解决高寒地域原材料烘干问题的难点与重点

原材料含水量偏高对产、质量的阻碍及处置方式
合肥水泥研究设计院杨刚刘恩睿葛骏浩
一、原材料含水量偏高对产质量的阻碍
一、对配料及查验数据的阻碍：
在进行生料配料的计算时，一样都要依照各类物料所含的水分，换算成湿物料的配比和流量指标，这时通过对T C值、F e2O3、含煤量等指标的操纵来达到操纵生料KH值的目的。

若是这时各类物料所含水分发生转变，就要引发实际配比与配料要求的不同。

当某种物料水分增大时，所增加的水分就会被看成该物料而配入，造成该物料的实际配比低于配料要求,因此尽管是正常喂料，而出磨生料的化学成份却不能够达到规定的要求。

在实际生产进程中，水分的转变常常都不止1%，而且还会显现几种物料的水分同时转变，另外、水分偏高易显现粘库、断料、粘堵现象，一样阻碍配料的准确性，对原料质量阻碍专门大。

出磨生料操纵项目的查验，大多数水泥厂对所取生料样均是带水测定Tc、Fe2O3并进行生产操纵的，而进行化学分析时一样都是对样品先烘干再进行查验，如此就会因为基准的不同而使操纵Tc与分析Tc之间存在必然的差值，因为生料老是含有必然的水分，故分析Tc老是高于操纵Tc，二者之间存在如下关系：
Tˊ
T= ×100 (1)
100-M
式中：
T ：分析Tc值（%）
Tˊ：操纵Tc值（%）
M：生料总水分（%）
从式（1）中能够看出：当由于某种或几种原燃料水分发生较大转变，致使生料总水分也发生转变时，所测定的湿基Tc值（操纵）与干基Tc值（分析）相差必然的数据⊿T c，此值随生料水分M的增加而增大，并随Tc值的升高而有所增大。

依照《立窑水泥企业质量治理规程》规定：出磨生料Tc许诺波动范围为±%，因此当生料总水分达到1%以上时，⊿T c 均要超过%，这就给生料Tc的操纵调整带来了专门大的盲目性。

大多数水泥厂其生料水分一样都在～%之间，而未通过烘干处置或在多雨季节常常大于2%以上，严峻阻碍生料产、质量及操纵指标。

关于采纳测定生料烧失量的方式来测定生料含煤量的厂来讲，含水生料的烧失量和据此计算的生料含煤量偏高，依此进行调整时往往容易造成配煤不足，不仅生料KH的稳固不利，同时还使生料含热量不足或显现波动而对熟料的煅烧产生阻碍。

因此说，关于水分的阻碍要引此足够的重视。

二、对物料输送、贮存及产量、电耗的阻碍：
原材料所含水分偏高时，物料的流动性较差，易显现粘、堵现象，要紧体此刻对下料管、提升机、仓、库的粘堵，使其库容减少，下料不顺畅，造成物料断料及输送困难的产生，直接阻碍到配料及喂料的准确性。

专门是对生料磨台时产量及电耗的阻碍更大。

由表一可见：入磨物料的水分对生料磨产量的阻碍是不容轻忽的。

水泥粉磨系统随着水泥新标准的实施，开流高产高细磨及高效选粉机被普遍的选用，但由于物料水分的阻碍（主若是混合材含水量偏高），使其未能发挥出应有的性能特点，极易造成微细粉的粘堵、结团现象使其过料不顺畅，选粉效率降低，从而阻碍产、质量。

