煤棒烘干窯灰倉工藝及結構的改造

田文成 蔡文濤(華強化工集團股份有限公司 湖北當陽444105)

1 烘干窯倉內干燥過程

1.1 原運行狀況

華強化工集團股份有限公司有3條煤棒生產線，每條生產線有3臺立式烘干窯，每臺立式烘干窯有32只烘干倉，每臺立式烘干窯配備2臺熱風爐，由2臺風機提供熱風源。立式烘干窯進氣溫度控制在約140 ℃，出氣溫度約85 ℃；煤棒進窯溫度30～45 ℃，煤棒中含水質量分數約12%，窯內中心烘干溫度115～120 ℃，出窯煤棒含水質量分數≤3%。立式烘干窯煤棒烘干系統在運行過程中出現以下問題：當滿負荷運行時，2臺風機的風量過大，加熱煤棒的速度過快，造成型煤出現裂縫、強度降低；進氣溫度過高，窯內溫度偏高，易發生煤棒燃燒現象；出氣溫度過高，大量的熱量未被充分利用，熱利用率低。

對立式烘干窯進行分析后發現：熱風從風道進入立式烘干窯倉內之后，有很大一部分從其頂部逸出，使其頂部出氣溫度高達85 ℃左右，損失大量的熱量，需要提高進氣的溫度來補償，導致熱風爐負荷較高及煤、電耗增加。為此，曾在立式烘干窯倉內增設1組折流板來改善熱風的流向，延長熱風在倉內的流程及停留時間，使煤棒與熱風能夠充分接觸。改造后，雖然立式烘干窯熱利用率顯著提高，但倉內熱量分布仍不夠均勻，煤棒含水量不達標。因此，要改善立式烘干窯倉運行狀況，必須對烘干窯倉內干燥過程進行研究。

1.2 立式烘干窯倉內干燥過程

立式烘干窯熱風進氣溫度控制在140 ℃左右，開2臺鏈條爐和2臺風機對原料煤棒進行干燥，每10 min開1次倉底取3組煤棒樣品，測其濕度(含水質量分數，平均值，下同)，并記錄此時倉內溫度。測試干燥時間為0～120 min，窯倉內干燥時間-煤棒溫度-煤棒濕度數據見表1。

表1窯倉內干燥時間-煤棒溫度-煤棒濕度數據

以表1數據為基礎繪制的窯倉內干燥時間-煤棒溫度-煤棒濕度關系見圖1。

從圖1可以看出：煤棒在窯倉內的干燥過程可分為3個階段：預熱階段(A-B)、干燥階段(B-C)及降速干燥階段(C-D)。

結合立式烘干窯倉結構及對窯倉內煤棒干燥過程的分析，明確了窯倉內干燥作用分布情況：倉頂新加濕煤棒區域為烘干預熱區(A區)，倉底煤棒出倉段為煤棒降速干燥區(C區)，而窯倉中部才是煤棒干燥區(B區)。窯倉內的干燥作用分布示意見圖2。

圖1 窯倉內干燥時間-煤棒溫度-煤棒濕度關系

圖2 窯倉內干燥作用分布示意

從圖2可以看出：原熱風流程進風口設置在設備頂部，風道位置分布不合理，大部分干燥空氣作用在預熱段；同時，熱風易從倉頂走近路，從而導致煤棒干燥區熱利用率低，造成整臺烘干窯熱利用率不理想。因此，在干燥區提高空氣溫度、降低空氣濕度、改善空氣與物料之間的接觸和流動狀況，有利于提高熱利用率。基于此，重新設計熱風流程，將進風口改至設備中部煤棒干燥區，減少了爐內預熱區熱量損失，同時提高了爐內干燥區的熱利用率。

2 立式烘干窯及風道改造方案

(1)將立式烘干窯的風道從烘干預熱區改至煤棒干燥區，提高煤棒干燥區(B區)熱風溫度，降低空氣濕度，改善熱風與煤棒之間的接觸和熱風流動狀況。

(2)在立式烘干窯倉內增設布有通風孔的折流板(原有的1組折流板拆下，并在其上鉆孔后再安裝)，保證倉內通道面積同時，加大熱風在倉內的湍流量，達到延長熱風在倉內停留時間的目的。

改造后立式烘干窯倉示意見圖3。

3 改造后效果

(1)立式烘干窯經改造后進行了試運行。試運行期間，窯倉進氣溫度控制在130 ℃左右，比改造前降低了5～10 ℃；運行烘干時間90 min。共試運行了5次，每次從卸料皮帶輸送機上隨機取樣5組煤棒樣品，分析煤棒濕度(表2)。

圖3 改造后立式烘干窯倉示意

表2改造后立式烘干窯試運行期間煤棒濕度

表2數據表明，改造后煤棒樣品濕度均達到了生產指標，干燥均勻，且窯倉進、出氣溫度有所下降，停運1臺熱風爐及風機仍能達到干燥要求，提高了烘干窯的熱利用率。

(2)設計優化了立式烘干窯內熱風流程，在窯內加設開有通風孔的折流板，改變了熱風在窯內的流向，延長了熱風在爐內的停留時間，提高了熱利用率。

(3)與改造前相比，每條煤棒生產線可少開1臺鏈條爐和1臺風機，每臺風機電機75 kW。按每臺鏈條爐用煤10 t/d、年運行時間330 d、煤價500元/t、電價0.4元/(kW·h)計，每年可節約成本約190萬元，具有良好的經濟效益。