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　　合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 楊剛 劉恩睿 葛駿浩

　　0 引 言

　　水泥工業(yè)生產(chǎn)中的原材料烘干目前仍多采用回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，由于其烘干過(guò)程排放的廢氣含氣塵濃度高、粒度粗、濕含量大、煙氣變化無(wú)規(guī)律，故收塵相對(duì)困難，粉塵顆粒對(duì)設(shè)備管道磨損嚴(yán)重，收塵過(guò)程易產(chǎn)生結(jié)露和腐蝕現(xiàn)象。加之部分生產(chǎn)企業(yè)采用的除塵設(shè)備簡(jiǎn)陋，收塵效率較低，環(huán)境污染嚴(yán)重，難以滿足生產(chǎn)及環(huán)保的需要。因此，分析和了解烘干機(jī)的廢氣特性，合理選擇收塵設(shè)備和工藝最佳方案，是實(shí)現(xiàn)高效率烘干和清潔生產(chǎn)的先決條件。

　　1 烘干機(jī)含塵廢氣的特性

　　烘干機(jī)含塵廢氣的特性如表 1 。

　　1.1 濕含量大，露點(diǎn)溫度高

　　烘干機(jī)的廢氣含水率一般在 15% 以上，露點(diǎn)溫度為 40~50 ℃ ，如果燃煤含硫量高，露點(diǎn)溫度還會(huì)升高并產(chǎn)生酸腐蝕。為避免產(chǎn)生此現(xiàn)象，烘干機(jī)的操作應(yīng)控制廢氣溫度高于露點(diǎn)溫度 20~50 ℃ 以上，即：使露點(diǎn)溫度達(dá)到 70 ℃以上， 冬季要求甚至可高于 70~80 ℃ ，才能保證收塵器對(duì)高溫、高濕廢氣的有效排放。

　　1.2 粉塵顆粒大、濃度高

　　由于目前采用的通風(fēng)收塵系統(tǒng)均為全負(fù)壓狀態(tài)，其風(fēng)量較大，故廢氣中的含塵濃度較高，特別是對(duì)要求烘干產(chǎn)量大、水分要求低于 2% 時(shí)，煙氣中的含塵濃度還會(huì)急劇增加，粉塵顆粒也相對(duì)偏大，如烘干煤和鐵粉時(shí)的最高含塵濃度可達(dá) 100g/Nm 3 ，烘干礦渣的粉塵顆?？蛇_(dá) 60~80 μ m 。因此，烘干這類物料對(duì)風(fēng)管及設(shè)備的磨損加劇，收塵更為困難。

　　1.3 烘干機(jī)間歇運(yùn)轉(zhuǎn)

　　許多水泥廠的烘干系統(tǒng)經(jīng)常采用一機(jī)多用方式對(duì)幾種物料輪換運(yùn)轉(zhuǎn)，即一臺(tái)烘干機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn) 10h 左右變換物料進(jìn)行烘干作業(yè)。這種方法由于物料的烘干特性不同，極易造成收塵設(shè)備管理不嚴(yán)而出現(xiàn)結(jié)露、積灰等現(xiàn)象，特別是北方冬季更易冷結(jié)和堵灰，更不利于生產(chǎn)及設(shè)備的操作維護(hù)。

　　2 烘干機(jī)收塵系統(tǒng)工藝及設(shè)備分析

　　目前水泥企業(yè)烘干機(jī)收塵系統(tǒng)常用的三種主要工藝見(jiàn)圖 1 。

　　這三種收塵工藝中，一級(jí)旋風(fēng)收塵器適用于礦渣、碎石等原料的烘干。當(dāng)用于烘干粘土、煤鐵粉等物料時(shí)，由于這類物料的粉塵顆粒較細(xì)，單靠重力離心分離收塵，其收塵效率較低，一般只有 60 ～ 70% ，而采用傳統(tǒng)的多管旋風(fēng)收塵器分風(fēng)不均，氣體在每個(gè)筒中的流量、流速不穩(wěn)定，易產(chǎn)生串流和堵灰現(xiàn)象，直接影響收塵效率。雖然 CLK 型擴(kuò)散式旋風(fēng)收塵器的效率有所提高，但由于出灰口偏小(一般只有 120mm )當(dāng)粉塵水分較高，收塵量偏大時(shí)易出現(xiàn)粘堵現(xiàn)象，造成旋風(fēng)器的失效?，F(xiàn)在通常選用鑲有剛玉混凝土襯里的高效耐磨旋風(fēng)收塵器(一般筒徑 1540mm ，出灰口在 350mm )作一級(jí)收塵，其處理風(fēng)量大，具有抗磨損、抗反風(fēng)等特點(diǎn)，用于礦渣烘干的收塵可達(dá)到 250 ～ 300mg/Nm 3 ，投資也只是其他收塵設(shè)備的 1/6 。表 2 三種收塵系統(tǒng)的使用效果比較