关于这一问题目前以引发许多水泥生产企业和科研单位的高度重视，踊跃的改造现有的烘关连统，使其知足生产要求，达到增产、节能、提高质量的目的。

二、解决原材料烘干的方式及难点：
（一）原材料烘干的方式：
关于原材料的烘干处置，一样可分为产前处置和产中处置二种。

通常咱们提倡产前处置——再生产前先行进行烘干处置，这就不但利于原料配料的准确性，同时也可减少输送、贮存环节中的粘堵现象减免对生产造成的不良阻碍。

产中处置是生料粉磨进程中采纳烘干兼粉磨的生产工艺，来达到去除水分的目的。

（一样只限于生料粉磨，水泥磨中不能通过热风进行烘干处置，如此会使石膏脱水，阻碍凝结时刻。

）这种产中处置的方式关于立窑水泥生产企业中无烘干设备或烘干设备经改造后，仍知足不了生产需要的水泥厂。

在此咱们要紧谈一谈回转式烘干机的技术改造方式。

（二）原材料烘干问题的难点与重点：
一、华东地域冬春天原材料烘干的难点：
在我国广大的华东地域，冬春天气温较低，并拌有教长时刻的阴雨天气，水泥生产所需要的原材料因含水量较高而显现烘干困难现象，如此对粉磨系统产生极大的阻碍，比较特出的问题有以下几个方面：
（1)粘土粒度偏大，含水量偏大，进料困难；
（2)雨季冬季需融化后烘干，蒸发水分量大幅度增加，升高本钱，增加热耗；
（3)水分偏大，物料流动性差，粘、堵严峻；
（4)废气温度低，湿含量高，收尘器难以正常工作；
（5)
二、解决华东地域冬季原材料
烘干的重点：
针对华东地域的气候特
点，采纳行之有效的方式来解决原有烘干机中所存在的问题，咱们近几年在该地域开展了大量的生产性利用工作，结累了一些体会并取得了较好的成效。

其中重点是采纳快速沸腾式烘干新技术对原有烘关连统及设备进行技术改造，从而使其烘关连统中“煤、料、风”达到平稳合理的配置利用，提高烘干效率,大幅度增加产量，降低能耗。

由图1可图1：工艺流程图
见快速沸腾烘关连统是依照原材料烘干工艺中的工作功能，有机地划分为三大部份：即供热系统，热互换系统和通风除尘系统。

该项技术是一种具有自主知识产权，取得国家发明专利的专用技术及装备由于其烘干成效超级明显，而取得国家科技进步三等奖，省科技进步二等奖，现以在国内推行应用400多台套，并出口东南亚及拉美地域。

三、快速沸腾烘关连统的技术特点：
快速沸腾烘关连统是依照原材料烘干工艺中的工作功能，有机地划分为三大部份：即供热系统、热互换系统和通风除尘系统,如图一所示。

快速沸腾烘干技术是一种具有自主知识产权，取得国家发明专利的专用技术及装备（我国水泥行业发明专利较少）。

由于它能大幅度增产节能，利用成效显著，而取得国家科技进步奖及科技创新奖，此刻在全国推行应用400多台套，并出口东南亚及拉美地域。

（一）以最低的煤耗，提供稳固的高温烟气：
节煤型高温沸腾炉既具有一般沸腾炉的热效率较高这一特点，也从炉体结构、耐火材料、系统工艺设备配套及其自动操纵等方面进行了改良，使沸
＞6000kcaγ/kg的优质烟煤、无烟腾炉的应用成效更为显著，不仅适用于Q g
Dw
＜3000kcaγ/kg的低热值燃料如煤矸石、炉渣等，关于山西煤，也可全数燃烧Q g
Dw
燃烧劣质煤可大幅度降低烘干本钱。

1.节煤型高温沸腾炉结构
节煤型高温沸腾炉结构由炉床、炉膛、混合室等三部份组成，如图2所示。

1.
垂直段、扩散段、悬浮段及炉门；混合室与烘干机相连，设有排灰门、人孔门、热电偶等。

节煤型高温沸腾炉的设计，从结构上充分知足了流体力学和热力学原理。

依照我国水泥企业的特点，节煤型高温沸腾炉的燃料采纳从炉门上方呈正负压分界处喂入的新结构，可促使燃料和热渣均匀混合及充分燃烧。

也有利于热烟气在扩散段释放并由风机抽入混合室。

为减少热气在运动进程中的阻力，其过渡段采纳收口式滑腻结构设计，便于热风顺利、迅速地进入烘干机参与热互换。

其挡火墙采纳堆积型结构，有利于热渣和飞灰回到垂直段或混合室积灰斗，同时可为老厂烘关连统因场地小而方便利用异型沸腾炉提供条件，其长度和高度也可随厂房的局限因地制宜地加以调整。

