引用德國熱交換技術,研制出高效節能烘干產品即YFHG高效回轉烘干機及YFH系列高效立式烘干機兩大系列烘干系統,該機具有投資少、電耗省、烘干產量高、煤耗低等顯著效果,產品投放市場后,得到水泥企業以及相關企業的一致好評。
    (一)現有立式烘干機存在問題及解決辦法:
    目前全國約有40多家機械制造廠家生產立式烘干機,但很多用戶在當初選型時只看其優越性而忽視了其局限性,因為任何一種設備都有其應用范圍,而不是****的;從而在使用過程中由于選型不當出現了很多問題,甚至有的使用廠家僅僅使用幾個月就成了閑置設備。
     
    1. 立式烘干機是利用重力原理,將物料從高處落下讓熱煙氣在引風機的帶領下,在由下而上過程中與物料進行接觸烘干,其結構決定了烘干工藝必然是逆流形式。因此物料必須由上部進入,從下部排出,
    2.物料烘不干,產量上不來。在烘干礦渣初水分較小時,烘干效果還不錯,如果烘一些如粘土、粉煤灰等物料,該弊端尤其突出。在物料水分較高的情況下,設備粘堵極為嚴重,輸送、喂料均非常不方便。尤其在烘干礦渣時易使料溫急劇升高,導致其活性下降。
     
    3.上部幾層滑料盆易堵塞,下部滑料盆及進風管易堵塞。出現這種情況大部分原因與配套爐型有關,配套爐型如采用煤粉爐時容易出現這種情況,這也是現有立式烘干機較常見的問題
    之一。有的廠家因為堵塞根本不能生產,有的廠家逼迫無奈,只好每班清理來維持生產。這個問題處理比較麻煩,上面篦錐角度及篦孔減小,盡管可以防止堵塞,但因下料速度加快,造成下面幾層滑料盆堵塞和產量大幅度降低.究其原因:①初水份較高;②物料粘性大;③二次風管布置不合理。
     
    4. 立式烘干機的物料下落類似于自由落體運動,遵循重力加速度原則。例如從400m 高度垂直落下的時間只需 8~11s 。立式烘干高度一般在 10~26m 左右,烘干機內設有滑料盆、散料錐、截流裝置等阻料結構,以使物料在下落過程中受到阻力作用,而延長在機內的停留時間,但畢竟停留時間較短。在絕大部分時間里,物料都不是與熱介質直接接觸,而是在這些阻料裝置表面通過傳導方式接觸,因而烘干效果較差,
    5.阻料裝置雖起緩料的作用,但通風阻力也隨之增大,為緩解這種矛盾,在熱交換裝置上面開設一些小孔。但實際生產中,物料流動之后很快就會被堵塞起來,不能起到實質性作用,致使熱源只在進入烘干機的很短一段高度內才存在著物料與熱煙氣的較大溫差,而在此高度以外的熱交換所產生的烘干作用不佳。
    6.內部易損件壽命短。下部實心滑料盆及底部空心盆、滑料錐易損燒壞。造成原因主要是①沒有搞好下部澆注料;②實心滑料盆材質不當;③下部結構不合理,出料與進風位置不當。
    由于內部件處于高溫、腐蝕性、磨損大的惡劣環境,故材質選用時一定要考慮應用耐磨耐熱合金。
    (二)新型高效回轉烘干系統主要特點及巨大的優越性
    回轉烘干機作為傳統的烘干機已有幾十年的歷史,通過不斷的完善改造成新型高效回轉烘干機,現在已成為產量高(可比同類型烘干機增產80~150%)、煤耗省(可比同類型烘干機節煤30~80%)、適應性特強(無論水分大,還是粘性強的物料,都可以烘干,真正擺脫堵塞的煩惱)。這三大主要優越性是任何其它型式烘干機無法比擬的。目前全國有90%以上的烘干機是回轉烘干機,以較低的投入,在不增加土建的情況下,相當于又新建了1~2套烘干生產線。
    1、目前老式回轉烘干系統存在的問題:
    ① 烘干機內部揚料板形式單一、布置不合理、數量較少,所以易形成“風洞”,難以形成均勻的料幕;
    ②除塵采用引風機風量不配套,直接影響烘干蒸發效率;
    ③爐型選擇不合理。老式手燒爐不僅煤耗高,溫度很低,熱效率低下,產量上不來。
    ④烘干供熱不足,由于排氣量小,風速低,導致熱交換風不高;
    ⑤烘干除塵能力不夠。
    2、YFHG新型回轉烘干機優越性
     
