高濕工業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，根據我們的多年烘干研究經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，分析高濕工業廢渣的特點。高濕工業廢渣極高的含水率會導致在水泥生產的烘干工藝流程中產生以下難題：（1）物料輸送的難題。由于工業廢渣常常具有較高的含水率，物料基本上呈“泥漿”狀，因此在整個系統中的運送會極其困難，較難將這些高濕物料送入系統中的各烘干設備，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，進而產生嚴重的粘堵的情況，使整個系統的產量大幅下降。（2）水分揮發效率低且能源消耗高。高濕工業渣內所含的水在烘干機內升溫由液態水轉化為蒸氣，在該換熱-蒸發進行的過程中，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持續供應高溫熱煙氣（850～1050℃），同時，要使水汽蒸發產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的風速，由此系統耗能也有所提升，產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，如何在工藝環節中進行粉塵處理和達標排放，直接影響到廠區的工礦環境，直接影響到周邊的自然環境，這是我們研發的一個重點。為了攻克這些重難點，滿足愈來愈大的高濕工業廢渣和含熱值廢渣的處理需求，我們經過認真調研，反復論證，認為有必要研制出一整套專業化、系統化、系列化的高濕工業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，創新研發專用烘干工藝及裝備。技術路線為：高溫工業廢渣從原產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，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去除。經過一級靜態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，二是開發全新的動態階梯式烘干機和氣流風動烘干機。一級烘干利用動態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，動態階梯式烘干機和氣流風動式烘干機需要進行全新的研發，主要是要大幅提高蒸發強度，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
2.3.1動態階梯式烘干機的研發動態階梯式烘干機是專為高濕物料的烘干而研發的，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、向前輸送的連續作業，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，非常容易出現在某些部位堵料，粘滯的情況，因此，研發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，極易在圓管內壁發生粘接現象，時間一長，容易堵塞下料管，造成喂料不暢或堵料現象。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。經分析優化改型，在實際現場使用過程中達到了最理想的喂料效果。
3總結
通過現場數據比對，針對高濕工業廢渣研發的動態階梯式烘干機+氣流風動式烘干機雙段烘干新工藝比傳統回轉式烘干+復合揚料裝置的產量略有提高，幅度大約在5％左右，通過計算，能耗約有10％的降低，最大的優勢是能節約場地，所需烘干機房總體長度能縮減50％左右，達到了預期目標，為后續烘干工藝的進一步優化研究奠定了基礎。
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