沸腾炉的炉门设为两个，别离作看火、调火和检修利用，用于检修的炉门可方便耐火砖活砌或显现结渣时打开清理，幸免操作人员在高温下进入炉内清理结渣，即方便又平安。

小炉床的设计保证了节煤这一大体要素，其炉床面积比一样沸腾炉减小1/3，单位时刻加煤量减小30%，因此节煤成效明显、操作方便。

例如Φ×14M 烘干机配套节煤型沸腾炉炉床面积为,而一样手烧炉为，可见单位时刻加煤量就有所不同，纯烘干物料由40~45NKg/t下降到18~20NKg/t。

2.节煤型高温沸腾炉具有以下特点：
(1)燃料在沸腾炉中呈沸腾状态，燃烧层正常燃烧的温度为
850～1100℃。

而风动气垫层温度较低，一样在200～300℃，但
因料层很厚，沸腾床能长时刻闷火，蓄热能量大,一样闷火时刻
48~72小时；
(2)由于鼓入高压空气，使炉内空气过量系数高，形成强氧燃烧，
燃烧和燃尽条件好，煤矸石、炉渣等低热值燃料均能够95%燃尽；
(3)沸腾层内受热面积大，传热强烈，易于燃烧。

因此炉膛内单
位容积热强度高，可为烘干机稳固提供高温热烟气；
(4)用煤量少。

垂直段仅以5%的煤燃烧，其余95%均为热渣，
节煤成效好；
(5)炉床面积小，使燃料的沸腾高度及风压、风速增加，司炉工
操作更易，对异样情形专门是结渣的初期处置更及时；
(6)设计采纳较厚的保温层，可减少炉体热散失，炉温转变较小，
框架型结构，一体化设计，有利于延长炉体的利用寿命，正常情
形下，可3~4年不需大修重砌；
(7)操作系统采纳热工仪表和微机连锁监控，温度、煤耗、烟气
粉尘浓度、NO和SO2含量等要紧参数均通过监控、记录、显示，
为操作者提供治理依据。

燃尽的灰渣可搜集利用作为高活性水泥混合
材，机械操作、仪表操纵，大大减轻了工人的劳动强度。

通过上述改良设计的节煤型沸腾炉，有效提高了一般沸腾炉的热效率，对燃料热值的要求更宽，选材范围更大，较之其他燃烧方式更具明显的优势。

几种燃烧方式的技术经济指标对照见表2。

表1 不同燃烧方式的技术经济指标比较
由此表可见，节煤型沸腾炉对煤质要求低，燃烧强度高，燃尽率好，能耗极低。

（二）人为设定物料的运动状态充分进行热互换：
从理论与实践中，咱们深刻地熟悉到到，阻碍干燥速度的两大要素，要紧为：干燥介质向物料的传热速度和水蒸气向干燥介质的扩散速度，如何采
纳能够与烘干机内部特定的结构相适应的扬料方式及形式，才能达到快速烘干的目的。

第一咱们确立了高效快速烘干的理论依据及结构性能：
1．理论依据及结构特性：
（1）理论依据：
物料的烘干进程是通过加热、蒸发将水分从物料内部移向表面、并汽化扩散到周围的气流中，从而取得干燥。

物料在烘干机烘干进程可依照其干燥速度转变分为三个时期，即：加热时期、等速干燥时期、降速干燥时期。

如何使物料在烘干进程中充分发挥各时期的有效作用，其关键是优化机械结构，依照物料的物化性能及所含水分的性质，人为的设定和限制物料的运动状态、停留时刻和与干燥介质接触的外部环境，有效地强化其吸收和传导效率。

（2）结构性能及作用：
研究设计中，可依照物料性能及地理气候条件，有针对性地将烘干机内分为三个仓，各仓的结构和作用各不相同，如表2所示：
进料
2．结构与相关工艺参数的关系：
（
1） 物料的停留时刻与结构的关系：
被烘干物料可分为粘性物料（如粘土、铁粉、粉煤灰）和非粘性物料（如矿渣、煤、石灰石、炉渣等），所采纳的扬料装置的结构形式及布置方式应有所不同。

