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转筒式烘干机节能改造的几个关键环节
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引言
如何提高烘干机的烘干效率、降低热能消耗，已逐渐引起水泥企业的普遍重视。为实现烘干系统的增产节能，在进行烘干线的设计时，就要寻求烘干机烘干系统的合理配置；对已建成的生产线，则应采用新技术对烘干线进行完善配套。笔者多年从事烘干机的技术开发和技术服务，在实践中总结出一些保持烘干系统高效节能运行的经验，其中最主要的就是要确保系统物料均流、供热均匀、换热高效。以下重点介绍几个需要解决的关键技术环节。
１ 降低物料粒度及保持均量给料
物料颗粒越细，物流均匀性越好，其在系统中的滞阻趋势越小；另一方面，粒度越小，受热面积越大，蒸发强度越高。大颗粒料团则与之相反，易形成气膜层和硬质层，阻止内层物料的传热和传质。所以，在烘干黏土或页岩时，应先对物料进行破碎处理。
对于黏性大、水分高的湿黏土，其破碎是个难题。我国南方以黔西南地区最为突出，北方则主要集中在东北。这些地域的黏土黏性大、塑性强，在东北地区还有较长时间的冻土期，给破碎工作带来困难。因此，在选择破碎机时，必须充分考虑原料的物理性能。一般来讲，对于塑性变形明显的物料，宜采用静载传输方式的挤压、剪切相结合的破碎形式以单齿辊或双齿辊破碎机较为适宜。
均量给料是实现物料均流的前提。一方面可保证烘干机热负荷的均衡和热工制度的稳定，使烘干后的物料的水分一致，使热风炉等负荷供热，从而提高烘干机及电收尘器的使用寿命；另一方面，还可使尾气温度易于掌握和控制。
机械给料一般采用“提升机＋中间料仓＋圆盘喂料机”或“胶带机＋双翻板卸料阀”的方式。前者适用于水分小、黏度低的物料，后者适用水分高、黏度高的物料。
２ 改进喂料方式
转筒烘干机几乎全部采用斜溜管喂料。由于炉温高、负荷变化大，溜管受热烟气的冲刷、氧化作用，变形损坏现象十分严重，而更换又相当麻烦。更为严重的是，烧弯变形的溜管往往撬动炉顶或烘干机挡火密封圈，导致漏风漏料，会大幅度降低烘干机的热效率和使用寿命。无论溜管采用钢管还是采用铸铁管，都不能很好地解决其使用寿命短的问题。为了延长烘干机喂料管的使用寿命，可将斜溜管改为“直管＋下槽板”形式（见图１）。其上段为直管式，将直管砌入炉墙，以避开高温氧化和热烟气的冲刷；下段为斜糟板，承接由直管落下的物料，然后沿斜面将物料溜进烘干机。斜槽板采用耐火铸铁板制作，下面由砌起的耐火砖托住。
３ 热风炉的改造
目前，水泥企业采用的热风炉主要有层燃炉、煤粉炉和沸腾炉三种炉型，其中层燃炉的数量约占50％～55％，煤粉炉约占10％～15％，沸腾炉约占25％～30％。层燃炉的热效率低、劳动强度大、污染大，对煤的质量要求高，不能长期压火，使用寿命短。但由于其一次性投资少，在沸腾炉推出之前，被多数中小型企业所采用；煤粉炉的热效率较高，但对煤质及燃煤粒度有较高的要求，煤粉制备过程中的电耗高、煤磨磨损大、设备维修费用高，污染较严重，且在燃烧方式上不能实现炉内脱硫，因而限制了它的发展。
高温烟气沸腾炉的燃尽率可达99％以上，热效率高。其特点是对燃料的适应性好，可燃用各种劣质燃料；燃料的制备过程简单；供热稳定、负荷调节范围广；自动化程度高，可控性好；燃烧过程为亚高温燃烧，NOx生成量小，掺入石灰石后可实现炉内固硫脱硫（脱硫率85％以上），具有环保和节能优势，可以强化供热、提高产量、保证质量。流化床清洁燃烧项目曾列入国家“攀登计划”，是目前推广的节能炉型。
４ 烘干机扬料板的改造
