分子篩噴霧干燥單元節(jié)能降耗措施之探索

魏增懷，嚴(yán) 帥

（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

分子篩噴霧干燥單元節(jié)能降耗措施之探索

魏增懷，嚴(yán) 帥

（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

針對(duì)某分子篩噴霧干燥單元熱能利用的實(shí)際情況，分析了影響該單元能耗的主要因素，重點(diǎn)進(jìn)行了提高焙燒系統(tǒng)高溫?zé)煔饫寐实拿鳎瑢で蠼档拖到y(tǒng)能耗的有效途徑，并取得了降低噴霧干燥單元天然氣消耗15.4%的效果。

噴霧干燥；熱效率；能耗；煙氣；固含量；尾氣

噴霧干燥是一種常見(jiàn)的物料干燥手段，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)用以干燥分子篩也已有10余年的歷史。噴霧干燥作為一個(gè)高耗能的生產(chǎn)工序，熱效率僅為40%～60%，針對(duì)影響其能耗的因素進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，不斷提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力都有著重要意義。

1 分子篩噴霧干燥單元簡(jiǎn)介

1.1 流程介紹

分子篩漿液經(jīng)高壓泵輸送至噴霧干燥塔，在漿液自塔頂噴下，霧化后的分子篩液滴與來(lái)自空氣加熱爐的熱空氣并流接觸干燥。干燥后的分子篩物料一部分直接經(jīng)過(guò)塔底部的旋轉(zhuǎn)隔氣閥卸入焙燒爐A內(nèi)；另一部分隨噴霧干燥尾氣進(jìn)入袋式除塵器，空氣經(jīng)抽風(fēng)機(jī)排入大氣，分子篩物料被隔離在布袋外表層，卸入灰斗后進(jìn)入焙燒爐B。如圖1所示。

圖1 噴霧干燥單元工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 特點(diǎn)

與一般噴霧干燥單元相比，本裝置有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）在熱源利用上，與后工序關(guān)聯(lián)，回用焙燒爐排放的高溫?zé)煔狻?/p>

2）兩臺(tái)焙燒爐作用相同，但在進(jìn)料上受噴霧干燥系統(tǒng)影響，A爐干燥塔直接進(jìn)料；B爐為噴霧尾氣夾帶的分子篩經(jīng)過(guò)布袋捕集后卸入，因而B(niǎo)爐進(jìn)料量受噴霧干燥系統(tǒng)負(fù)壓影響較大。

2 噴霧干燥單元能耗影響因素

對(duì)于一般的噴霧趕走單元而言，其主要影響因素有：熱空氣進(jìn)塔溫度、排風(fēng)溫度、物料固含量及溫度、系統(tǒng)密閉性和尾氣循環(huán)利用等。如前述分析，本系統(tǒng)由于與下道工序不僅在物料上有關(guān)聯(lián)，而且在熱能利用上關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。因此，本文將降低該噴霧干燥單元降低能耗重心放在了提高焙燒工序高溫?zé)煔饣赜寐噬希?duì)其他可控的影響因素進(jìn)行了分析。

3 降低分子篩噴霧干燥單元能耗的探索與分析

3.1 煙氣閥開(kāi)度對(duì)噴霧干燥單元加熱爐的天然氣使用量的影響

通過(guò)觀察，了發(fā)現(xiàn)焙燒煙氣回用閥開(kāi)度長(zhǎng)期被設(shè)置到50%～60%，造成大量高溫焙燒煙氣通過(guò)A、B爐煙囪排放，為此首先進(jìn)行調(diào)整煙氣回用閥開(kāi)度的試驗(yàn)。

為驗(yàn)證該方法在實(shí)際生產(chǎn)中是否可以實(shí)現(xiàn)降低天然氣用量的效果，在裝置正常運(yùn)行生產(chǎn)期間，挑選裝置連續(xù)運(yùn)行時(shí)間段，在盡量控制進(jìn)料固含量、尾氣溫度保持在同一水平的前提下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

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表1 焙燒煙氣回用閥開(kāi)度對(duì)噴霧干燥天然氣使用量的影響

從表1中可以看出，在盡量控制其它影響因素保持一致的情況下，增加焙燒煙氣回用閥開(kāi)度，天然氣單耗量下降了4.8Nm3，下降幅度達(dá)到8.1%。

3.2 吸入冷空氣風(fēng)道口加擋板減小冷空氣吸入量

雖然上述試驗(yàn)結(jié)果顯示，增大煙氣閥開(kāi)度對(duì)提升煙氣的利用率有明顯作用，但通過(guò)實(shí)際觀察，發(fā)現(xiàn)仍有大量的高溫?zé)煔鈴谋簾隣t煙囪外排流失。這說(shuō)明高溫?zé)煔饣赜萌杂袧摿赏凇檫M(jìn)一步增大煙氣的利用率，設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)：

