振動流化床出口物料溫度偏高的原因及整改措施

萬本軍，婁倫武，白付明，李 策

(貴州西洋實(shí)業(yè)有限公司 貴州息烽 551107)

貴州西洋實(shí)業(yè)有限公司(以下簡稱貴州西洋公司)是全國最大的硫基復(fù)合肥生產(chǎn)基地，僅復(fù)合肥生產(chǎn)車間就有3個，共計(jì)6條生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達(dá)到800 kt/a，全部采用噴漿造粒工藝。配套的6臺振動流化床均由同一企業(yè)供貨，其中一車間振動流化床規(guī)格為1.8 m×5.0 m，二車間和三車間的振動流化床規(guī)格為2.0 m×6.8 m。出造粒機(jī)的肥料經(jīng)篩分后進(jìn)入振動流化床，以進(jìn)一步降低肥料溫度并除去粉塵，然后經(jīng)成品篩除去粒度不合格的顆粒，最后經(jīng)包裹機(jī)包裹后進(jìn)入成品包裝系統(tǒng)。

由于所選用的振動流化床存在設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致其出口物料溫度偏高。當(dāng)環(huán)境溫度在30 ℃左右、流化床進(jìn)口物料溫度在80 ℃左右及產(chǎn)量約15 t/h時，振動流化床出口物料溫度經(jīng)常達(dá)到50 ℃左右，增大了復(fù)合肥結(jié)塊的可能性。為了解決振動流化床出口物料溫度偏高的問題，分別從設(shè)計(jì)、安裝、操作等方面分析原因，并進(jìn)行了有針對性的改造。

1 工作原理

振動流化床就是將機(jī)械振動施加于流化床上，工作時由振動電動機(jī)提供激振力，使物料在空氣分布板上跳躍前行，同時與分布板下方送入的冷風(fēng)接觸，從而實(shí)現(xiàn)物料的冷卻。下箱體為床層提供了一個穩(wěn)定的具有一定壓力的風(fēng)室，通過對引風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，使上箱體中物料上部保持微負(fù)壓，維持良好的冷卻環(huán)境并防止粉塵外泄。操作時，物料經(jīng)給料器均勻連續(xù)地加入到振動流化床中，物料落至分布板上后，在激振力和經(jīng)空氣分布板均布的冷氣流的雙重作用下，物料呈懸浮狀態(tài)與冷氣流均勻接觸。通過調(diào)整給料量、振動參數(shù)以及風(fēng)壓、風(fēng)速后，物料床層就可形成均勻的流化狀態(tài)，達(dá)到冷卻物料的目的[1]。

2 振動流化床的特點(diǎn)

(1)由于施加激振力，使最小流化氣速降低，可顯著降低空氣需要量。

(2)可以通過調(diào)整振動參數(shù)來改變物料在振動流化床內(nèi)的停留時間，從而使冷熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)充分換熱。

(3)振動有助于物料分散，避免產(chǎn)生團(tuán)聚及溝流等現(xiàn)象。

(4)由于無激烈的返混，對物料粒子損傷小，要求不破壞晶形或?qū)αＷ颖砻婀饬炼扔幸蟮奈锪献顬檫m合。

(5)對顆粒不規(guī)則物料及粒度分布范圍較寬的物料有很好的適應(yīng)性[2]。

(6)設(shè)備占地面積小，節(jié)能高效，操作簡單。

3 設(shè)計(jì)條件

貴州西洋公司選用的振動流化床設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 振動流化床設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

技術(shù)協(xié)議上的進(jìn)料溫度為≤80 ℃，冷風(fēng)溫度為35 ℃，而實(shí)際計(jì)算時的進(jìn)料溫度為78 ℃，冷風(fēng)溫度為30 ℃，按此計(jì)算所得的實(shí)際風(fēng)量偏小。

4 設(shè)計(jì)計(jì)算

(1)物料冷卻所需散發(fā)的熱量Q

物料冷卻所需散發(fā)的熱量Q可按式(1)計(jì)算：

Q=CMΔT

(1)

式中：Q——物料冷卻散發(fā)的熱量，kJ/h；

C——復(fù)合肥的比熱，kJ/(kg·K)；

M——流化床的處理量，kg/h；

ΔT——流化床進(jìn)出口物料溫差，K。

將表1中數(shù)據(jù)代入式(1)：

Q=1.427×20 000×(78-45)

=941 820(kJ/h)

(2)冷風(fēng)質(zhì)量流量m

空氣的比熱為1.0 kJ/(kg·K)，考慮熱損失為10%，根據(jù)熱量守恒定律，則：

=69 067(kg/h)

(3)冷風(fēng)風(fēng)量V

空氣的密度為1.2 kg/m3，則冷風(fēng)風(fēng)量V：

V=69 067/1.2=57 556(m3/h)

(4)振動流化床的壓降P

振動流化床的面積S=2.0×6.8=13.6(m2)。

P=150×13.6=2 040(Pa)

