物料烘干是眾多行業(yè)制備半成品,成品的前提要求,烘干后的物料既便于儲存,也利于下道工序制備時的節(jié)能降耗。
1、烘干機(jī)的種類及特點(diǎn)
根據(jù)烘干方式的不同,烘干機(jī)可以分為:流態(tài)烘干機(jī),回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)和立式烘干機(jī)等。
流態(tài)烘干機(jī)是將顆粒狀的物料在熱氣流的吹動下呈流化床狀態(tài)而進(jìn)行熱交換的。它是一種傳熱效率較高,傳熱速率較快的烘干設(shè)備。呈流化狀態(tài)的物料,可以沿著篦板斜坡運(yùn)動,從烘干機(jī)的喂料端流向出料端。它與沸騰烘干相比,物料尚未達(dá)到沸騰狀態(tài),因而具有功率消耗低,電耗少,飛揚(yáng)損失小等優(yōu)點(diǎn)。流態(tài)烘干機(jī)缺點(diǎn)是:在使用中除塵器布袋磨損較大,篦板使用壽命較短,烘干質(zhì)量對操作的依賴性較大,要求熟練操作等。適用于烘干高水分和水分波動大的物料,富通新能源生產(chǎn)銷售滾筒烘干機(jī)、氣流式烘干機(jī)等干燥烘干機(jī)械設(shè)備。
回轉(zhuǎn)烘干機(jī)是應(yīng)用時間較早,應(yīng)用范圍較廣的一種烘干設(shè)備。它是一個回轉(zhuǎn)圓筒,內(nèi)部布置不同型式的熱交換器,物料和熱氣體從圓筒內(nèi)部通過并進(jìn)行熱交換,使物料得到烘干。它的特點(diǎn)是對物料的適應(yīng)性較好,可以烘干多種水分、粒度(塊狀、粒狀、粉狀)、粘性不同的物料。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,操作可靠,生產(chǎn)能力大,從每小時幾噸到幾十噸,在水泥工業(yè)上用的較多。缺點(diǎn)是烘干效率較低,設(shè)備機(jī)體較大,鋼耗量較多,占地面積較大,投資較高。
立式烘干機(jī)是由外置式燃燒爐、主機(jī)本體和除塵設(shè)備組成,內(nèi)部砌有耐火磚,腹腔有多組散料錐和滑料盆。其工作原理是物料由輸送設(shè)備送入立式烘干機(jī)上部,靠自身重力通過散料錐、滑料盆下降、沉落。燃燒爐產(chǎn)生熱能,通過立式烘干機(jī)與潮物料進(jìn)行熱交換后,經(jīng)除塵設(shè)備排出。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、投資少,缺點(diǎn)是:①初水分較高、物料粘性大造成上部幾層滑料盆易堵塞;②因材質(zhì)不當(dāng),造成下部實(shí)心滑料盆及滑料盆、滑料錐易損燒壞,③烘干質(zhì)量難以控制。
目前最常用的烘干設(shè)備是回轉(zhuǎn)烘干機(jī)、立式烘干機(jī),它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了開發(fā)一種適應(yīng)性強(qiáng),不易堵料,占地面積小,熱效率較高的烘干設(shè)備,江蘇科行集團(tuán)公司旗下的鹽城水泥粉磨技術(shù)研究所聯(lián)合鹽城工學(xué)院共同開發(fā)了雙筒烘干機(jī)。
2、工作原理及主要結(jié)構(gòu)
2.1工作原理
雙筒烘干機(jī)工作時,物料與熱氣順流從內(nèi)筒的小端進(jìn)入,在內(nèi),外簡體的螺旋板,揚(yáng)料板,導(dǎo)流板的作用下,物料被揚(yáng)起與熱氣流進(jìn)行熱交換,并沿著內(nèi)錐壁向大端軸向移動,然后進(jìn)入內(nèi)外筒之間,物料在外筒內(nèi)壁的揚(yáng)料裝置提升后均勻撒落在內(nèi)錐簡體外壁的導(dǎo)向卸料板上,隨著簡體回轉(zhuǎn),沿著外錐壁慢慢流向出料口,最后物料通過卸料處的閃動閥卸出,廢氣則從卸料罩上部排出,經(jīng)除塵后排空。
從物料流程可以看出,物料在被一筒內(nèi)熱氣流直接烘干的同時,又被另一筒內(nèi)的熱量間接烘干,而且低溫的外筒對高溫的內(nèi)筒有隔熱保溫作用。內(nèi)筒里的物料與熱氣體之間熱交換以輻射,對流傳熱為主;而在外筒,熱氣體濕度較高,溫度較低,物料撒落在內(nèi)筒外壁上,其熱交換以熱傳導(dǎo)、對流并舉。整機(jī)的烘干機(jī)理先進(jìn)、科學(xué)、合理。
2.2主要結(jié)構(gòu)
雙筒烘干機(jī)是一種直接傳熱式的回轉(zhuǎn)式烘干機(jī),
