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錘式烘干工藝在高濕磷石膏干燥中應用
1? 前言
近幾年來,我國經(jīng)濟發(fā)展速度很快,人們對能源利用環(huán)境保護改善生存條件,提出了更高的要求。其中固體廢棄物的綜合利用越來越受到人們的重視。建材工業(yè)是固體廢渣利用重要領域,它的利用不但解決企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題,在一定程度上也補充我國資源匱乏,這對構建循環(huán)經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。
常見濕渣種類很多,主要有火力發(fā)電廠的濕排粉煤灰與脫硫石膏、化工廠的電石渣、磷石膏、鈦石膏煉鋁廠的赤泥以及污水處理廠的污泥等。這些濕排的廢渣都有一個共同特點:含水量波動很大,顆粒細,容重輕,這對運輸、儲存、計量帶來不便,利用比較困
2、難。為此,必須在使用前,對這些濕渣進行預加工處理(除直接利用外)——烘干。
2?????? 濕渣用傳統(tǒng)回轉烘干機干燥難點。
2.1? 輸送及喂料、計量困難。
???? 濕渣水分波動很大,基本呈“泥漿”或“牙膏”狀態(tài),不容易送入烘干機內。在輸送過程中無法儲存及計量、喂料,進入烘干機后,極易出現(xiàn)堆料和粘堵現(xiàn)象。
2.2??????? 水分蒸發(fā)慢,能耗高、產量低。
濕渣從20—80%含水量,在烘干機內蒸發(fā)終水分應達到2—5%的控制要求,一般采用回轉烘干機工藝是很難做到的。
2.3??????? 收塵設備容易堵塞,生產困難,運轉率低。
由于濕渣水分需由烘干機內蒸發(fā),產生水蒸氣后,再經(jīng)收塵
3、器風機排入大氣。由于被蒸發(fā)水氣中含塵濃度很高,固體顆粒很細、很輕,這對收塵器的選擇及對生產技術操作參數(shù)提出了更高的要求。
要解決上述難點,就必須從工藝設計、設備選型來實現(xiàn)。
3?????? 濕渣干燥過程的工藝設計及設備選型的理論基礎。
3.1??????? 理論依據(jù)
濕渣的干燥過程是通過加熱、蒸發(fā)、水分被汽化,擴散到四周煙氣中,從而得到干燥。要達到快速干燥,首先要解決濕渣在高濕含量廢氣環(huán)境下蒸發(fā)速度問題,而干燥速度與加熱氣體溫度高低和濕渣水分大小有關(圖1)
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?? 熱氣流溫度與物料含濕量蒸發(fā)關系圖? (圖1)
從圖1可知,干燥速度及效率高低,取決于熱氣
4、流溫度和濕料水分的大小。
3.1.1?? ?提高干燥速度及效率的途徑。
3.1.1.1??????? 熱源供給要有較高溫度和足夠熱量保證。
3.1.1.2??????? 濕渣與熱煙氣接觸時間適宜,才能達到水分蒸發(fā)量的要求。
3.1.1.3??????? 濕渣與熱煙氣接觸面積要大,混合均勻,才能達到水分蒸發(fā)快的要求。
從以上的分析,要保證干燥指標(產、質量)的實現(xiàn),就應該做到:在生產中科學設計工藝;合理選型烘干系統(tǒng)的設備;制訂經(jīng)濟適用的操作參數(shù)和技術指標。
3.2??????? 生產工藝(以磷石膏干燥為例)
磷石膏烘干生產工藝由三部分組成。即:供熱、烘干、干渣收集與廢氣處理。生產
5、流程的各部分是有機地結合,并發(fā)揮最佳效果。其工藝流程如下:
3.2.1?? 錘式烘干工藝特點。
3.2.1.1 工藝新穎、生產簡單、投資省,特別是土建費用很低。
3.2.1.2 工藝設備選型科學、合理、經(jīng)濟。
3.2.1.3 機械化、自動化程度高,且操作方便,維修、運行費用少。
3.2.1.4 生產全過程注重環(huán)保和節(jié)能。
3.3??????? 熱量的供給(熱風爐)
烘干系統(tǒng)中熱風爐是為烘干機提供穩(wěn)定熱源的主要設備。爐子的選擇不但影響烘干效率,也影響能耗。