(5)引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

應(yīng)綜合考慮空氣過濾器阻力、管道阻力、振動流化床阻力等，引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓應(yīng)>2 800 Pa。

(6)流化床冷風(fēng)氣速V

V=57 556/(3 600×13.6)=1.17(m/s)，滿足傾斜振動流化床使用氣速要求。

計(jì)算結(jié)果表明，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)>57 556 m3/h，風(fēng)壓應(yīng)>2 800 Pa。如果按技術(shù)協(xié)議上的進(jìn)料溫度為≤80 ℃、冷風(fēng)溫度為35 ℃計(jì)算，風(fēng)量應(yīng)該為91 566 m3/h。

5 原因分析

通過對設(shè)計(jì)、制造、安裝等參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，對布料情況、流化情況、停留時間等進(jìn)行檢查以及測試，并對操作方法進(jìn)行了分析，認(rèn)為造成貴州西洋公司振動流化床出口物料溫度偏高的主要原因如下。

(1)技術(shù)協(xié)議上明確振動流化床傾斜角度為5°，但現(xiàn)場實(shí)測為7°，在相同的負(fù)荷和振動強(qiáng)度下，造成物料停留時間縮短。

(2)由于下料管與進(jìn)料口存在角度，進(jìn)料端存在死角，導(dǎo)致物料在進(jìn)料端分布不均，尤其在低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，篩板出現(xiàn)大面積無料狀態(tài)，冷空氣通過無料區(qū)域走短路，達(dá)不到應(yīng)有的冷卻效果。

(3)由于振動電動機(jī)安裝方向角處于30°的最大位置，導(dǎo)致物料在振動流化床內(nèi)的停留時間短。

(4)振動電動機(jī)偏心塊重合度過大，導(dǎo)致物料在振動流化床的停留時間短。

(5)振動流化床左右兩側(cè)的振動電動機(jī)不同步，導(dǎo)致物料在篩板上分布不均。

(6)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，導(dǎo)致振動流化床出口物料溫度偏高。

(7)設(shè)計(jì)不合理，主要體現(xiàn)在長寬比的取值不合理，導(dǎo)致物料停留時間較短。振動流化床越寬，布料越困難；而振動流化床越短，物料停留時間越短。

6 對策措施

(1)清理振動流化床篩板孔，確保篩板孔無堵塞，便于冷風(fēng)均勻分布。

(2)在振動流化床的進(jìn)料口增設(shè)擋料板，以消除進(jìn)料端死角，使物料能夠在流化床篩板面上實(shí)現(xiàn)均勻分布。

(3)振動流化床兩側(cè)的振動電動機(jī)改為同步啟動。

(4)將電動機(jī)的安裝角度由30°改為水平安裝，將偏心塊重合度調(diào)整為50%。

(5)振動流化床篩板上均勻加裝4塊擋料板，擋料板高40 mm，擋料板與篩板面之間的間隙為10 mm。

7 運(yùn)行效果

振動流化床改造實(shí)施完成后，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測。從監(jiān)測結(jié)果(表2)來看，改造效果十分明顯。

從表2可看出：改造前，振動流化床進(jìn)口物料平均溫度為78.25 ℃，出口物料平均溫度為49.75 ℃，環(huán)境平均溫度為24.50 ℃，肥料平均產(chǎn)量約為14.07 t/h；振動流化床改造之后， 進(jìn)口物料平均溫度為79.80 ℃，出口物料平均溫度為40.80 ℃，環(huán)境平均溫度為24.40 ℃，肥料的平均產(chǎn)量約為14.28 t/h。在環(huán)境溫度相差不大、進(jìn)口物料溫度和產(chǎn)量均比改造前高的情況下，改造后振動流化床出口物料溫度降低了約9 ℃，說明此次改造取得了明顯效果。

表2 振動流化床改造前、后運(yùn)行參數(shù)

項(xiàng)目進(jìn)口物料溫度/℃出口物料溫度/℃環(huán)境溫度/℃產(chǎn)量/(t·h-1)改造前77482213.1579502514.2480502414.3277512714.57平均值78.2549.7524.5014.07改造后79462814.8184452614.5080432614.4879342312.7077361914.91平均值79.8040.8024.4014.28

8 結(jié)語

針對振動流化床出口物料溫度偏高的問題，通過對其原因進(jìn)行分析論證并采取了有針對性的整改措施。改造后，物料分布均勻，料層厚度適中，流化狀態(tài)大為改觀，降溫效果明顯。但當(dāng)環(huán)境溫度在28 ℃左右、流化床進(jìn)口物料溫度在80 ℃左右以及產(chǎn)量在14.5 t/h左右時，振動流化床出口物料溫度仍有高于控制指標(biāo)(45 ℃)的可能，此時只能通過降低產(chǎn)量來滿足振動流化床出口物料溫度低于45 ℃的要求。