主要是由內(nèi)簡體、外簡體,托輪,輪帶支承裝置、傳動裝置、進(jìn)料進(jìn)氣、卸料出氣密封裝置等組成其結(jié)構(gòu)主要有兩大特點(diǎn):
(l)筒體由兩個同一軸線的內(nèi),外筒組成。內(nèi)筒體為圓錐形筒體,外簡體是由法蘭螺栓固定聯(lián)接的兩個半圓組成的直簡體。在兩個簡體壁上分別配置專用螺旋板、揚(yáng)料板和導(dǎo)向卸料板。這一結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是內(nèi)循環(huán)烘干機(jī)設(shè)計(jì)的一大突破,在保證物料烘干工藝所需時間的前提下,整機(jī)長度縮短40%,筒體空間充分被烘干物料與熱煙氣熱交換,避免高溫氣流熱量的直接流失,也減少外部散熱的損失,并解決了內(nèi)、外筒體壁上揚(yáng)料板的檢修問題。
(2)筒體的支承和傳動裝置做了較大的改進(jìn)。該機(jī)采用外徑較大的輪帶、托輪支承;傳動采用邊緣傳動,使安裝、操作極為簡便,運(yùn)行也更為可靠,運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)95%以上。
3、性能特點(diǎn)
雙筒烘干機(jī)在傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式單筒烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了大幅度的突破和創(chuàng)新。從烘干機(jī)理上看,物料與熱氣流的交換更加充分,各項(xiàng)熱工指標(biāo)均達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平。
(1)烘干機(jī)理科學(xué)合理、高效節(jié)能。物料在內(nèi)筒與熱氣流以輻射、對流、傳導(dǎo)形式進(jìn)行熱交換;物料在外筒熱交換以傳導(dǎo)、對流形式并用,熱效率大大超過單筒烘干機(jī)熱效率僅為50%左右的水平。該機(jī)的外部表面積比單筒回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)減少30%以上,并且外筒對內(nèi)筒有保溫隔熱作用,外筒表面溫度低,熱損失少。
(2)獨(dú)特的揚(yáng)料,撒料裝置,使料、氣交換效率更高。進(jìn)料端采用正向螺旋揚(yáng)料板,使揚(yáng)料板預(yù)熱后,順利進(jìn)入烘干階段。這種揚(yáng)料裝置能使物料沿軸向呈“波浪”形式向前“蠕動”。整套揚(yáng)料裝置具有一定的導(dǎo)向、均流、阻料等功能,不但提高了物料的拋撒均勻性、增加了物料滯留時間和物料的翻轉(zhuǎn)次數(shù),而且裝置中每一組揚(yáng)料板在徑向位置上有一定角度的錯開,組合。通過其角度的變化,內(nèi)撤位置差來補(bǔ)償時間差而產(chǎn)生的撒料間隙性。通過調(diào)整烘干機(jī)的轉(zhuǎn)速使物料脫離揚(yáng)料板的初始速以及揚(yáng)料板的角度變化,增大了揚(yáng)料板裝置的撒料區(qū)域及拋撒的均勻性,使物料在簡體截面上呈現(xiàn)“瀑布”狀下落。在軸向上各排揚(yáng)料板交叉布置,互為補(bǔ)充,避免了“風(fēng)洞”和“階梯撒料”現(xiàn)象,從而大幅度提高烘干效率。
(3)長度縮短,有利于工藝布置。整機(jī)長度比單筒烘干機(jī)減短約40%以上,從而減少廠房的建筑面積,節(jié)約工程投資,也更適合于老廠改造。
(4)采用物料與熱氣流順流烘干工藝,適用范圍廣。它能適應(yīng)粘土、煤、礦渣、鐵粉等各種原材料的烘干,也適用于冶金,化工等部門的各種散狀物料的烘干。
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。整機(jī)水平布置,采用托輪支承傳動,使設(shè)備安裝方便、操作簡單,運(yùn)行可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)率更高。
(6)自動溫度監(jiān)控系統(tǒng)。使操作更加便捷。
(7)采用調(diào)速電機(jī)調(diào)整簡體轉(zhuǎn)速。根據(jù)入機(jī)水分,產(chǎn)量要求,采用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速,確保下道工序的需求。
4、烘干系統(tǒng)的完善
