高濕工業(yè)廢渣通用烘干新工藝新設備
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1前言
面對如此眾多的廢渣，我們不可能全部進行研究，必須有重點地進行突破，找出有代表性難度的廢渣進行研究，找出其中的異同，將研究成果綜合應用于其他廢渣，為此，根據(jù)我們的多年烘干研究經(jīng)驗和各種物料的分析比較，選擇了濕排粉煤灰作為典型物料進行重點突破［1］。
2.1高濕工業(yè)廢渣烘干的重難點分析
本文以濕排粉煤灰作為典型，分析高濕工業(yè)廢渣的特點。高濕工業(yè)廢渣極高的含水率會導致在水泥生產(chǎn)的烘干工藝流程中產(chǎn)生以下難題：（1）物料輸送的難題。由于工業(yè)廢渣常常具有較高的含水率，物料基本上呈“泥漿”狀，因此在整個系統(tǒng)中的運送會極其困難，較難將這些高濕物料送入系統(tǒng)中的各烘干設備，同時前期設計的過程中難以提前準確算出給料量。而這些進入烘干機后的具有極高濕度的工業(yè)渣，由于自身的物理化學性質，會以極慢的速度在設備中流動，進而產(chǎn)生嚴重的粘堵的情況，使整個系統(tǒng)的產(chǎn)量大幅下降。（2）水分揮發(fā)效率低且能源消耗高。高濕工業(yè)渣內所含的水在烘干機內升溫由液態(tài)水轉化為蒸氣，在該換熱-蒸發(fā)進行的過程中，高濕物料溫度逐漸降低，四周氣體的濕度升高，因此水蒸汽氣體分子運動速度變慢，從而使物料表面水的揮發(fā)速率降低。只有向烘干機內源源不斷供應高溫干燥熱煙氣，才能保證高濕粉煤灰在烘干過程中維持較高的水分蒸發(fā)速率，能耗也由此提高。（3）熱風溫度和風速較高。由于高濕廢渣的物化性能，干燥高濕物料時需要供熱系統(tǒng)持續(xù)供應高溫熱煙氣（850～1050℃），同時，要使水汽蒸發(fā)產(chǎn)生高濕氣體迅速完成熱交換同時將干燥后的物料快速排出，必需保證熱風溫度以及系統(tǒng)的風速，由此系統(tǒng)耗能也有所提升，產(chǎn)生燃料的實際使用效率。（4）干化廢氣處理。由于部分高濕廢渣的在運輸、預處理、干化等工藝中，本身較細較輕的特點，如何在工藝環(huán)節(jié)中進行粉塵處理和達標排放，直接影響到廠區(qū)的工礦環(huán)境，直接影響到周邊的自然環(huán)境，這是我們研發(fā)的一個重點。為了攻克這些重難點，滿足愈來愈大的高濕工業(yè)廢渣和含熱值廢渣的處理需求，我們經(jīng)過認真調研，反復論證，認為有必要研制出一整套專業(yè)化、系統(tǒng)化、系列化的高濕工業(yè)廢渣和含熱值廢渣的處理處置工藝及裝備，以滿足亟待解決的各種工業(yè)廢渣和含熱值廢渣的綜合利用要求。
2.2總體技術方案和技術路線
分析高濕工業(yè)廢渣及褐煤烘干處理的難點：含水率偏高易粘堵；一般烘干處理時蒸發(fā)速率低、熱耗高；高濃度、高濕含量粉塵尾氣的收塵難度大。針對這些難點，創(chuàng)新研發(fā)專用烘干工藝及裝備。技術路線為：高溫工業(yè)廢渣從原產(chǎn)地運輸至原料堆棚存放（便于排外在水分）-皮帶輸送及-過渡倉-變頻調速皮帶秤計量喂料-防堵強制喂料裝置-特制大口徑耐熱鋼下料裝置-靜態(tài)懸浮式烘干機-在攪拌葉片和熱風的雙重作用下物料被反復打散、拋撒、物料在烘干機內處于懸浮狀態(tài)，全部表面積均可與熱風進行熱交換，從而使物料中大部分外含水被迅速蒸發(fā)去除。經(jīng)過一級靜態(tài)懸浮式烘干后的物料直接進入氣流式風動烘干機內，物料再次經(jīng)過熱風爐烘烤至要求的水分后由風帶出烘干膛外，再由抗結露耐高溫袋式收塵器收集后送至堆存庫。