　　一級(jí)抗結(jié)露袋式收塵器對(duì)處理含塵濃度高的煙氣最簡(jiǎn)單有效。隨著我國(guó)玻纖濾袋的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)，綜合憎水、耐折、耐磨損等幾種特定性能生產(chǎn)的玻纖類濾料如 CW300 — FCA 玻纖布等，都具有織物光潔、平整、均勻、極易清灰等特點(diǎn)，成為過(guò)濾高濃度、濕粘性粉塵的理想濾料。分室靜態(tài)清灰方式可徹底解決清灰不完全和二次揚(yáng)塵現(xiàn)象，其中分箱脈沖多點(diǎn)噴吹及高壓空氣反吹等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)控制。該收塵設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，收塵效果好，如 FGM96-6 型、 XKHDC400-4 型、 LFEF4 × 23 等收塵器的廢氣排放濃度都低于 60 ～ 80mg/Nm 3 。

　　一級(jí)旋風(fēng)收塵器+組合電收塵器可用于廢氣中粉塵顆粒比較粗、濕含量過(guò)大的物料的烘干收塵，具有效率高、抗高溫、抗粘堵等特點(diǎn)，一般廢氣排放濃度低于 150mg/Nm 3 。這種收塵工藝的一級(jí)收塵器負(fù)擔(dān)較重，必須適當(dāng)加大設(shè)備的處理能力。另外，烘干原煤時(shí)需要加設(shè)防爆、防腐、防銹等裝置。而對(duì)于高濃度、大風(fēng)量的含塵煙氣則不宜使用該工藝。

　　3 烘干機(jī)收塵系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的控制

　　3.1 烘干工藝參數(shù)

　　針對(duì)不同物料及其特性，采用不同的操作控制參數(shù)進(jìn)行烘干，使含塵廢氣的溫度和粉塵粒度能夠適應(yīng)于收塵器的設(shè)備特性，最大限度地提高收塵效率，是用好設(shè)備的關(guān)鍵。例如在分級(jí)收塵或過(guò)濾收塵工藝中，不同物料采用的烘干操作參數(shù)見(jiàn)表 3 。

　　4.2 氣流速度與過(guò)濾面積

　　干燥介質(zhì)的流速越高，對(duì)流傳熱量越大，越有利于將熱風(fēng)爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈳牒娓蓹C(jī)，以促使料溫及蒸發(fā)速度上升。適當(dāng)?shù)靥岣邭怏w流速不僅可降低氣體中心濕含量而且在物料周圍形成低負(fù)壓環(huán)境，促使物料內(nèi)水分向外擴(kuò)散，傳統(tǒng)烘干機(jī)氣流速度較低( <3m/s )，對(duì)流換熱系數(shù)必然較小，若只單純地加大排風(fēng)量，提高氣體流速，易產(chǎn)生粉塵污染。因此在提高風(fēng)速的同時(shí)應(yīng)將所選擇的處理風(fēng)量及過(guò)濾風(fēng)速均勻下降，且氣流不產(chǎn)生變化，避免壓力不平衡產(chǎn)生二次飛揚(yáng)，當(dāng)入機(jī)物料水分偏大時(shí)，處理風(fēng)量一般取上限值。

　　4.3 管道壓損與系統(tǒng)漏風(fēng)

　　連接烘干機(jī)及收塵器及引風(fēng)機(jī)之間的管道布置，應(yīng)盡可能緊湊，多選擇垂直或傾斜安裝，風(fēng)管與水平面的夾角一般不小于 55 °，彎頭連接時(shí)應(yīng)光滑減少 90 °彎管，盡量避免水平布置。生產(chǎn)中風(fēng)速控制宜保持為 11 ～ 15m/s ，管道截面積可大于或等于引風(fēng)機(jī)入口尺寸。收塵系統(tǒng)漏風(fēng)特別是旋風(fēng)收塵器漏風(fēng)會(huì)直接影響收塵器風(fēng)量與風(fēng)速的平衡，擾亂旋風(fēng)筒內(nèi)的氣旋狀態(tài)，使已收集的粉塵重新飛揚(yáng)。有些形式的收塵器漏入冷風(fēng)易產(chǎn)生結(jié)露。一般情況下，當(dāng)收塵器漏風(fēng)率大于 5% 時(shí)，其收塵效率趨于零，這也是許多收塵設(shè)備效果不理想的重要原因。因此，烘干收塵系統(tǒng)應(yīng)減少管道的壓力損失，加強(qiáng)鎖風(fēng)，嚴(yán)格控制漏風(fēng)率。

　　4 烘干特種材料的收塵控制

　　隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)及收塵設(shè)備的不斷發(fā)展，諸如粉煤灰、電石渣、磷石膏等一類工業(yè)廢渣的利用日益引起廣泛重視。這類物料的含水量往往很高，煙氣濕度和粉塵濃度更大，收塵更加困難，故其烘干、收塵系統(tǒng)應(yīng)著重注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

