1 前言
近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快，人們對(duì)能源利用環(huán)境保護(hù)改善生存條件，提出了更高的要求。其中固體廢棄物的綜合利用越來越受到人們的重視。建材工業(yè)是固體廢渣利用重要領(lǐng)域，它的利用不但解決企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題，在一定程度上也補(bǔ)充我國資源匱乏，這對(duì)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。
常見濕渣種類很多，主要有火力發(fā)電廠的濕排粉煤灰與脫硫石膏、化工廠的電石渣、磷石膏、鈦石膏煉鋁廠的赤泥以及污水處理廠的污泥等。這些濕排的廢渣都有一個(gè)共同特點(diǎn)：含水量波動(dòng)很大，顆粒細(xì)，容重輕，這對(duì)運(yùn)輸、儲(chǔ)存、計(jì)量帶來不便，利用比較困難。為此，必須在使用前，對(duì)這些濕渣進(jìn)行預(yù)加工處理（除直接利用外）——烘干。
2 濕渣用傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)烘干機(jī)干燥難點(diǎn)。
2.1 輸送及喂料、計(jì)量困難。
濕渣水分波動(dòng)很大，基本呈“泥漿"或“牙膏"狀態(tài)，不容易送入烘干機(jī)內(nèi)。在輸送過程中無法儲(chǔ)存及計(jì)量、喂料，進(jìn)入烘干機(jī)后，極易出現(xiàn)堆料和粘堵現(xiàn)象。
2.2 水分蒸發(fā)慢，能耗高、產(chǎn)量低。
濕渣從20—80%含水量，在烘干機(jī)內(nèi)蒸發(fā)終水分應(yīng)達(dá)到2—5%的控制要求，一般采用回轉(zhuǎn)烘干機(jī)工藝是很難做到的。
2.3 收塵設(shè)備容易堵塞，生產(chǎn)困難，運(yùn)轉(zhuǎn)率低。
由于濕渣水分需由烘干機(jī)內(nèi)蒸發(fā)，產(chǎn)生水蒸氣后，再經(jīng)收塵器風(fēng)機(jī)排入大氣。由于被蒸發(fā)水氣中含塵濃度很高，固體顆粒很細(xì)、很輕，這對(duì)收塵器的選擇及對(duì)生產(chǎn)技術(shù)操作參數(shù)提出了更高的要求。
要解決上述難點(diǎn)，就必須從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型來實(shí)現(xiàn)。
3 濕渣干燥過程的工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型的理論基礎(chǔ)。
3.1 理論依據(jù)
濕渣的干燥過程是通過加熱、蒸發(fā)、水分被汽化，擴(kuò)散到四周煙氣中，從而得到干燥。要達(dá)到快速干燥，首先要解決濕渣在高濕含量廢氣環(huán)境下蒸發(fā)速度問題，而干燥速度與加熱氣體溫度高低和濕渣水分大小有關(guān)（圖1）
熱氣流溫度與物料含濕量蒸發(fā)關(guān)系圖 （圖1）
從圖1可知，干燥速度及效率高低，取決于熱氣流溫度和濕料水分的大小。
3.1.1 提高干燥速度及效率的途徑。
3.1.1.1 熱源供給要有較高溫度和足夠熱量保證。
3.1.1.2 濕渣與熱煙氣接觸時(shí)間適宜，才能達(dá)到水分蒸發(fā)量的要求。
3.1.1.3 濕渣與熱煙氣接觸面積要大，混合均勻，才能達(dá)到水分蒸發(fā)快的要求。
從以上的分析，要保證干燥指標(biāo)（產(chǎn)、質(zhì)量）的實(shí)現(xiàn)，就應(yīng)該做到：在生產(chǎn)中科學(xué)設(shè)計(jì)工藝；合理選型烘干系統(tǒng)的設(shè)備；制訂經(jīng)濟(jì)適用的操作參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。
3.2 生產(chǎn)工藝（以磷石膏干燥為例）
磷石膏烘干生產(chǎn)工藝由三部分組成。即：供熱、烘干、干渣收集與廢氣處理。生產(chǎn)流程的各部分是有機(jī)地結(jié)合，并發(fā)揮*效果。其工藝流程如下：
