高湿工业废渣通用烘干新工艺新设备

关键词：高湿；工业废渣；烘干

1前言

面对如此众多的废渣，我们不可能全部进行研究，必须有重点地进行突破，找出有代表性难度的废渣进行研究，找出其中的异同，将研究成果综合应用于其他废渣，为此，根据我们的多年烘干研究经验和各种物料的分析比较，选择了湿排粉煤灰作为典型物料进行重点突破［1］。

2工业废渣通用烘干工艺的研究

2.1高湿工业废渣烘干的重难点分析

本文以湿排粉煤灰作为典型，分析高湿工业废渣的特点。高湿工业废渣极高的含水率会导致在水泥生产的烘干工艺流程中产生以下难题：（1）物料输送的难题。由于工业废渣常常具有较高的含水率，物料基本上呈“泥浆”状，因此在整个系统中的运送会极其困难，较难将这些高湿物料送入系统中的各烘干设备，同时前期设计的过程中难以提前准确算出给料量。而这些进入烘干机后的具有极高湿度的工业渣，由于自身的物理化学性质，会以极慢的速度在设备中流动，进而产生严重的粘堵的情况，使整个系统的产量大幅下降。（2）水分挥发效率低且能源消耗高。高湿工业渣内所含的水在烘干机内升温由液态水转化为蒸气，在该换热-蒸发进行的过程中，高湿物料温度逐渐降低，四周气体的湿度升高，因此水蒸汽气体分子运动速度变慢，从而使物料表面水的挥发速率降低。只有向烘干机内源源不断供应高温干燥热烟气，才能保证高湿粉煤灰在烘干过程中维持较高的水分蒸发速率，能耗也由此提高。（3）热风温度和风速较高。由于高湿废渣的物化性能，干燥高湿物料时需要供热系统持续供应高温热烟气（850～1050℃），同时，要使水汽蒸发产生高湿气体迅速完成热交换同时将干燥后的物料快速排出，必需保证热风温度以及系统的风速，由此系统耗能也有所提升，产生燃料的实际使用效率。（4）干化废气处理。由于部分高湿废渣的在运输、预处理、干化等工艺中，本身较细较轻的特点，如何在工艺环节中进行粉尘处理和达标排放，直接影响到厂区的工矿环境，直接影响到周边的自然环境，这是我们研发的一个重点。为了攻克这些重难点，满足愈来愈大的高湿工业废渣和含热值废渣的处理需求，我们经过认真调研，反复论证，认为有必要研制出一整套专业化、系统化、系列化的高湿工业废渣和含热值废渣的处理处置工艺及装备，以满足亟待解决的各种工业废渣和含热值废渣的综合利用要求。

2.2总体技术方案和技术路线

分析高湿工业废渣及褐煤烘干处理的难点：含水率偏高易粘堵；一般烘干处理时蒸发速率低、热耗高；高浓度、高湿含量粉尘尾气的收尘难度大。针对这些难点，创新研发专用烘干工艺及装备。技术路线为：高温工业废渣从原产地运输至原料堆棚存放（便于排外在水分）-皮带输送及-过渡仓-变频调速皮带秤计量喂料-防堵强制喂料装置-特制大口径耐热钢下料装置-静态悬浮式烘干机-在搅拌叶片和热风的双重作用下物料被反复打散、抛撒、物料在烘干机内处于悬浮状态，全部表面积均可与热风进行热交换，从而使物料中大部分外含水被迅速蒸发去除。经过一级静态悬浮式烘干后的物料直接进入气流式风动烘干机内，物料再次经过热风炉烘烤至要求的水分后由风带出烘干膛外，再由抗结露耐高温袋式收尘器收集后送至堆存库。根据工艺设想和方案，拟采用如下烘干工艺流程，核心内容有两点：一是进行分段烘干，二是开发全新的动态阶梯式烘干机和气流风动烘干机。一级烘干利用动态阶梯式烘干机进行烘干，烘干至半成品，进入下一级烘干工艺，动态阶梯式烘干机的废气通过袋式除尘器进行过滤收尘，然后排入大气中。半成品进入气流风动式烘干机进行气流风动烘干，烘干后的成品进入成品库库，废气通过袋式除尘器进行过滤收尘，然后排入大气中。在这个工艺中，动态阶梯式烘干机和气流风动式烘干机需要进行全新的研发，主要是要大幅提高蒸发强度，利用两种不同的烘干机理进行干化，弥补单一烘干主机的固有的一些缺点。

2.3主机设备研发

2.3.1动态阶梯式烘干机的研发动态阶梯式烘干机是专为高湿物料的烘干而研发的，组成部分包括机体（分为几个阶梯室）、进风口、进料口、破碎防粘叶片、扬料搅拌叶片、活页调节板，出料口、出风口。高湿物料（呈泥团状，或者是压滤后的滤饼）在拨扰器的辅助下由进料口进入机体内，被下面设置的破碎防粘叶片破碎打散，在高温热风中迅速烘干结壳，有效避免了机体内发生粘堵。物料随后被多组扬料搅拌叶片反复扬起抛洒，阶梯式的布置方式在机内形成一个不断接料、扬料、向前输送的连续作业，使物料大部分时间悬浮在热风中，获得更大的表面积与热风进行充分的接触和换热，迅速烘干物料。机体内部热风与物料沿相同方向移动，并通过活页挡板改变热风的路径，增加热风的湍流，进一步增加接触和对流。设备优点：烘干效率高，能耗低，处理量大，占地面积小。可广泛用于各类高湿工业废渣和高水分褐煤等高湿物料的烘干处理。

2.3.2高粘物料活化器的研发高湿物料在进入烘干设备时，基于本身的极高的含水率，非常容易出现在某些部位堵料，粘滞的情况，因此，研发一套具有针对性的下料辅助装置是极有必要的。对于普通湿度较低的物料，采用常规下料管下料并无问题，但是对于高水分的污泥、褐煤、粉煤灰等物料，极易在圆管内壁发生粘接现象，时间一长，容易堵塞下料管，造成喂料不畅或堵料现象。设计了一个物料活化器，减速电机通过一个轴承回转结构，带动转盘以一定速度旋转，转盘上安装有6根强度刚度合适的钢丝绳，设备运转时，钢丝绳不断高速回转，强制高湿物料快速通过下料座，解决了下料时的粘堵问题。本设备的设计重难点是强制下料机构的转速和长度。经分析优化改型，在实际现场使用过程中达到了最理想的喂料效果。

3总结

通过现场数据比对，针对高湿工业废渣研发的动态阶梯式烘干机+气流风动式烘干机双段烘干新工艺比传统回转式烘干+复合扬料装置的产量略有提高，幅度大约在5％左右，通过计算，能耗约有10％的降低，最大的优势是能节约场地，所需烘干机房总体长度能缩减50％左右，达到了预期目标，为后续烘干工艺的进一步优化研究奠定了基础。

参考文献

［1］杨刚，刘恩睿，石雅军，等.高湿轻质废渣的烘干处理及工艺设备特点分析［J］.中国水泥，2010（9）：146-149.

作者：李鹤 单位：中建材（合肥）粉体科技装备有限公司