    ①烘干產量高,比同類型烘干機增產80~150% 。采用新型復合式揚料裝置及X型揚料裝置。這兩套裝置組合使用,結構獨特,它是根據物料的烘干原理而優化組合的一種新型裝置。
    由于物料剛進烘干機時含水量較大,如果立即與高溫熱氣體長時間熱交換,會造成表面結殼,不利于進一步烘干,物料表面容易粘揚料板。為此,進料端采用正向螺旋揚料板,使揚料板預熱后,順利進入烘干階段。這種揚料裝置能使物料沿軸向呈"波浪"形式向前"蠕動"。整套揚料裝置具有一定的導向、均流、阻料等功能,不但提高了物料的拋撒均勻性及增加了物料滯留時間,增加了物料的翻轉烘干次數,而且新型物料裝置中每一組揚料在徑向位置上有一角度的組合。通過其角度的變化,內撒位置差來補償時間差而產生的撒料間隙性。通過增加烘干機的轉速使物料脫離揚料板的初速以及揚料板的角度變化增大了揚料板裝置的撒料區域及拋撒的均勻性,使物料在筒體截面上呈現"瀑布"狀下落。在軸向上各排揚料板交叉布置,互為補充,避免了"風洞"和"階梯撒料"現象,從而大幅度提高烘干效率。
    ②適應能力強。對初水份較大,甚至達到30%物料都可以烘干到1%以下,特別是一些粘性物料如粘土、粉煤灰等因為揚料裝置結構的改進,也都能烘干。優化系統工藝參數,綜合發揮系統熱能利用率。
     
    (三)回轉烘干及立式烘干機究竟哪一種效果更好
    1.從現有烘干機的情況來看, 如果廠家已有回轉烘干機,可考慮將其改造成為高效回轉烘干機,不僅能力擴大一倍以上,而且投資省,3~4個月即可收回投資。
    2.從烘干物料品種來看,如果物料粘性大或初水份達到25~30%,****選用高效回轉烘干機;如果是松散性物料,且初水份在10~15%左右,可選用立式烘干機,但一定要根據物料原始數據設計好烘干內部滑料結構。
    3.從長遠投資來看,立式烘干機具有投資省,可節省30%,見效快,但使用壽命及設備可靠性不如回轉烘干機,如考慮長期生產角度來算,可選用高效回轉烘干機,或買二手的回轉烘干機,通過綜合改造成為高效回轉烘干機。
    4.從物料技術要求看,如果對終水份要求高〈1%、初水份波動大達到20~25%、出料物料溫度有控制要求,****選用回轉烘干機。
    5.從占地面積來看,立式烘干機本身具有占地面積小, 但高度較高,風載較大.而回轉烘干機占地面積較大。
    6.從電耗及煤耗看, 對于松散性和顆粒狀物料,高效回轉烘干機及立式烘干機相差不大。
    7.從運轉率來看,高效回轉烘干機比立式烘干機要高,因立式烘干機受堵塞及其它故障影響,常常會降低運轉率。
    8.從生產規模來看,如果生產能力達到35~40噸/時以上,****選用高效回轉烘干機。因為大規格立式烘干機受其水分結構及高度等限制,分散效果較差,很難達到理想效果。
    二、 采用順流工藝,改造和淘汰逆流工藝 目前,國內回轉烘干機主要采用逆流工藝和順流工藝兩種形式逆流烘干工藝操作簡單、出機含塵濃度低,便于收塵,但由于以下方面的不足,制約生產的現象十分突出。
    (一) 不易密封,粘堵現象嚴重
    烘干過程中,煙氣流動的動力是通過引風機產生的負壓梯度形成的。由于逆流烘干系統進料口和尾氣出風口、出料口和熱風進口分別為同一位置,造成漏風嚴重,系統不能形成穩定的負壓,引風機不能形成足夠的負壓動力,導致熱風爐的熱煙氣很難****限度地進入烘干機參與烘干熱交換;另一方面,逆流烘干物料在低溫段時的含水量****,物料在蠕動過程中表面被烘烤至結殼的時間長,相互粘結強烈,運動不流暢,連續性喂料時容易造成堵料。
    (二) 物料與熱煙氣的接觸方式,有可能改變物料物化性能