烘干機(jī)使用效果的好壞,不僅體現(xiàn)在本體設(shè)計(jì)上的周密、通盤考慮,如較低的熱損失、料氣的充分交換;還要考慮系統(tǒng)中的眾多因素,使之達(dá)到最佳結(jié)合。
4.1風(fēng)爐的選擇
熱風(fēng)爐是烘干系統(tǒng)的熱量來源。熱風(fēng)爐熱效率高低取決于熱煙氣的輸入量和介質(zhì)溫度,實(shí)際應(yīng)用中熱風(fēng)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(jìn)煤、清渣,工人勞動強(qiáng)度大,大量冷風(fēng)帶人爐內(nèi),燃燒過程不穩(wěn)定、爐內(nèi)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。
噴燃式煤粉爐:對火煙深度控制要求嚴(yán)格,火焰過深,則容易燒壞烘干機(jī)內(nèi)部簡體及揚(yáng)料板,甚至改變物料的物性;過短,則煙氣進(jìn)入烘干機(jī)的溫度不足,烘干能力變差。此外,對煤質(zhì)及細(xì)度要求嚴(yán)格,燃燒不穩(wěn)定,操作難度大。
沸騰爐:它介于層燃和懸浮狀燃燒之間,燃燒時呈沸騰狀態(tài),具有強(qiáng)化燃燒、傳熱效果好、結(jié)構(gòu)簡單,可燃燒劣質(zhì)燃料等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)沸騰爐由于局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,直角部分多,使用壽命短,爐內(nèi)易結(jié)渣,渦流現(xiàn)象嚴(yán)重,煤耗較高,燃燒溫度偏低。
節(jié)煤型高溫沸騰爐:是我公司在傳統(tǒng)沸騰爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體改型和優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種KF新爐型。其采用小爐床整體框架結(jié)構(gòu),爐床容積較常規(guī)縮小,爐體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固,大大提高了爐體的使用壽命和單位容積熱強(qiáng)度,減少了尖銳直角,降低了結(jié)渣頻率,能夠在原有沸騰爐的基礎(chǔ)上節(jié)煤40%~60%,爐溫大幅度提升并可自由控制,進(jìn)一步放寬了對劣質(zhì)煤的適應(yīng)程度。幾種爐型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表l,單位容積熱強(qiáng)度對比見表2。
4.2后繼除塵器的配備
4.2.1烘干除塵的工況及煙氣性質(zhì)
烘干的通風(fēng)收塵系統(tǒng)為負(fù)壓工作,其風(fēng)量較大,廢氣中的含塵濃度較高,特別是對烘干要求的產(chǎn)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(fā)的水分全部通過廢氣中進(jìn)入尾部收塵裝置,廢氣含濕量一般在15%以上,露點(diǎn)溫度一般高達(dá)40-50℃,冬季甚至可高于70-80℃,若燃煤硫含量高,露點(diǎn)溫度還會升高并產(chǎn)生酸腐蝕。這些都是增大收塵難度和設(shè)備管道磨蝕的直接原因。烘干機(jī)含塵廢氣特性見表3。
4.2.2水泥廠常用烘干收塵系統(tǒng)
(l)采用一級旋風(fēng)收塵器。這種收塵適用于礦渣,碎石等原料的烘干。選用鑲有剛玉混凝土襯里的高效耐磨旋風(fēng)收塵器作一級收塵,筒徑—般1540mm,出灰口350mm。具有處理風(fēng)量大、抗磨損、抗反風(fēng)和投資較低等特點(diǎn),投資約為其他收塵設(shè)備的l/5。但它依靠重力進(jìn)行離心分離收塵,收塵效率較低,一般只有80%-85%,用于礦渣烘干的收塵可達(dá)到250~300mg/Nm’,不能達(dá)標(biāo)排放。
(2)一級旋風(fēng)收塵器+組合電收塵器。這種收塵可用于廢氣中粉塵顆粒比較粗、濕含量過大的物料的烘干收塵,具有效率高、抗高溫、抗粘堵等特點(diǎn)。其一級收塵器負(fù)擔(dān)較重,必須適當(dāng)加大設(shè)備的處理能力;另外,烘干原煤時需要加設(shè)防爆、防腐,防銹等裝置,而對于高濃度、大風(fēng)量的含塵煙氣則不宜使用該工藝,一般廢氣排放濃度低于150mg/Nm3。