根據(jù)工藝設想和方案，擬采用如下烘干工藝流程，核心內容有兩點：一是進行分段烘干，二是開發(fā)全新的動態(tài)階梯式烘干機和氣流風動烘干機。一級烘干利用動態(tài)階梯式烘干機進行烘干，烘干至半成品，進入下一級烘干工藝，動態(tài)階梯式烘干機的廢氣通過袋式除塵器進行過濾收塵，然后排入大氣中。半成品進入氣流風動式烘干機進行氣流風動烘干，烘干后的成品進入成品庫庫，廢氣通過袋式除塵器進行過濾收塵，然后排入大氣中。在這個工藝中，動態(tài)階梯式烘干機和氣流風動式烘干機需要進行全新的研發(fā)，主要是要大幅提高蒸發(fā)強度，利用兩種不同的烘干機理進行干化，彌補單一烘干主機的固有的一些缺點。
2.3主機設備研發(fā)
2.3.1動態(tài)階梯式烘干機的研發(fā)動態(tài)階梯式烘干機是專為高濕物料的烘干而研發(fā)的，組成部分包括機體（分為幾個階梯室）、進風口、進料口、破碎防粘葉片、揚料攪拌葉片、活頁調節(jié)板，出料口、出風口。高濕物料（呈泥團狀，或者是壓濾后的濾餅）在撥擾器的輔助下由進料口進入機體內，被下面設置的破碎防粘葉片破碎打散，在高溫熱風中迅速烘干結殼，有效避免了機體內發(fā)生粘堵。物料隨后被多組揚料攪拌葉片反復揚起拋灑，階梯式的布置方式在機內形成一個不斷接料、揚料、向前輸送的連續(xù)作業(yè)，使物料大部分時間懸浮在熱風中，獲得更大的表面積與熱風進行充分的接觸和換熱，迅速烘干物料。機體內部熱風與物料沿相同方向移動，并通過活頁擋板改變熱風的路徑，增加熱風的湍流，進一步增加接觸和對流。設備優(yōu)點：烘干效率高，能耗低，處理量大，占地面積小。可廣泛用于各類高濕工業(yè)廢渣和高水分褐煤等高濕物料的烘干處理。
2.3.2高粘物料活化器的研發(fā)高濕物料在進入烘干設備時，基于本身的極高的含水率，非常容易出現(xiàn)在某些部位堵料，粘滯的情況，因此，研發(fā)一套具有針對性的下料輔助裝置是極有必要的。對于普通濕度較低的物料，采用常規(guī)下料管下料并無問題，但是對于高水分的污泥、褐煤、粉煤灰等物料，極易在圓管內壁發(fā)生粘接現(xiàn)象，時間一長，容易堵塞下料管，造成喂料不暢或堵料現(xiàn)象。設計了一個物料活化器，減速電機通過一個軸承回轉結構，帶動轉盤以一定速度旋轉，轉盤上安裝有6根強度剛度合適的鋼絲繩，設備運轉時，鋼絲繩不斷高速回轉，強制高濕物料快速通過下料座，解決了下料時的粘堵問題。本設備的設計重難點是強制下料機構的轉速和長度。經(jīng)分析優(yōu)化改型，在實際現(xiàn)場使用過程中達到了最理想的喂料效果。
3總結
通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)比對，針對高濕工業(yè)廢渣研發(fā)的動態(tài)階梯式烘干機+氣流風動式烘干機雙段烘干新工藝比傳統(tǒng)回轉式烘干+復合揚料裝置的產(chǎn)量略有提高，幅度大約在5％左右，通過計算，能耗約有10％的降低，最大的優(yōu)勢是能節(jié)約場地，所需烘干機房總體長度能縮減50％左右，達到了預期目標，為后續(xù)烘干工藝的進一步優(yōu)化研究奠定了基礎。
參考文獻
［1］楊剛，劉恩睿，石雅軍，等.高濕輕質廢渣的烘干處理及工藝設備特點分析［J］.中國水泥，2010（9）：146-149.
作者：李鶴 單位：中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