第一应缩短物料停压在扬料板及筒体上的时刻，相对延长滞空时刻。

由美国矿业局提出的物料通过烘干机园筒所需时刻t 的计算式，可知：当烘干机的斜度、转速、长径比及物料种类一按时，物料在烘干机筒体内的停留时刻与方式要紧取决于阻尼系数F ，
t=
(min)77.1F n
d p H l ⋅⋅⋅⋅⋅
式中: l －烘干机长度,m ；
p －烘干机斜度,％；
d －烘干机直径，m ；
n －转速，r ／min ；
H－物料在干燥状态下的停止角；
F－圆筒内阻尼物料系数。

如何依照物料的初水分和物化性能设置扬料形式和物料的运动状态是保证物料烘干质量与产量的关键所在，这也是新型组合式扬料装置能够大幅度延长物料在烘干机内的停留时刻，强化热互换成效的全然所在。

从台时产量增加的情形来看，增产幅度是比较惊人的。

例如Φ×12M矿渣烘干机原台时产量为4~5t/h，出机水分3~4%，而改造后，台时产量可达15~17t/h，出机水分低于~2%，为尔后利用磨内筛分技术及高效选粉机制造了条件。

（2）热风温度及蒸发强度与结构的关系：
物料的烘干进程中，热风温度越高，与物料温差越大，就越易于热量的传递和水分的蒸发，从而使物料的干燥速度加速，可取得更好的传热成效。

物料的烘干成效要紧取决高温段热风的利用效率。

由于高温段热气温度高、湿含量低，易于料温的升高及水分的蒸发，现在物料内部的水分扩散的速度与表面蒸发速度维持大体平稳。

干燥介质温度越高、周围环境蒸气压及湿含量越低，物料的干燥速度就越快。

现在期扬料装置的结构应充分运用传热的各类方式如传导、辐射、对流等。

其中主若是传导和辐射。

及利用筒体及扬料板的温度进行直接热传导提高料温，利用热气进行高温辐射增进表面水分蒸发，同时增大气——固相的温差，提高温度梯度加速水分子的移动速度，以传热达到传质之目的。

水分子的传质与传热类似，仍属于物料与流动介质之间的质量传递。

传质的进程包括水分子的质量扩散和宏观的质量传递。

其中质量扩散取决于水蒸气的压差和扩散面积，而宏观的质量传递取决于干燥介质的流动速度和旋涡程度。

由于新型组合式扬料装置能使烘干机内气流呈螺旋形运动，从而使气流速度相对增大，旋涡程度一样增强，宏观的质量传递加大而最终达到物料的蒸发强度，提高单位容积产量的目的。

（3）气体速度及废气含尘量与结构的关系：
a 气体速度：
干燥介质的流速越高，对流传热量越大，有利于将热风炉内产生的高温气体带入烘干机，相对增加干燥介质的温度和高温段的有效长度，促使料温及蒸发速度的上升。

而对烘干机内部的中、低温段提高气流速
度，可使热气体与物料之间的相对速度增加，降低湿热气体的蒸气压及湿含量。

由于气体负压值与气流速度呈平方比关系，适当提高气体流速，不仅降低了气体中的湿含量，而且在物料周围形成低负压环境，促使物料内水分向外扩散。

传统烘干机气流速度较低（3m/s）。

对流换热速度必然比较小。

由于其扬料装置不合理易形成“风洞”造成热风“短路”，因此只单纯地加大排风量提高气流速度，易产生粉状物料飞扬造成环境污染，且能耗增大。

因此必需在提高气流速度地同时，增加阻料、均流装置。

b 废气含尘量：
物料的含水量及运动状态、气流速度、物料的颗粒度及容重均对废气含尘率由所阻碍，专门是在热风流速过快，物料出机水分低于2%，而且在烘干机内大体是沸腾状态与热干燥介质进行较高效率地热互换时，废气中所含粉尘量将大幅度增加。