(3)采用一級HPC型行噴脈沖袋式收塵器。HPC型烘干機(jī)專用行噴脈沖袋式除塵器是我公司開發(fā)研制的新型脈沖袋式除塵器,專用于烘干機(jī)的粉塵治理。它吸收了氣箱脈沖和管式噴吹除塵器的清灰技術(shù),不但具備氣箱脈沖除塵器的清灰能力強(qiáng)、除塵效率高、排放濃度低等特點(diǎn),還具有占地面積小、單位面積處理風(fēng)量大等優(yōu)點(diǎn)。該除塵器采用了大量的新技術(shù)及高品質(zhì)的零部件,其適應(yīng)性、使用可靠性及自動化程度大大提高,可保證長期隨主機(jī)設(shè)備運(yùn)行,除塵器出口排放濃度低于國家規(guī)定的排放濃度,是烘干機(jī)粉塵治理的首選設(shè)備。
4.3適合的管道設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中連接烘干機(jī)及牧塵器,引風(fēng)機(jī)之間的管道布置,應(yīng)盡可能緊湊,以減少管道的壓力損失。生產(chǎn)中風(fēng)速控制宜保持為11~15m/s。
4.4加強(qiáng)鎖風(fēng)和保溫
加強(qiáng)系統(tǒng)的鎖風(fēng)和保溫,嚴(yán)格控制漏風(fēng)率,減少熱損失,提高收塵效果。
5、應(yīng)用
該設(shè)備自2001年投入市場以來,歷經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn),不斷完善,已十分成熟,得到了用戶的認(rèn)可。四川南江水泥公司的∮2.4m×8.3m雙筒內(nèi)循環(huán)回轉(zhuǎn)烘干機(jī),自2001年6月投運(yùn)以來,設(shè)備連續(xù)六年安全,穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),從未發(fā)生故障。烘頁巖時,在初水分l8%,終水分2%-3%時,臺時達(dá)18-20t/h,煤耗(標(biāo)煤)僅17kg/t干料。
甘肅武山水泥廠,自2002年4月使用我公司生產(chǎn)的∮2.4m×8.3m雙筒內(nèi)循環(huán)回轉(zhuǎn)烘干機(jī),烘粘士時,在初水分15%,終水分3%時,臺時達(dá)16-18t/h,煤耗(標(biāo)煤)僅18kg/t干料,電耗2.8kW.h/t。
利用該技術(shù),我們對老式烘干機(jī)進(jìn)行了改造。廣西南寧八鯉制糖公司∮2.4m×18m單筒烘干機(jī),烘糖渣,初水分45%,終水分2%-3%時,原產(chǎn)量6.5t/h,我們對熱風(fēng)爐、簡體內(nèi)揚(yáng)料板結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了較大幅度的改進(jìn),改造后臺時達(dá)11~12t/h,電耗下降了30%,綜合效益顯著。
6注意的問題
(1)除塵設(shè)備必不可少。在烘干系統(tǒng)中,收塵設(shè)備不僅是除塵設(shè)備,而且是工藝設(shè)備;有無除塵設(shè)備不僅關(guān)系排塵環(huán)保是否達(dá)標(biāo),而且關(guān)系產(chǎn)量高低。有的廠家為了降低成本未上除塵設(shè)備,導(dǎo)致產(chǎn)量低且后面的風(fēng)機(jī)葉輪磨損巨大,有的不足10天就要換一付葉輪,維修成本較高。
(2)生產(chǎn)組織、熱風(fēng)爐的操作對煤耗影響較大。煤耗的高低不僅受出口煙氣的溫度、系統(tǒng)的保溫減少熱散失、煤炭的燃盡度等有關(guān),而且與生產(chǎn)組織、熱風(fēng)爐的操作有關(guān)。有的廠家?guī)烊菪?,?jīng)常斷續(xù)生產(chǎn),烘一個班停幾天,經(jīng)常熄爐、生爐導(dǎo)致煤耗高,也有的廠家對熱風(fēng)爐的操作掌握不得要領(lǐng),要針對不同爐型(沸騰爐、噴煤爐、燃油爐等)采用不同的方法,抓住要點(diǎn)、盡量閉爐操作,提高煤炭的燃盡率,減少漏風(fēng)。
(3)加強(qiáng)日常巡檢,提高運(yùn)轉(zhuǎn)率。做好減速機(jī)、傳動齒輪付的潤滑工作,定期檢查內(nèi)部揚(yáng)料板的磨損情況,做好相關(guān)地方的密封和鎖風(fēng)。
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