从理论上讲，物料的烘干过程分为加热升温、等速干燥、降速干燥三个阶段。烘干机扬料板的主要功能是：导料、均流、扬料、阻料，有序地控制物料在筒体内的运动和干燥过程。因此，扬料板的结构形式要结合不同物料的物理化学性能以及物料在烘干过程各阶段的特点进行排布、制作。
传统的转筒式烘干机，其扬料板结构形式简单，几何形状单一。在转速一定的条件下，只能在断面Ⅰ区固定抛撒物料，造成热风在Ⅰ区“断路”；而在Ⅱ、Ⅲ区则形成较大的“空洞”，使热风“短路”（见图２）。所以，传统烘干机的热效率很低，物料的水分蒸发强度<40kg/(m3·h)。
为了提高扬料板的工作性能，近几年人们研究出多几何角度、螺旋交叉错位方式排列的组合扬料板。这种扬料板能使物料由加热升温阶段快速推进到等速干燥阶段，并在此阶段使物料形成一层又薄又匀的“料幕”，增大了物料与热气流的接触面积。由于这层“料幕”是斜切面形成的、以螺旋状推进，不影响热气流的流速，能强化物料的传热和传质，因此，可大幅度提高烘干机的干燥效率，其水分蒸发强度>60kg/(m3?h),节能效果十分显著。
５ 烘干机筒体的隔热保温
转筒式烘干机的筒体一般是由10~16mm厚的钢板制成的，筒体长度一般在12m以上。其进口风的温度约为800℃，出口风的温度约为100℃，筒体的散热损失大约在8%左右。以φ2.2m×14m烘干机为例，其矿渣烘干能力为480t/d，标准煤耗为25kg/t，而筒体散热造成的热损失折算为标准煤达960kg/d。按全年300个工作日计算，每年浪费标准煤约288t。根据经验数据，烘干机每蒸发１kg水分，未经保温的需耗热4812.8kJ/kg，经保温后耗热仅为3967.0kJ/kg，两者的热耗差别很大。
筒体的外保温并不复杂，技改费用也不高，仅相当于其全年能耗损失价值的1/4。常用的保温材料主要有复合硅酸盐保温涂料、硅酸盐纤维板、矿棉板等。因筒体长期转动，为防止保温材料的脱落，应使用铁丝网对保温层进行加固。
实施筒体保温后，由于身体散热减少，内壁温度升高，热气降温减缓，与物料的温差扩大，从而加快了传热速度，提高了传热效率。因此，筒体保温不仅能减少散热损失，而且对提高烘干机的产量和烘干效果也有重要的作用。
６ 堵漏
堵漏主要是指要尽可能堵塞漏风的问题。烘干机的漏风主要有进料口（即溜管入口）、密封圈和卸料口3个部位。漏风会破坏系统的热气均流状况，改变气流压差的走势分布，降低烟气的流速；漏入的冷空气会导致烘干机温度降低、传热速度减缓、传热效率降低；漏风还增加引风机和收尘器的负荷，降低旋风筒的固气分离效率，直接导致烘干机产量降低、能耗增大和使用寿命缩短。1995年，广东梅州市平远水电水泥厂和兴宁兴业水泥厂分别改造了φ2.2m×14m的烘干生产线。两厂相距仅30km，虽然是同样的装置、同样的燃料和物料，但前者的产量为23t/h，而后者的产量仅为14t/h。经过分析，发现后者是由于烘干机的入料口太畅、漏风严重造成的。经改造后，产量很快得到了提高。
对烘干机的3个漏风部位，可以采用以下的治理措施：
(1) 进料口：采用双翻板阀落料；
(2) 密封圈：采用石墨滑块弹性密封圈；
(3) 卸料口：加长下料尾罩的下料管，并在下料管上加装单翻板阀。
７ 结语
以上介绍的是转筒式烘干机节能改选的几个主要环节，企业可根据自身的情况有计划、有侧重点地加以选择，既可以进行单项改造，也可以进行综合性技改。生产实践证明，同样的一条烘干生产线，经过技术改造后，可使烘干机的产量大幅攀升，能耗显著降低，烘干终水分得到保障，综合效益十分可观。
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