3.2.1 錘式烘干工藝特點(diǎn)。
3.2.1.1 工藝新穎、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、投資省，特別是土建費(fèi)用很低。
3.2.1.2 工藝設(shè)備選型科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)。
3.2.1.3 機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，且操作方便，維修、運(yùn)行費(fèi)用少。
3.2.1.4 生產(chǎn)全過程注重環(huán)保和節(jié)能。
3.3 熱量的供給（熱風(fēng)爐）
烘干系統(tǒng)中熱風(fēng)爐是為烘干機(jī)提供穩(wěn)定熱源的主要設(shè)備。爐子的選擇不但影響烘干效率，也影響能耗。
熱風(fēng)爐有多種爐型：層燃式手燒爐、機(jī)械鏈條爐、噴燃式煤粉爐和高溫節(jié)煤沸騰爐，其中高溫節(jié)煤沸騰爐是由普通沸騰爐改進(jìn)而來，爐子性能得到更大發(fā)揮，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)中選用GXDF-3.0沸騰爐。
3.3.1 高溫節(jié)煤沸騰爐的優(yōu)點(diǎn)。
3.3.1.1 煤種適應(yīng)面廣。不僅適用于熱值＞6000cal/kg的煤。無煙煤也可全部燃燒。熱值＜3000cal/kg劣質(zhì)煤或煤矸石、爐渣、焦碳碎粒等均可燃燒。
3.3.1.2 沸騰層傳熱效率高。沸騰段容積熱力強(qiáng)度高于噴煤粉爐4-5倍、鏈條爐的6-8倍。
3.3.1.3 燃燒溫度高。煤粒在爐中呈沸騰狀態(tài)，正常燃燒溫度為800-1000℃。
生產(chǎn)操作參數(shù)（平均值） 表2 |
技術(shù)操作參數(shù) | 單 位 | 數(shù) 據(jù) |
正常燃燒溫度 | ℃ | 900-1000 |
風(fēng)箱靜壓力 | kpa | 68.6 |
燃燒后灰渣含碳量 | % | 2-4 |
燃燒低位熱值 | Kcal/kg | <3200 |
燃料粒度 | mm | 平均3.6 |
爐膛風(fēng)速 | m/s | 0.9-1.0 |
3.3.1.4 自動(dòng)化程度高。容易掌握被烘干濕渣出料水分，操作系統(tǒng)采用熱工儀表和微機(jī)連鎖監(jiān)控。溫度、煤耗、煙氣粉塵濃度、NOX 和SOX含量等主要參數(shù)以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、廢氣濕度均通過監(jiān)控、記錄、顯示、為生產(chǎn)提供操作依據(jù)。
3.3.2 生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù)（見表2）
從表2看出：生產(chǎn)控制技術(shù)參數(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)。
3.3.2.1 風(fēng)箱靜壓在68.6kpa左右。說明鼓入高壓空氣 過剩系數(shù)高，形成富氧煅燒，燃燒條件好。
3.3.2.2 爐膛風(fēng)速為0.9-1.0m/s，該風(fēng)速控制適宜。在持續(xù)高溫狀態(tài)下，具有一定負(fù)壓氛圍，通風(fēng)條件好。
3.3.2.3 在煤低熱值情況下，爐的正常燃燒溫度可達(dá)900-1000℃，灰渣含碳量為2-4%，燃盡率好，節(jié)煤。
實(shí)踐證明：高溫節(jié)煤沸騰爐比普通沸騰爐煤的燃盡率高50%，降低煤耗60%-80%，增產(chǎn)80%-100%，提高壽命一倍以上。
3.4 濕渣的烘干設(shè)備。
*的烘干設(shè)備要求有較高熱效率，也要有良好的烘干環(huán)境和生產(chǎn)輔助設(shè)備，錘式烘干機(jī)就具備這樣條件，適合濕渣的烘干，本工藝選用HFD-50。750×700m/m錘式烘干機(jī)（見圖2）
HFD-50錘式烘干機(jī)結(jié)構(gòu)圖（圖2）
3.4.1 設(shè)備特點(diǎn)