在吸入冷空氣的風(fēng)道口加擋板，從而減小冷空氣的吸入量，以期增大回用煙氣量。

加擋板后發(fā)現(xiàn)，A爐煙囪從原來(lái)的排煙道轉(zhuǎn)變成為了一個(gè)進(jìn)風(fēng)道。此現(xiàn)象說(shuō)明該方案結(jié)束了以前煙氣大量外排，利用率低的現(xiàn)狀，大大提高了煙氣的回用率。

對(duì)加擋板后多個(gè)班次天然氣單耗的統(tǒng)計(jì)考察見(jiàn)表2：

表2 冷空氣口加擋板后天然氣單耗統(tǒng)計(jì)

從表2可以看出，該試驗(yàn)期間天然氣單耗平均值為49.9m3，對(duì)比下降4.3Nm3，降幅達(dá)7.9%，說(shuō)明該試驗(yàn)可對(duì)系統(tǒng)能耗產(chǎn)生較為顯著的影響。

3.3 尾氣溫度對(duì)熱效率的影響

相關(guān)文獻(xiàn)表面，某噴霧干燥塔當(dāng)尾氣溫度由130℃降低至120℃時(shí)，熱效率提高了3個(gè)百分點(diǎn)，其對(duì)噴霧干燥單元的能耗有著較為明顯的影響。

經(jīng)過(guò)對(duì)120℃和130℃尾氣所攜帶熱量進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，兩種溫度下尾氣攜帶的熱量差值約為13kJ·kg-1干空氣。因?yàn)樵撓到y(tǒng)需用干空氣量約為14168kg·h-1，所以熱量相差為184184kJ·h-1，即將尾氣排放溫度由130℃的尾氣降至120℃，每小時(shí)可以降低184184kJ的能耗，約合5Nm3天然氣。

尾氣排放溫度越低,噴霧干燥的熱效率越高,噴霧干燥系統(tǒng)中,被排出廢氣帶走的熱量約占總熱量的20%～40%。特別是干燥空氣尾氣溫度高時(shí)，熱損失更大，甚至高達(dá)60%。為此，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量降低尾氣溫度，但不能低于110℃，因?yàn)槲矚鉁囟忍蜁r(shí)粉料太濕，不能達(dá)到目標(biāo)干燥效果，并可能造成布袋糊袋。

3.4 物料漿液固含量對(duì)熱效率的影響

干燥系統(tǒng)中，由干燥煙氣供給的能量主要用于物料中水分的蒸發(fā)。漿液固含量的高低直接決定帶入噴霧干燥系統(tǒng)水分的多少。因此，提高漿液的固含量，既可提高噴霧干燥產(chǎn)量，又可降低燃料消耗。物料漿液固含量過(guò)高時(shí)，將造成漿液流動(dòng)性差，機(jī)攪攪拌負(fù)荷增加，可能損毀設(shè)備。為確定分子篩漿液的合理固含量，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)漿液固含量月平均中相差較大，進(jìn)塔物料含量均值最高月份為436g·L-1，最低月份為378g·L-1，可以以最高月份的430g·L-1為運(yùn)行控制的目標(biāo)。

兩種固含量下的物料需要蒸發(fā)的水分量相差106kg·h-1，經(jīng)計(jì)算，蒸發(fā)106kg水需要消耗能量約為263746KJ，同時(shí)考慮到噴霧干燥塔的熱效率約為50%，所以蒸發(fā)106kg水需要消耗天然氣約15Nm3· h-1，每日將額外消耗378.24Nm3天然氣，這是一筆不小的能耗，可見(jiàn)盡量提高漿液固含量的重要性。

4 結(jié)論及建議

1）可以通過(guò)提高焙燒高溫?zé)煔獾目刂崎y開(kāi)度和在吸入冷空氣的風(fēng)道口加擋板的方案，減少進(jìn)入系統(tǒng)的冷空氣量，提高煙氣利用率，減少噴霧干燥單元天然氣消耗量。生產(chǎn)試驗(yàn)表明，使用上述兩種方案可使噴霧干燥單元天然氣使用量下降15.4%，節(jié)能效果顯著。

2）通過(guò)統(tǒng)計(jì)對(duì)比，說(shuō)明尾氣溫度的高低對(duì)系統(tǒng)熱效率有顯著的影響。在生產(chǎn)中應(yīng)將尾氣溫度控制在120℃左右，這樣既能滿足生產(chǎn)，也能節(jié)約能耗。

3）分析數(shù)據(jù)得出，漿液固含量也對(duì)噴霧干燥單元的能耗產(chǎn)生一定影響。考慮節(jié)能降耗的需求和機(jī)械攪拌承受能力以及高壓泵工作能力，建議控制物料漿液固含量為430g·L-1左右為宜，并盡可能減少波動(dòng)。

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