　　4.1 濕度

　　粉煤灰、電石渣及磷石膏等材料初水分最高可達(dá) 60% ，這使烘干機(jī)的廢氣濕含量必然很高。因此，在選擇收塵設(shè)備時(shí)，首先應(yīng)具備“收水”能力并且采取防粘、防堵等措施。當(dāng)物料的粘性較強(qiáng)、水分超過(guò) 40% 時(shí)，烘干機(jī)內(nèi)的物料應(yīng)先經(jīng)高溫包殼，即：先進(jìn)行物料表面的干燥，再進(jìn)行破碎、烘干，這樣可以避免粘堵下料管和揚(yáng)料板。

　　4.2 溫度

　　對(duì)這類物料的烘干，通常要求熱風(fēng)溫度達(dá)到 900 ～ 1100 ℃，廢氣溫度在 200 ℃左右，才能保證系統(tǒng)烘干效果，又不至于使收塵器因含水量過(guò)高而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。實(shí)踐表明，收塵器對(duì)此選擇耐高溫、抗結(jié)露的材料非常必要。在操作控制上，也要求清灰的間隔時(shí)間和次數(shù)比烘干其他物料的清灰時(shí)間更長(zhǎng)，次數(shù)更多一些，收塵才能更加有效。熱風(fēng)溫度與物料的水分的蒸發(fā)速度關(guān)系如圖 2 所示。

　　4.3 粉塵濃度及顆粒徑

　　工業(yè)廢渣烘干中的粉塵濃度一般高達(dá) 200g/Nm 3 以上，粉塵中約占 95% 的顆粒粒徑 < 20 μ m ，極易受水分和靜電作用而結(jié)團(tuán)，這是影響收塵的一個(gè)重要因素。因此，在確定設(shè)備及濾料時(shí)，應(yīng)選擇處理風(fēng)量大，清灰風(fēng)壓及振打強(qiáng)度比正常高出 20% 左右，能夠在 250g/Nm 3 的含塵濃度下正常使用的收塵器。電石渣、粉煤灰等輕質(zhì)物料的顆粒較細(xì)，廢氣含塵濃度為 60~120g/Nm 3 ， 95% 的顆粒粒徑 < 20 μ m ，干燥后在風(fēng)速及負(fù)壓相對(duì)較大的狀態(tài)下，易隨風(fēng)抽入收塵器，使其捕集的粉塵量可占到產(chǎn)品總量的 80% ~ 90% ，從而導(dǎo)致收塵器的負(fù)荷增大，最終影響收塵的效率。粉塵粒度對(duì)其收塵效率影響見(jiàn)圖 3 。

　　根據(jù)這類物料的特性，可優(yōu)先選用能處理高濃度粉塵的氣箱脈沖收塵器。但濾料要滿足于粉塵細(xì)、水分大，透氣性差等特點(diǎn)，對(duì)此建議選用進(jìn)口附膜技術(shù)的生產(chǎn)的玻纖濾料，效果較好。

　　4.4 氣體溫度與系統(tǒng)防結(jié)露

　　對(duì)烘干含水量高的物料，無(wú)論是使用抗結(jié)露袋式收塵器還是電收塵器，由于其只能適應(yīng)廢氣濕含量在 15~25% 的范圍，因此，當(dāng)廢氣濕含量超過(guò)這一范圍時(shí)，則有必要采用一些輔助措施來(lái)強(qiáng)化烘干和收塵效果。例如：在烘干前采用油水分離器先分離出部分水;在烘干的初始階段即保持 900 ～ 1100 ℃的高溫?zé)煔膺M(jìn)行強(qiáng)制快速脫水;或適當(dāng)延長(zhǎng)烘干機(jī)的高溫區(qū)域等等，都不失為促進(jìn)水分快速蒸發(fā)，提高烘干熱效率的有效措施。提高烘干初始階段的高溫?zé)煔夂脱娱L(zhǎng)烘干機(jī)的高溫區(qū)域，也是實(shí)現(xiàn)“先結(jié)殼、后脫衣”烘干設(shè)想的必要條件，這就對(duì)烘干機(jī)的供熱方式提出了較高的要求。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，高溫型節(jié)煤沸騰爐可在節(jié)煤 50% 的條件下，達(dá)到穩(wěn)定的高溫供熱，對(duì)實(shí)現(xiàn)烘干機(jī)的高產(chǎn)、節(jié)能有其較大的實(shí)用價(jià)值。

　　為確保收塵器及風(fēng)機(jī)能在不結(jié)露狀態(tài)下工作，廢氣溫度應(yīng)控制在 120 ～ 150 ℃，另外，收塵器的處理風(fēng)量可較正常狀態(tài)增加 25% ～ 30% ，過(guò)濾風(fēng)速控制在 0.8 ～ 1.2 m / min 為宜。

　　5 　結(jié) 語(yǔ)

　　烘干機(jī)的廢氣濕含量高，粉塵濃度大，易粘堵、易結(jié)露，因此，收塵一致是水泥廠烘干技術(shù)改造中的難點(diǎn)問(wèn)題。但只要認(rèn)真分析其原料特性和工況條件，選擇適宜的收塵設(shè)備和合理控制操作參數(shù)，著重抓好“供熱、清灰、保溫和控風(fēng)”四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，則完全能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高效率烘干和收塵，做到增產(chǎn)、節(jié)能條件下的清潔生產(chǎn)。