熱風爐有多種爐型:層燃式手燒爐、機械鏈條爐、噴燃式煤粉爐和高溫節(jié)煤沸騰爐,其中高溫節(jié)煤沸騰爐是由普通沸騰爐改進而來,爐子性能
6、得到更大發(fā)揮,具有很多的優(yōu)點,得到廣泛應用。生產中選用GXDF-3.0沸騰爐。
3.3.1???? 高溫節(jié)煤沸騰爐的優(yōu)點。
3.3.1.1??? 煤種適應面廣。不僅適用于熱值>6000cal/kg的優(yōu)質煤。無煙煤也可全部燃燒。熱值<3000cal/kg劣質煤或煤矸石、爐渣、焦碳碎粒等均可燃燒。
3.3.1.2??? ??沸騰層傳熱效率高。沸騰段容積熱力強度高于噴煤粉爐4-5倍、鏈條爐的6-8倍。
3.3.1.3??? 燃燒溫度高。煤粒在爐中呈沸騰狀態(tài),正常燃燒溫度為800-1000℃。
生產操作參數(shù)(平均值)?????? 表2
技術操作參數(shù)
單? 位
數(shù)? 據(jù)
正常燃燒溫度
7、
℃
900-1000
風箱靜壓力
kpa
68.6
燃燒后灰渣含碳量
%
2-4
燃燒低位熱值
Kcal/kg
<3200
燃料粒度
mm
平均3.6
爐膛風速
m/s
0.9-1.0
3.3.1.4??? 自動化程度高。容易掌握被烘干濕渣出料水分,操作系統(tǒng)采用熱工儀表和微機連鎖監(jiān)控。溫度、煤耗、煙氣粉塵濃度、NOX 和SOX含量等主要參數(shù)以及風機的風量、風壓、廢氣濕度均通過監(jiān)控、記錄、顯示、為生產提供操作依據(jù)。
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3.3.2?????? 生產操作技術參數(shù)(見表2)
從表2看出:生產控制技術參
8、數(shù)經(jīng)濟、合理、科學。
3.3.2.1???????? 風箱靜壓在68.6kpa左右。說明鼓入高壓空氣? 過剩系數(shù)高,形成富氧煅燒,燃燒條件好。
3.3.2.2??? 爐膛風速為0.9-1.0m/s,該風速控制適宜。在持續(xù)高溫狀態(tài)下,具有一定負壓氛圍,通風條件好。
3.3.2.3??? 在煤低熱值情況下,爐的正常燃燒溫度可達900-1000℃,灰渣含碳量為2-4%,燃盡率好,節(jié)煤。
實踐證明:高溫節(jié)煤沸騰爐比普通沸騰爐煤的燃盡率高50%,降低煤耗60%-80%,增產80%-100%,提高壽命一倍以上。
3.4???????? 濕渣的烘干設備。
先進的烘干設備要求有較高熱效率,也要有良
9、好的烘干環(huán)境和生產輔助設備,錘式烘干機就具備這樣條件,適合濕渣的烘干,本工藝選用HFD-50。750×700m/m錘式烘干機(見圖2)
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HFD-50錘式烘干機結構圖(圖2)
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3.4.1?? 設備特點
3.4.1.1??? ??設備自重輕,干燥性能滿足高濕輕質物料要求,使用維護方便、運行可靠。
3.4.1.2??? ??具有很高的單位容積蒸發(fā)強度,這就決定了它外型尺寸小,其蒸發(fā)強度高達250-300Kg/m.h。此值數(shù)倍于回轉烘干機(20-25 Kg/
10、m3.h)
3.4.1.3??? ??機體有較低的流體阻力,實測阻力損失只有2.94-4.9kpa,因此因流體阻力消耗功率甚微。
3.4.2?? 結構性能
機器由電機直接傳動,它由機體及轉子2部分組成:機體內部設有兩處前后擋料板,當濕料入進機體內,被受到960r/min高速旋轉的板錘打擊向上與熱氣體充分混合,并隨著熱氣體流動,這時受到前后擋料板阻隔,使氣體折向流動,濕料又被板錘反向打擊。這樣就得到較長時間熱交換,維持很高的蒸發(fā)速度。出料水分的大小,由前后擋料板上下調節(jié)控制。
3.4.3???? ?HMD-50錘式烘干機技術規(guī)范與生產操作技術參數(shù)
技術規(guī)范與技術參數(shù)對比數(shù)據(jù)?? ???