    烘干物料的入機水分****,出機水分****;而逆流烘干工藝的溫度走向是在物料含水率****時溫度****,在含水率****時溫度****,即物料處于高溫段時,內部水分低,蒸發強度低,接近焙燒狀態。因此,物料的某些物化性能(活性、晶體結構等)容易改變,如烘干煤時會造成煤的熱耗損失。因為出口物料溫度較高,會帶走大量熱量,增大了物料的熱耗,烘干能耗會增加。而順流工藝正好避免了上述情況,溫度變化適應物料水分由高到低的烘干要求,且工藝簡單、烘干效率相對較高,熱效率高。
    三、 選用節能與熱效率高的熱風爐作烘干熱源
    熱風爐是烘干系統的熱量來源。熱風爐熱效率高低取決于熱煙氣的輸入量和介質溫度,實際烘干中熱風爐有多種形式。
    層燃式手燒爐:由人工手動喂煤,可直接燃燒 50mm 以下的粒狀煤,需不斷的進煤、清渣,工人勞動強度大,清渣時大量冷風帶入爐內,燃燒過程不穩定、爐內煙氣溫度低、不完全燃燒損失大,造成煤耗高、熱效率低、供熱量小,但操作簡單,技術要求低。
    磨煤噴粉爐: 對火焰長度控制要求嚴格,火焰過深,則容易燒壞烘干機內部筒體及揚料板,甚至改變物料的物性;過短,則煙氣進入烘干機的溫度不足,烘干能力變差。此外,對煤質發熱量及細度要求嚴格,燃燒不穩定,操作要求一般。
    普通沸騰爐:它介于層燃和懸浮狀燃燒之間,燃燒時呈沸騰狀態,具有強化燃燒、傳熱效果好、結構簡單、可燃燒劣質燃料等優點。但傳統沸騰爐由于局部結構設計不合理,直角部分多,使用壽命短,爐內易結渣,渦流現象嚴重,煤耗較高,燃燒溫度偏低,操作要求高,自動化程度高。
    GXF節能型高溫沸騰爐:是鹽城市鹽富環保烘干研究中心在傳統沸騰爐的基礎上進行整體改型和優化設計的一種新爐型。其采用小爐床整體框架結構,爐床容積較常規縮小 1/3 ,爐體結構更加穩固,大大提高了爐體的使用壽命和單位容積熱強度;減少了尖銳直角,降低了結渣頻率,能夠在原有沸騰爐的基礎上節煤 30~40% ,爐溫大幅度提升并可自由控制,進一步放寬了對劣質煤的適應程度。幾種爐型的技術經濟指標對比
    四、 視物料情況,采用高效系統配置設備,強化烘干機的熱交換狀況。
    物料的水分分為化合水、吸附水和表面水。正常烘干的要求,化合水很難通過物理烘干來消除,所以烘干效果取決于對表面水和吸附水的蒸發能力,物料在吸收熱量的同時蒸發出水分。傳熱過程主要是依靠接觸傳導,最直接的途徑就是盡量擴大接觸面積和延長接觸時間。接觸面積越大,熱交換的范圍越廣,單位時間的蒸發量就越大,烘干效果就越明顯。物料與熱介質的接觸:一是堆積在揚料板上的物料與熱介質間的接觸,這種接觸器方式非常淺,只有附著在表面的物料參與到熱交換中,內部的物料烘干程度低;二是物料在拋撒過程中與熱介質間的接觸,這種接觸相對全面。由于物料在滯空時間段的空隙極大,熱介質的穿透率高,能與物料充分進行熱交換,故烘干效果顯著。因此,增加接觸面積應增大物料的拋撒面積。普通烘干機的揚料裝置對物料的拋撒次數少,而且空洞比較多,更多的物料始終處于揚料裝置表面或筒體橫截面的下部,積料厚度深。從這一點看,采用密集交叉和適宜角度布置的新型復合式揚料裝置及X型高效揚料裝置,有利于提高物料的拋撒次數,分散更充分,堆積在每個揚料裝置上的物料少、堆積淺,更多的物料被不斷地拋撒整個截面形成一道道“料幕”,****程度地增大了物料在空中的分布面積和滯空時間,加之適當提高烘干機轉速,也大幅度提高了物料被拋撒的頻率,故而烘干效率更為顯著。
    一般認為烘干的時間越長,物料被烘干的效果越好。在實際生產中,物料的烘干過程主要是在筒體高溫段完成的,隨著物料的不斷推移,水分含量越來越低,介質溫度不斷下降,壓力對平衡方向的反推動作用力度開始加大,進入降速階段后,物料極易出現“回潮”、“反濕”現象,此時應該是盡快將物料排出筒體,而不能一味追求延長物料在筒體內的停留時間。新型組合式物料裝置中采取的分層排布,互不交叉的特點,可以起到擴大“回潮”段的風洞、加快物料排出機外的速度,以消除“回潮”現象。適當的延長時間也是指延長物料在高溫段的停留時間和被拋撒在空中的有效時間。而高溫段的長度取決于熱風爐所提供熱風的能力,和熱風在運行中受到的阻力程度。新型復合式揚料裝置所起的“定點返回”作用,在高溫段長度一定的情況下,可大大延長物料在高溫段的停留時間,將熱效率提升到****程度。同時,阻止了物料脫離揚料空間,竄入到筒體上,磨損筒體,大大延長了烘干機筒體的使用壽命。所以追求在筒體內烘干停留時間不能是無節制的,應該是有針對性的,盲目追求延長時間會加大投資的費用。
