高濕工業(yè)廢渣通用烘干新工藝新設(shè)備的研究

李 鶴

中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司，安徽 合肥 230001

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(yīng)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 工業(yè)廢渣通用烘干工藝的研究

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(dǎo)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(shè)備，同時前期設(shè)計的過程中難以提前準(zhǔn)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(xué)性質(zhì)，會以極慢的速度在設(shè)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(nèi)所含的水在烘干機內(nèi)升溫由液態(tài)水轉(zhuǎn)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(nèi)源源不斷供應(yīng)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(fēng)溫度和風(fēng)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(yīng)高溫?zé)釤煔猓?50～1050℃），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(fēng)溫度以及系統(tǒng)的風(fēng)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(yù)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(biāo)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(diào)研，反復(fù)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(shù)方案和技術(shù)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(shù)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(diào)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(fēng)的雙重作用下物料被反復(fù)打散、拋撒、物料在烘干機內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，全部表面積均可與熱風(fēng)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(fēng)動烘干機內(nèi)，物料再次經(jīng)過熱風(fēng)爐烘烤至要求的水分后由風(fēng)帶出烘干膛外，再由抗結(jié)露耐高溫袋式收塵器收集后送至堆存庫。

根據(jù)工藝設(shè)想和方案，擬采用如下烘干工藝流程，核心內(nèi)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(fēng)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(fēng)動式烘干機進行氣流風(fēng)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(fēng)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(shè)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(fēng)口、進料口、破碎防粘葉片、揚料攪拌葉片、活頁調(diào)節(jié)板，出料口、出風(fēng)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(nèi)，被下面設(shè)置的破碎防粘葉片破碎打散，在高溫?zé)犸L(fēng)中迅速烘干結(jié)殼，有效避免了機體內(nèi)發(fā)生粘堵。物料隨后被多組揚料攪拌葉片反復(fù)揚起拋灑，階梯式的布置方式在機內(nèi)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(fēng)中，獲得更大的表面積與熱風(fēng)進行充分的接觸和換熱，迅速烘干物料。機體內(nèi)部熱風(fēng)與物料沿相同方向移動，并通過活頁擋板改變熱風(fēng)的路徑，增加熱風(fēng)的湍流，進一步增加接觸和對流。設(shè)備優(yōu)點：烘干效率高，能耗低，處理量大，占地面積小?？蓮V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(shè)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(nèi)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(shè)計了一個物料活化器，減速電機通過一個軸承回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，帶動轉(zhuǎn)盤以一定速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤上安裝有6根強度剛度合適的鋼絲繩，設(shè)備運轉(zhuǎn)時，鋼絲繩不斷高速回轉(zhuǎn)，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(shè)備的設(shè)計重難點是強制下料機構(gòu)的轉(zhuǎn)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(jié)

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(fēng)動式烘干機雙段烘干新工藝比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式烘干+復(fù)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(yù)期目標(biāo)，為后續(xù)烘干工藝的進一步優(yōu)化研究奠定了基礎(chǔ)。