11、?表3
技術參數(shù)
單位
設備技術規(guī)范數(shù)據(jù)
生產操作指標
入機煙氣溫度
℃
<1200
800-900
生產能力
T/H
50
50-60
最大進料粒度
mm
<100
粉狀
出料粒度
mm
<1-1.5
粉狀
轉子線速度
m/s
37.0
37.0
電機型號.功率
Kw
JO3250-4? 55KW
55.0
重量
T
8.635
8.635
外形尺寸
長×寬×高mm
1950×1260×2905
/
入機濕渣水分
%
<30
20-30
標準單位煤耗
Kg/t
∕
13-16
單位電耗
Kwh/t
12、∕
1-1.2
從表3看出:
3.4.3.1??????? 設備自身的優(yōu)勢凸出。
?? ——自重輕,結構簡單、價格低。
?? ——轉子轉速快,電機與機體直聯(lián),操作維修方便,運行費用少。
3.4.3.2??????? 生產操作技術參數(shù)先進。
?——產量高、功率小、電耗、煤耗低、加工成本低。
——設備外形不大,廠房面積小,工藝簡單、土建投資很少。
——進、出的水分及煙氣溫度差都比較大,說明傳熱速度快,熱效率高。
3.5??????? 干料的收集與廢氣處理
濕渣干燥后,干粉在風速及負壓相對較大的狀態(tài)下,隨風抽入收塵器,因此,收塵器的負荷相當大,100%干料需在收塵器內產生。合理
13、選擇收塵方案及技術參數(shù)是保證收塵效果得關鍵。為此,工藝中采用二級除塵。
3.5.1? 一級除塵采用高效∮5500旋風收塵器,雖然收塵效率只有50-60%,但對于高溫廢氣中粉塵顆粒細、濃度高,濕含量大采用這種收塵器比較適宜。高效旋風除塵器具有耐溫(≤350℃)保溫性能、低阻力處理風量大等優(yōu)點。特別是錐體底部帶有反射屏,防止氣流將已分離粉塵重新?lián)P起。排風管道要向下方(底灰方向)延長。這樣可使風速加快,強化旋渦分離效果。
3.5.2? ?二級除塵采用PPW96-2×8箱式脈沖袋式收塵器,對于高溫、高濕、高濃度的煙氣,采用上述過濾收塵方法是最簡單的。
箱式脈沖收塵器清灰是用空氣多點噴吹和反吹方法
14、,在各室之間依次輪流清灰,清灰時間次數(shù)、壓力均由微機程控。分室靜態(tài)清灰方式,徹底解決了清灰不完全和二次揚塵現(xiàn)象。
??? 機內濾袋是采用類玻纖濾料,它憎水、耐折、耐溫等優(yōu)點,其織物光潔、平整、均勻、極易清灰等特點,成為過濾高濃度、高溫度、高濕度粉塵理想濾料。
3.5.3???????? 收塵系統(tǒng)生產操作技術參數(shù)? ???????????????表4
一級收塵
∮5500高效旋風收塵器
廢氣溫度
℃
380-320
廢氣含塵濃度
Mg/NM3
250-300
廢氣水分
%
16-25
露點溫度
℃
50-60
二級收塵
PPW96-2×8箱式脈沖收塵器
處理
15、風量
M3/H
95000-
過濾風速
m/min
1.0-1.2
過濾面積
㎡
1440
收塵器室數(shù)
個
16
濾袋條數(shù)
條
1536
收塵器阻力
Pa
1500-1700
出口含塵濃度
m g/ NM3
<50
操作壓力
kPa
-6—+2.5
??? 從表4可知,生產操作技術參數(shù)科學,能很好的解決系統(tǒng)防結露問題。需要說明的是:上述的二級除塵,雖然能夠有抗結露能力,但只能適應廢氣含濕量<30%。熱氣流溫度需達900-1100℃。為避免產生結露,烘干機廢氣溫度高于露點溫度20℃-30℃。廢氣排放溫度應控制在100℃以上。收塵器處理風量較正常狀態(tài)
16、增加20-25%,過濾風速控制在0.8-1.2m/min,高溫沸騰爐要能夠保持供熱溫度相對穩(wěn)定。
4.結束語
4.1隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,廢渣的產生有其必然性,而工業(yè)廢渣數(shù)量龐大、種類繁多、成分復雜,特別是高濕質輕的廢渣就更難處理。? 若這些高濕渣轉化加工利用,綜合治理與環(huán)境保護密不可分。對其進行必要的烘干能更廣泛地成為有用資源,我們必須樹立科學發(fā)展觀,用廢渣開發(fā)循環(huán)經(jīng)濟來推動節(jié)能與環(huán)保指標落實。
4.2 由于高濕廢渣存在烘干與收塵的難點,這對推廣和應用帶來阻滯,但通過事實證明:只要認真分析其生產工況條件,科學設計生產工藝;合理適宜地選擇供熱烘干與收塵設備;確定經(jīng)濟適用操作工藝參數(shù),抓好“溫度、清灰、保溫、漏風”四個關鍵環(huán)節(jié),解決烘干利用與粉塵污染是能做到的。?
目前,高濕輕質廢渣經(jīng)烘干處理后,可直接作為原材料使用,具有社會效益,環(huán)保效益和經(jīng)濟效益,有良好的發(fā)展前途。
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專心---專注---專業(yè)