如何合理地调配各类工业参数的关系，关键在于采纳正确的扬料方式和结构。

结合烘干机的用风特点，不难看出其废气中粗颗粒粉尘所占比例较大，因此采纳粉段扬料，可使其粗颗粒粉尘在适当位置碰撞减沉降而减少其含尘量。

自破碎作用强，该套扬料装置在安装后形成齿状尖刀，对粘土类物料起到破碎的成效，入机粘土粒度50~60mm，出机粘土粒度可下降到5~20mm以下。

（三）选择烘干机收尘最正确技术、经济方案：
烘干机废气中含尘浓度高且波动大，专门是粗颗粒所占比例较高，磨损严峻。

湿含量大的废气易产生结露及侵蚀现象，给收尘设备的正常利用带来
（1）一级旋风收尘器：关于原料的烘干（要紧指粘土、煤、铁粉等）由于粉尘颗粒较细，单靠重力离心分离收尘，其收尘效率较低，一样只有60～70%，而原有采纳的多管旋风收尘器由于分风不均，气体在每一个筒中流量、流速不稳固，易产生串流和堵灰现象，直接阻碍收尘效率。

另一种CLK型扩散式旋风收尘器，尽管效率有所提高，但由于出灰口偏小（一样只有120mm）当粉尘水分较高，收尘量偏大时易显现粘堵现象，造成旋风收尘器的失效。

现有通常选用具有刚玉混凝土衬里的高效耐磨旋风收尘器（一样筒径1540mm，出灰口在350mm）它具有处置风量大、抗磨损、抗反风等特点。

用于矿渣烘干的收尘可达到250～300mg/Nm3,其投资只是其他收尘设备的1/6~1/10，适合于环保要求不高的偏远地域及矿渣烘关连统。

（2）一级抗结露袋式收尘器：关于高含尘浓度的烟气，采取过滤收尘的原理及方式是最简单的。

随着我国各类玻纤滤料的引进、研制、开发。

综合憎水、耐折、耐磨损等几种特定性能采纳烘培工艺方式生产的玻纤类滤料（如CW300——FCA玻纤布等），以其织物光洁、平整、均匀、极易清灰等特点，成为过滤高浓度、湿粘性粉尘的理想滤料。

分室静态清灰方式完全解决清灰不完全和二次扬尘现象。

其中分箱脉冲多点喷吹及高压空气反吹等方式在各室之间依次连番清灰，清灰时刻、次数、压力均由微机操纵。

该收尘设备工艺简单，收尘成效好（要紧型号为：FGM64系列型或HKD系列型）废气排放浓度低于50～60mg/Nm3。

（3）一级旋风收尘器、二级组合电收尘器：关于老的水泥企业，原有适应利用电收尘器，专门是一些水泥厂原有管式电收尘器，一直利用不睬想，针对这种现状可采纳增加一级大型高效耐磨旋风收尘器，如此能够分担不同颗粒范围的收尘区域，同时能够调整入电收尘器的比电阻的温度适应范围。

关于废气中粉尘颗粒比较粗、湿含量过大时采纳该种分级收尘器工艺，具有效率高，抗高温、抗粘堵等特点，但一级收尘器负担较重，必需适当扩大其处置能力，另外烘干原煤时需加设防爆装置和防腐、防锈装置。

关于高浓度、大风量的含尘烟气不宜利用该工艺。

一样废气排放浓度低于150mg/Nm3。

2．烘干机收尘系统要紧工艺参数的选择：
（1）废气温度及粉尘颗粒度：
废气中含尘量受废气温度及颗粒度的阻碍较大，而废气温度又直接阻碍所烘干物料的合格率，因此合理地选择收尘方式及工艺参数是保证收尘成效的关键。

关于废气中粉尘粒度较大或浓度较高时，应选用分级收尘或过滤收尘方式，其中合理地调配各类工艺参数的关系，对烘干收尘具有必然的保证作用，有利于将热风炉内产生的高温烟气带入烘干机：促使料温及蒸发速度上升。