3.4.1.1 設(shè)備自重輕，干燥性能滿足高濕輕質(zhì)物料要求，使用維護(hù)方便、運(yùn)行可靠。
3.4.1.2 具有很高的單位容積蒸發(fā)強(qiáng)度,這就決定了它外型尺寸小，其蒸發(fā)強(qiáng)度高達(dá)250-300Kg/m.h。此值數(shù)倍于回轉(zhuǎn)烘干機(jī)（20-25 Kg/m3.h）
3.4.1.3 機(jī)體有較低的流體阻力，實(shí)測(cè)阻力損失只有2.94-4.9kpa，因此因流體阻力消耗功率甚微。
3.4.2 結(jié)構(gòu)性能
機(jī)器由電機(jī)直接傳動(dòng)，它由機(jī)體及轉(zhuǎn)子2部分組成:機(jī)體內(nèi)部設(shè)有兩處前后擋料板，當(dāng)濕料入進(jìn)機(jī)體內(nèi)，被受到960r/min高速旋轉(zhuǎn)的板錘打擊向上與熱氣體充分混合，并隨著熱氣體流動(dòng)，這時(shí)受到前后擋料板阻隔，使氣體折向流動(dòng),濕料又被板錘反向打擊。這樣就得到較長(zhǎng)時(shí)間熱交換，維持很高的蒸發(fā)速度。出料水分的大小，由前后擋料板上下調(diào)節(jié)控制。
3.4.3 HMD-50錘式烘干機(jī)技術(shù)規(guī)范與生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù)
技術(shù)規(guī)范與技術(shù)參數(shù)對(duì)比數(shù)據(jù) 表3
技術(shù)參數(shù) | 單位 | 設(shè)備技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù) | 生產(chǎn)操作指標(biāo) |
入機(jī)煙氣溫度 | ℃ | <1200 | 800-900 |
生產(chǎn)能力 | T/H | 50 | 50-60 |
zui大進(jìn)料粒度 | mm | <100 | 粉狀 |
出料粒度 | mm | <1-1.5 | 粉狀 |
轉(zhuǎn)子線速度 | m/s | 37.0 | 37.0 |
電機(jī)型號(hào).功率 | Kw | JO3250-4 55KW | 55.0 |
重量 | T | 8.635 | 8.635 |
外形尺寸 | 長(zhǎng)×寬×高mm | 1950×1260×2905 | / |
入機(jī)濕渣水分 | % | <30 | 20-30 |
標(biāo)準(zhǔn)單位煤耗 | Kg/t | ∕ | 13-16 |
單位電耗 | Kwh/t | ∕ | 1-1.2 |
從表3看出：
3.4.3.1 設(shè)備自身的優(yōu)勢(shì)凸出。
——自重輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低。
——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快，電機(jī)與機(jī)體直聯(lián)，操作維修方便，運(yùn)行費(fèi)用少。
3.4.3.2 生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù)*。
——產(chǎn)量高、功率小、電耗、煤耗低、加工成本低。
——設(shè)備外形不大，廠房面積小，工藝簡(jiǎn)單、土建投資很少。
——進(jìn)、出的水分及煙氣溫度差都比較大，說明傳熱速度快，熱效率高。
3.5 干料的收集與廢氣處理
濕渣干燥后，干粉在風(fēng)速及負(fù)壓相對(duì)較大的狀態(tài)下，隨風(fēng)抽入收塵器，因此，收塵器的負(fù)荷相當(dāng)大，100%干料需在收塵器內(nèi)產(chǎn)生。合理選擇收塵方案及技術(shù)參數(shù)是保證收塵效果得關(guān)鍵。為此，工藝中采用二級(jí)除塵。
3.5.1 一級(jí)除塵采用∮5500旋風(fēng)收塵器，雖然收塵效率只有50-60%，但對(duì)于高溫廢氣中粉塵顆粒細(xì)、濃度高，濕含量大采用這種收塵器比較適宜。旋風(fēng)除塵器具有耐溫（≤350℃）保溫性能、低阻力處理風(fēng)量大等優(yōu)點(diǎn)。特別是錐體底部帶有反射屏，防止氣流將已分離粉塵重新?lián)P起。排風(fēng)管道要向下方（底灰方向）延長(zhǎng)。這樣可使風(fēng)速加快，強(qiáng)化旋渦分離效果。
