兩段式烘干煅燒工藝的特點與應用

龔 旭

兩段式烘干煅燒工藝的特點與應用

龔 旭

（湖北金爐節能股份有限公司 湖北黃石 435000）

在這些傳統處理方式上，對煅燒工藝進行了改進，研發出新型的兩段式烘干煅燒工藝。在兩段式烘干煅燒工藝系統中，烘干預熱部分全部由前端的烘干機完成，使預熱時間以及窯體長度都大幅縮短。該設備用于煅燒物料和熱脫附處理物料，節能效果明顯。

烘干；煅燒；節能

0引言

如何最大化的提高能源的利用效率，減少能源的浪費，應該是每條生產線在工藝設計之初，都需要考慮的問題。采取減少熱量的散失、降低煙尾氣的排放溫度、余熱發電、余熱鍋爐等等可行的措施，皆可達到節能減排降耗的目的。我司在這些傳統處理方式上，對煅燒工藝進行了改進，研發出新型的兩段式烘干煅燒工藝，并得到了很好的應用。

1兩段式烘干煅燒工藝的研發背景

1.1市場需求

（1）甘肅省隴南市某公司要求煅燒物料：金礦石,金礦石結晶水：8%，附著水：10-15%，粒度：≤4mm，產量：90t/h,煅燒溫度：550-650℃，停留時間：30min，出料溫度：≤100℃，尾氣溫度：200℃。

（2）北京市某公司要求熱脫附處理物料：有機污染土，含水量：10-15%，粒度：≤50mm，處理量：≥25t/h，煅燒溫度：300-550℃，停留時間：≥10min, 出料溫度：≤80℃。

1.2要求更高的社會、環境和經濟效益

社會效益：要求采用先進的新型設備和工藝，以節約資源和提高投入產出比，能夠利用各種寶貴的資源，希望獲得各級政府重點支持。

環境效益：要求能夠減少對自然環境的破壞和影響，改善甚至是修復環境。

經濟效益：要求獲得更好更快的投資回報。

2工藝及設備的技術優勢

2.1工藝簡介

工藝圖見圖1。

（1）金礦石煅燒工藝流程簡介

現有煅燒系統采用氧化煅燒，氧化煅燒是一種處理難浸金礦的最古老又最常用的方法。使用沸騰爐對黃金礦進行煅燒的一個最大問題是：當煤與金礦混合一同加入到沸騰爐中煅燒時，煤燃燒后產生大量的煤渣混在金精礦中會對后面的提取工序產生很大的影響，從而降低了黃金的生產率和收得率。另外，煙氣余熱未被充分回收，能源浪費嚴重，不僅造成經濟損失，而且對環境也形成很大的污染。采用沸騰爐對黃金礦進行煅燒，需要將礦料和燃煤磨至較小顆粒，需要較高的一次性投入和運行成本。

兩段式烘干煅燒工藝解決了傳統工藝中無法避免的問題。采用逆流的形式，物料首先從入料口進入烘干機內，預熱及烘干原礦石至140℃左右；之后進入煅燒窯內通過高溫煅燒，改變其化學組成及物理性質，分離砷和硫；煅燒完成的高溫物料還無法直接回收和存放，此時通過冷床降低物料溫度。在冷床內的物料還能夠進一步氧化，冷卻物料后的熱風并不直接排放，通過高溫風機和層下配風系統重新通入煅燒窯內，達到充分利用能源的目的。

（2）有機污染土熱脫附工藝流

根據場地調查報告，土壤中的污染物主要為多環芳烴（PAHs）有機污染物，總污染物濃度＜1%。采用逆流形式，土壤經篩分、除鐵預處理后，由給料裝置進入烘干機內，預熱及烘干污染土至140℃左右；之后進入高溫熱脫附煅燒窯內被加熱至，土壤在兩段式烘干煅燒系統內經歷烘干脫水及熱脫附兩個階段，有機污染物在煅燒窯內從土壤中蒸發析出，最后由煙尾氣帶走。脫附后的土壤溫度約在300-550℃，需要對該土壤進行冷卻及加水抑塵。煙氣由烘干機頭部抽出后進行凈化處理。

2.2更高的熱利用率

因在煅燒窯內需要將物料加熱至要求的煅燒溫度，并維持一定時間，這就決定了一定有不低的煙尾氣溫度。以水泥窯為例，尾氣溫度一般為400℃，有效的熱利用率為80%。我司在黃砂的烘干系統中因煙尾氣溫度低至75℃，熱利用率達到了90%以上，而同樣的在兩段式烘干煅燒工藝系統中，因其獨特的兩段式烘干煅燒處理工藝，同樣做到了低溫煙尾氣的排放。在污染土熱脫附項目上，煙尾氣溫度80℃，熱利用率達到了95%。

2.3結構緊湊

傳統回轉窯分為前后窯頭帶、分解帶、過渡帶、燒成帶，也是溫度段的劃分，從煅燒窯加熱物料原理上分析，物料如需充分預熱、分解，必須有足夠長的低溫段和中溫段來保證物料有較充足的預熱加熱時間，之后再進入到燒成帶燒成。在兩段式烘干煅燒工藝系統中，烘干預熱部分全部由前端的烘干機完成，使預熱時間以及窯體長度都大幅縮短。

2.4煅燒窯復合型內襯

窯內襯采用新型的復合結構，由內層耐磨層，中層保溫層以及外層金屬殼體組成。設計外殼體溫度80℃，實際運行過程中，實測外層殼體最高溫度120℃，大幅減少了窯體外表面的熱量散失。且外殼體溫度降低后，還帶來了傳動和運動結構的大幅簡化，高溫帶托輪、托圈再無需考慮冷卻問題，主電機也無需考慮熱輻射的防護問題。