适本地提高气体流速不仅降低了气体中湿含量而且在物料周围形成低负压环境，促使物料内水分向外扩散，传统烘干机气流速度较低（<3m/s）对流换热系数必然较小，但只单纯地加大排风量，提高气体流速，易产生粉尘污染。

因此在提高风速的同时应将所选择的处置风量及过滤风速均匀下降，且气流不产生转变，幸免压力不平稳产生二次飞扬。

（2）管道压降与系统漏风：
连接烘干机及收尘器及引风机之间的管道布置，应尽可能紧凑且多项选择择垂直或倾斜安装，一样风管与水平面的夹角最小不小于55°，应幸免水平管道布置，减少管道积灰堵塞的可能性。

需要弯头连接时应滑腻减少90°弯头。

另外管道中风速应不低于8～10m/s。

管道截面积大于或等于引风机入口的尺寸。

收尘系统的漏风直接阻碍其收尘器内风量与风速的平稳，专门是旋风收尘器漏风会扰乱旋风筒内气旋状态,使已搜集的粉尘从头飞扬。

而其他形式的收尘器漏入冷风易产生结露，一样情形下，当收尘器漏风率大于5%时，其收尘效率趋于零，这也是许多收尘设备失败的重要缘故，因此应强制锁风、密封，保温绝冷，使系统工作温度始终在露点温度以上，如此才能保证收尘器能用好，正常发挥设备的优势。

由于烘干机废气具有湿含量高，粉尘浓度大，易粘堵、结露等困难，因此其收尘问题成为水泥厂技术改造的难点。

但通过实践证明，只要认真分析其工况条件，合理适宜地选择收尘设备及工艺参数，抓好“温度、清灰、保温及漏风”四个关键环节，解决烘关连统粉尘污染的问题是能够实现的。

四、快速沸腾烘关连统的应用成效：
咱们这几年在个省建材行业协会及有关水泥企业的大力支持下，尽力在华东地域推行应用此技术，专门是依照我国安徽地域的适应：在冬季大修，
结合冬季施工前后完成了60多个水泥厂80余台不同规格的烘干机的改造工作，均取得了较好的成效，同时也积存许多适合于北方地域的宝贵体会。

许多水泥企业采纳此项技术改造后，均达到增产80~100%，节煤30~60%废气排放浓度低于50~60mg/Nm3，烘关连统大体实现机械化，仪表操纵，大大减轻了工人的劳动强度，见表四。

表3 部份水泥厂改造前后的生产比较
专门是对煤质和水分的要求低，可全数燃烧劣质煤、煤矸石、炉渣、焦碳渣等各类燃料。

节煤型沸腾炉闷火时刻较长（一样可达到48小时）。

炉体寿命延长（一样可利用3——4年）。

在烘关连统改造的同时可对设备进行大修处置及收尘器综合治理。

再例如：
1．安徽巢东水泥股分水泥厂：Φ×12原料烘关连统（碎石烘干），采纳此项技术改造后，台时产量提高100%，全数燃烧煤矸石。

凤台县水泥厂，含山县屹东水泥厂利用该项技术增产、节能成效十分明显。

2．马钢桃冲矿水泥厂Φ×14M矿渣烘干机，采纳此项技术改造后，台时产量增加倍，煤耗低于18千克标煤/吨，废气排放浓度低于60mg/Nm3，改造后3年不需大修及改换配件。

五、选择烘干工艺设备的误区及体会教训：
目前许多水泥企业在新建烘关连统时，选择立式烘干机，但经多家利用单位考察证明，这种烘关连统所存在的几种问题是难以从全然上解决的。

立式烘干机的原理及结构并非是什么新技术，而只是50～60年代蛋窑水泥中一般利用过的土造烘干塔，已属于六十年代末被淘汰的东西。

由于其结构简单，只需焊一个钢板圆筒再加一些溢流盘即可，因此此刻多为没什么设备加工能力的小设备厂家生产，其中要紧存在的问题以下几点。

（1）料流下落速度过快，有效热互换时刻不足
含水量在15～20%的潮湿物料，专门是粘土块状物料，在喂入立式烘干。