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、烘干機的種類及特點
根據(jù)烘干方式的不同,烘干機可以分為:流態(tài)烘干機,回轉(zhuǎn)式烘干機和立式烘干機等。
流態(tài)烘干機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動,從烘干機的喂料端流向出料端。它與沸騰烘干相比,物料尚未達到沸騰狀態(tài),因而具有功率消耗低,電耗少,飛揚損失小等優(yōu)點。流態(tài)烘干機缺點是: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、氣流式烘干機等干燥烘干機械設(shè)備。
回轉(zhuǎn)烘干機是應(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)部通過并進行熱交換,使物料得到烘干。它的特點是對物料的適應(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。缺點是烘干效率較低,設(shè)備機體較大,鋼耗量較多,占地面積較大,投資較高。
立式烘干機是由外置式燃燒爐、主機本體和除塵設(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,通過立式烘干機與潮物料進行熱交換后,經(jīng)除塵設(shè)備排出。該設(shè)備的優(yōu)點是占地面積小、投資少,缺點是: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,造成下部實心滑料盆及滑料盆、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、立式烘干機,它們各有優(yōu)缺點。為了開發(fā)一種適應(yīng)性強,不易堵料,占地面積小,熱效率較高的烘干設(shè)備,江蘇科行集團公司旗下的鹽城水泥粉磨技術(shù)研究所聯(lián)合鹽城工學院共同開發(fā)了雙筒烘干機。
2、工作原理及主要結(jié)構(gòu)
2.1工作原理
雙筒烘干機工作時,物料與熱氣順流從內(nèi)筒的小端進入,在內(nèi),外簡體的螺旋板,揚料板,導流板的作用下,物料被揚起與熱氣流進行熱交換,并沿著內(nèi)錐壁向大端軸向移動,然后進入內(nèi)外筒之間,物料在外筒內(nèi)壁的揚料裝置提升后均勻撒落在內(nèi)錐簡體外壁的導向卸料板上,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、對流并舉。整機的烘干機理先進、科學、合理。
2.2主要結(jié)構(gòu)
雙筒烘干機是一種直接傳熱式的回轉(zhuǎn)式烘干機,
主要是由內(nèi)簡體、外簡體,托輪,輪帶支承裝置、傳動裝置、進料進氣、卸料出氣密封裝置等組成其結(jié)構(gòu)主要有兩大特點:
(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、揚料板和導向卸料板。這一結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是內(nèi)循環(huán)烘干機設(shè)計的一大突破,在保證物料烘干工藝所需時間的前提下,整機長度縮短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。該機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,運行也更為可靠,運轉(zhuǎn)率達95%以上。
3、性能特點
雙筒烘干機在傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式單筒烘干機的結(jié)構(gòu)上進行了大幅度的突破和創(chuàng)新。從烘干機理上看,物料與熱氣流的交換更加充分,各項熱工指標均達國內(nèi)先進水平。
(1)烘干機理科學合理、高效節(jié)能。物料在內(nèi)筒與熱氣流以輻射、對流、傳導形式進行熱交換;物料在外筒熱交換以傳導、對流形式并用,熱效率大大超過單筒烘干機熱效率僅為50%左右的水平。該機的外部表面積比單筒回轉(zhuǎn)式烘干機減少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)獨特的揚料,撒料裝置,使料、氣交換效率更高。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、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)撤位置差來補償時間差而產(chǎn)生的撒料間隙性。通過調(diào)整烘干機的轉(zhuǎn)速使物料脫離揚料板的初始速以及揚料板的角度變化,增大了揚料板裝置的撒料區(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。在軸向上各排揚料板交叉布置,互為補充,避免了“風洞”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。整機長度比單筒烘干機減短約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,運行可靠、運轉(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)速電機調(diào)整簡體轉(zhuǎn)速。根據(jù)入機水分,產(chǎn)量要求,采用適當?shù)霓D(zhuǎn)速,確保下道工序的需求。
4、烘干系統(tǒng)的完善
烘干機使用效果的好壞,不僅體現(xiàn)在本體設(shè)計上的周密、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,使之達到最佳結(jié)合。
4.1風爐的選擇
熱風爐是烘干系統(tǒng)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(zhì)溫度,實際應(yīng)用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,大量冷風帶人爐內(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格,火焰過深,則容易燒壞烘干機內(nèi)部簡體及揚料板,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(zhì)及細度要求嚴格,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。但傳統(tǒng)沸騰爐由于局部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,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)上進行整體改型和優(yōu)化設(shè)計的一種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)濟指標對比見表l,單位容積熱強度對比見表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)
烘干的通風收塵系統(tǒng)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(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入尾部收塵裝置,廢氣含濕量一般在15%以上,露點溫度一般高達40-50℃,冬季甚至可高于70-80℃,若燃煤硫含量高,露點溫度還會升高并產(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收塵器作一級收塵,筒徑—般1540mm,出灰口350mm。具有處理風量大、抗磨損、抗反風和投資較低等特點,投資約為其他收塵設(shè)備的l/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80%-85%,用于礦渣烘干的收塵可達到250~300mg/Nm’,不能達標排放。
(2)一級旋風收塵器+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。其一級收塵器負擔較重,必須適當加大設(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、除塵效率高、排放濃度低等特點,還具有占地面積小、單位面積處理風量大等優(yōu)點。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,可保證長期隨主機設(shè)備運行,除塵器出口排放濃度低于國家規(guī)定的排放濃度,是烘干機粉塵治理的首選設(shè)備。
4.3適合的管道設(shè)計
系統(tǒng)中連接烘干機及牧塵器,引風機之間的管道布置,應(yīng)盡可能緊湊,以減少管道的壓力損失。生產(chǎn)中風速控制宜保持為11~15m/s。
4.4加強鎖風和保溫
加強系統(tǒng)的鎖風和保溫,嚴格控制漏風率,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)實踐的檢驗,不斷完善,已十分成熟,得到了用戶的認可。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,自2001年6月投運以來,設(shè)備連續(xù)六年安全,穩(wěn)定運轉(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18-20t/h,煤耗(標煤)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,烘粘士時,在初水分15%,終水分3%時,臺時達16-18t/h,煤耗(標煤)僅18kg/t干料,電耗2.8kW.h/t。
利用該技術(shù),我們對老式烘干機進行了改造。廣西南寧八鯉制糖公司∮2.4m×18m單筒烘干機,烘糖渣,初水分45%,終水分2%-3%時,原產(chǎn)量6.5t/h,我們對熱風爐、簡體內(nèi)揚料板結(jié)構(gòu)形式進行了較大幅度的改進,改造后臺時達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)保是否達標,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,導致產(chǎn)量低且后面的風機葉輪磨損巨大,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、生爐導致煤耗高,也有的廠家對熱風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、盡量閉爐操作,提高煤炭的燃盡率,減少漏風。
(3)加強日常巡檢,提高運轉(zhuǎn)率。做好減速機、傳動齒輪付的潤滑工作,定期檢查內(nèi)部揚料板的磨損情況,做好相關(guān)地方的密封和鎖風。
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