    五、收塵系統
    烘干的通風收塵系統為負壓工作,其風量較大,廢氣中的含塵濃度較高,特別是對烘干要求的產量大、水分 < 2% 時,煙氣中的含塵濃度急劇增加,粉塵顆粒也相對偏大。而蒸發的水分全部通過廢氣中進入尾部收塵裝置,廢氣含濕量一般在 15~20% 以上,露點溫度一般高達 42~52 ℃ ,冬季甚至可高于 68~82 ℃, 若燃煤硫含量高,露點溫度還會升高并產生對除塵設備的腐蝕。這些都是增大收塵難度和設備管道磨蝕的直接原因。烘干機含塵廢氣水泥廠常用烘干收塵系統主要有四種工藝。
    (1)采用一級組合旋風收塵器+除塵風機
    這種收塵適用于礦渣、水渣等原料的烘干。選用高效耐磨旋風收塵器作一級收塵,具有處理風量大、抗磨損、結構簡單和投資較低等特點,投資約為其他收塵設備的1/5 。但它依靠重力進行離心分離收塵,收塵效率較低,一般只有78~83% ,用于礦渣烘干的收塵可達到260~320mg/Nm3。
    (2)采用一級JQM抗結露袋式收塵器
    這種收塵對處理含塵濃度高的煙氣最簡單有效。由于拒水防油濾袋具有綜合憎水、耐折、耐磨損等幾種特定性能,加上織物具有的光潔、平整、均勻、極易清灰等特點,能夠非常好的適應對高濃度、濕粘性粉塵的過濾;同時,內部采用分室高壓噴吹清灰方式可徹底解決清灰不完全和二次揚塵現象,并且清灰時間、次數、壓力均可由微機控制,該收塵設備工藝簡單,收塵效果好,如JQM、LFEF 型等收塵器的廢氣排放濃度均能夠達到低于50~60mg/Nm3 。
    (3)一級旋風收塵器+抗結露電收塵器+除塵風機
    這種收塵可用于廢氣中粉塵顆粒比較粗、濕含量過大的粘性物料的烘干收塵,具有效率高、抗高溫、抗粘堵等特點,一般廢氣排放濃度低于130~150mg/Nm3 。如一級收塵器負擔較重,必須適當加大設備的處理能力;另外,烘干原煤時需要加設防爆、防腐、防銹等裝置,而對于高濃度、大風量的含塵煙氣則不宜使用該工藝。
    (4)采用一級旋風收塵器+JQM抗結露袋式收塵器+除塵風機
    如果處理粉塵濃度過高需要一級收塵預收塵可采用這種工藝,這種收塵對處理含塵濃度高的煙氣最簡單有效。由于拒水防油濾袋具有綜合憎水、耐折、耐磨損等幾種特定性能,加上織物具有的光潔、平整、均勻、極易清灰等特點,能夠非常好地適應對高濃度、濕粘性粉塵的過濾;同時,內部采用分室高壓噴吹清灰方式可徹底解決清灰不完全和二次揚塵現象,并且清灰時間、次數、壓力均可由微機控制,該收塵設備工藝簡單,收塵效果好,如 JQM、LFEF 型等收塵器的廢氣排放濃度均能夠達到低于 50~60mg/Nm3 。烘干系統中連接烘干機及收塵器、引風機之間的管道布置,盡量避免水平管道,應盡可能緊湊,以減少管道的壓力損失,同時做好保溫措施,生產中風速控制宜保持為13~18m/s ,并加強鎖風,嚴格控制漏風率,提高收塵效果。 鹽城市鹽富環保烘干研究中心在通過多條烘干生產線改造和新建項目實踐中總結出:選用GXF節能型高溫沸騰爐,配用帶YFHG新型復合式揚料裝置和組合式X型高效揚料裝置的回轉式烘干機的烘干效果,采用順流工藝明顯好于逆流工藝。通過選用優化收塵,保證引風、堵絕漏風、加強保溫等環節上正常運行的前提下,大幅度提高產量達80~90%和終水份可控制在1~2%,煤耗及電耗可降低30~45%。對于目前急需投資烘干生產線及對現有烘干系統進行增產增效改造的水泥廠家一個好選擇。
     
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