3.5.2 二級(jí)除塵采用PPW96-2×8箱式脈沖袋式收塵器，對(duì)于高溫、高濕、高濃度的煙氣，采用上述過濾收塵方法是zui簡(jiǎn)單的。
箱式脈沖收塵器清灰是用空氣多點(diǎn)噴吹和反吹方法，在各室之間依次輪流清灰，清灰時(shí)間次數(shù)、壓力均由微機(jī)程控。分室靜態(tài)清灰方式，*解決了清灰不*和二次揚(yáng)塵現(xiàn)象。
機(jī)內(nèi)濾袋是采用類玻纖濾料，它憎水、耐折、耐溫等優(yōu)點(diǎn)，其織物光潔、平整、均勻、極易清灰等特點(diǎn)，成為過濾高濃度、高溫度、高濕度粉塵理想濾料。
3.5.3 收塵系統(tǒng)生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù) 表4
一級(jí)收塵 ∮5500旋風(fēng)收塵器 | 廢氣溫度 | ℃ | 380-320 |
廢氣含塵濃度 | Mg/NM3 | 250-300 |
廢氣水分 | % | 16-25 |
露點(diǎn)溫度 | ℃ | 50-60 |
二級(jí)收塵 PPW96-2×8箱式脈沖收塵器 | 處理風(fēng)量 | M3/H | 95000-107500 |
過濾風(fēng)速 | m/min | 1.0-1.2 |
過濾面積 | ㎡ | 1440 |
收塵器室數(shù) | 個(gè) | 16 |
濾袋條數(shù) | 條 | 1536 |
收塵器阻力 | Pa | 1500-1700 |
出口含塵濃度 | m g/ NM3 | <50 |
操作壓力 | kPa | -6—+2.5 |
從表4可知，生產(chǎn)操作技術(shù)參數(shù)科學(xué)，能很好的解決系統(tǒng)防結(jié)露問題。需要說明的是：上述的二級(jí)除塵，雖然能夠有抗結(jié)露能力，但只能適應(yīng)廢氣含濕量<30%。熱氣流溫度需達(dá)900-1100℃。為避免產(chǎn)生結(jié)露，烘干機(jī)廢氣溫度高于露點(diǎn)溫度20℃-30℃。廢氣排放溫度應(yīng)控制在100℃以上。收塵器處理風(fēng)量較正常狀態(tài)增加20-25%，過濾風(fēng)速控制在0.8-1.2m/min，高溫沸騰爐要能夠保持供熱溫度相對(duì)穩(wěn)定。
4．結(jié)束語
4.1隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廢渣的產(chǎn)生有其必然性，而工業(yè)廢渣數(shù)量龐大、種類繁多、成分復(fù)雜，特別是高濕質(zhì)輕的廢渣就更難處理。 若這些高濕渣轉(zhuǎn)化加工利用，綜合治理與環(huán)境保護(hù)密不可分。對(duì)其進(jìn)行必要的烘干能更廣泛地成為有用資源，我們必須樹立科學(xué)發(fā)展觀，用廢渣開發(fā)循環(huán)經(jīng)濟(jì)來推動(dòng)節(jié)能與環(huán)保指標(biāo)落實(shí)。
4.2 由于高濕廢渣存在烘干與收塵的難點(diǎn)，這對(duì)推廣和應(yīng)用帶來阻滯，但通過事實(shí)證明：只要認(rèn)真分析其生產(chǎn)工況條件，科學(xué)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝；合理適宜地選擇供熱烘干與收塵設(shè)備；確定經(jīng)濟(jì)適用操作工藝參數(shù)，抓好“溫度、清灰、保溫、漏風(fēng)"四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，解決烘干利用與粉塵污染是能做到的。
目前，高濕輕質(zhì)廢渣經(jīng)烘干處理后，可直接作為原材料使用，具有社會(huì)效益，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，有良好的發(fā)展前途。
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