2.5烘干機高效組合式揚料裝置

我司專利技術高效組合式揚料裝置（專利號ZL98235910.1)：根據物料在干燥過程中的物理特性的變化，采用多種結構的揚料板，按不同的溫度分區段在筒內優化布置，使物料在筒體內形成均勻料幕，與熱煙氣進行充分熱交換，其單位體積的蒸發強度達到60～80kg，蒸發能力比普通烘干機提高50%～120%，極大的縮小了設備體積。在物料烘干過程中采用特殊的設計和方法，使粘度物料難以烘干的問題得以解決，效果良好。

2.6中間接口零泄漏

顆粒及粉狀物料在煅燒窯及烘干機內運動時，處于一種流化狀態，會像水一樣無孔不入，無論是采取何種密封方式都無法完全杜絕泄漏。在工業連續批量生產過程中，物料不停摩擦密封圈或密封層，將會很快使密封裝置失效進而導致泄漏。我司在設計煅燒窯及烘干機中間接口結構時，認為堵不如疏，通過疏通和減少中部接口堆積的物料的方式，解決了在設備使用一段時間后不可避免的出現物料泄漏的情況，實際使用中做到了零泄漏。

3兩段式烘干煅燒工藝設備的安裝調試及正常運行

3.1安裝重點

3.1.1烘干機及煅燒窯同心度

烘干機轉速是大于煅燒窯轉速的，兩段筒體轉速并不相同，為讓兩段筒體能夠互不干涉的獨立正常轉動，以及設備能夠順利、方便的安裝，兩段筒體接口設計之初就需預留出恰當的縫隙，對筒體端面的不圓度和端面圓跳動進行補償，還要考慮到高溫工況下筒體的熱膨脹帶來的直徑變化。但筒體的不圓度和膨脹量等數值僅僅只能得到一個范圍值，確切值是無法確定的，這就需要在筒體的安裝時，通過調整兩筒體的同心度偏差來保證使用要求。根據工地現場情況，先行定位烘干機或煅燒窯筒體均可，如先行定位安裝煅燒窯筒體，則在烘干機筒體的安裝定位時，烘干機軸心需向其運行時的出料點側方向進行適當偏移，安裝完成后轉動兩個筒體進行檢查，烘干機在運行時的出料點側縫隙應該做到始終保持最小。

3.1.2預留伸縮量

在兩段式烘干煅燒工藝系統中，烘干機和煅燒窯之間的熱膨脹問題也是安裝的重點，這也是前文提到的無論是采取何種密封方式都無法完全杜絕泄漏的一個重要因素。兩段筒體以不同轉速在轉動，且溫度升高后烘干機出料端和煅燒窯進料端端面距離將會發生較大的變化，通過多次改變密封形式和結構并進行試驗后，我司認為因為高溫熱膨脹的原因，此處不適合重點考慮密封問題，而改為先疏通再密封的結構。但無論那種結構，合適的伸縮量是必須預留的，過小會導致筒體在運行時卡住甚至導致設備損壞，過大又會使物料漏出，經過反復的計算和試驗后，找到了合適的預留伸縮量。

3.2調試重點

除常規的單機試車和聯動試車檢測調試項目外，還需要重點對物料在系統中的停留時間進行試驗，并詳細記錄各項運行參數。

兩段式烘干煅燒工藝系統中，烘干機和煅燒窯均由變頻電機驅動，轉速可調，停留時間可調。一般在電機運行頻率35Hz左右時，可達到工藝要求的物料的烘干煅燒時間。通常從運行頻率10Hz起，以每提升5Hz運行頻率為一組進行試驗記錄。除烘干煅燒時間外，還需要對應記錄各運行頻率下，煅燒窯內的料層厚度，料層過厚的話，即便有足夠的停留時間，也無法燒成，根據不同的物料性質和處理量，以及煅燒要求，料層厚度也都不盡相同。在熱負荷試生產過程中，以上數據將會提供極大的幫助，可以盡快的歸納總結和繪制產品質量相關的特征曲線，最終達到節能減排降耗的目的。

3.3系統的正常運行

在系統連續正常運行24小時后詳細采集各項數據并進行分析，我們發現在工業化的連續生產中，兩段式烘干煅燒工藝大幅的降低了試驗室試驗得出的煅燒時間和煅燒溫度要求。

（1）在烘干機內，物料直接與熱煙氣接觸，預熱和烘干非常充分，物料進入煅燒窯前附著水已經為零，且被預熱到了140℃左右，節省了5-10min的相對于在單筒窯內的停留時間，物料停留時間的降低讓整個系統的囤料量降低，從而降低了電機的驅動功率，達到了節能降耗的目的；

（2）物料在系統內始終處于動態受熱的狀態中，本就與試驗室的靜態試驗過程不同，物料受熱更加均勻和迅速，通常情況下一般工業生產時的煅燒溫度都要比試驗溫度低，在還沒有達到實驗室溫度時，物料的化學組成或物理性質就已經全部改變完成，比如在氧化鋁的閃燒工藝系統中，試驗溫度需要1600℃，而實際生產中僅需1400-1500℃即可。在兩段式烘干煅燒工藝系統中，煅燒窯采用的復合型內襯結構，極大降低了筒體表面的散失熱流，讓筒體內的保溫效果更加突出，可以使煅燒溫度降低100℃以上。同時也降低了燃料的使用量，如烘干機同時也制作外保溫，效果更加明顯。

4結束語

兩段式烘干煅燒工藝解決了分段處理煅燒過程中各個階段的主要矛盾，結合設備的進步和優化，極大地提高系統的能量利用效率。實踐證明，該工藝確實達到了節能減排降耗的目的，主要設計思路也得到了很好的驗證。

TQ172

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1007-6344（2017）03-0009-01