高濕輕質粉體廢渣物料的烘干處理注意事項

返回列表 作者：鼎力烘干機生產廠家 發表日期：2019-09-18

1 前言

近幾年來隨著我國經濟發展速度的加快，人們對提高能源利用率，改善生存環境提出了更高的要求。從抓污染源的單項治理，擴大到防治結合，綜合利用。同時也能給相關產業帶來經濟效益和社會效益。高濕含量輕質廢渣的利用吸引著許多水泥及化工企業，但由于其物料水分大質量輕等特殊性，處理利用十分困難。

2 常見高濕含量輕質廢渣種類及特性

2．1粉煤灰與煤渣

粉煤灰是煤燃燒所產生的煙氣中的細灰(一般是指燃煤電廠從煙道氣體中收集的細灰)。粉煤灰大部分是球狀，表面光滑的細小顆粒，比重1．8～2．4，容重：50880kg／m3，4900孔篩余量：30～50％，標稠水量：24～70％，比表面積為2000～4000cm2／kg。一般粉煤灰的化學成分為：SiO240％～60％、15％～40％、Fe2O34％～20％、CaO2％～10％、MgO0．5～4％、SO20．1～2％。粉煤灰中主要物料是玻璃體，占50～80％；所含晶體礦物主要有：莫來石、α—石英、方解石、鈣長石、硅酸鈣、赤鐵礦和磁鐵礦等。此外還有少量未燃炭。粉煤灰在我國每年排出量很大(一般燃用1噸煤約產生250～300公斤粉煤灰)如不處理，則會造成大氣粉塵污染，排入河湖等水體也會造成水污染。
煤渣是從工業和民用鍋爐及其他設備燃煤所排出的廢渣(主要以燃煤火力發電廠、化肥廠造氣爐及北方地區民用鍋爐等)煤渣的化學成分為SiO240％～50％、Al2O330％～35％、Fe2O34％～20％、CaO1％～5％。其礦物組成主要有：鈣長石、石英、莫來石、磁鐵礦和黃鐵礦、大量含硅玻璃體(Al2O3?2Si02)、和活性SiO2、活性Al2O3以及少量的未燃煤等。目前該類廢渣在我國分布很廣利用量遠沒有排出量大，棄置堆積時還可放出含硫氣體污染大氣及危害環境。
電石渣是由維尼倫廠和化工廠排出的廢渣，其化學成分為氫氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇和泥沙。電石渣的物理性質：顆粒直徑0．02～0．15mm，相對密度2．4～2．6，容重0．6～1．0。生產中排出量很大并且一般為濕排(水容后成泥漿狀，排入沉淀池中)含水量為40％～80％左右。該類廢渣較難儲存、運輸，對環境污染十分嚴重。
赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業固體廢物。赤泥的化學成分為：SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O、Ti O 2赤泥的物理性質是：顆粒直徑0．08～0．25mm，相對密度2．7～2．9，容重0．8～1．0，赤泥每年排出量很大(生產1噸氧化鋁要排出0．6～2．0噸赤泥)，濕排時污染土地、水源、干燥后隨風飄揚又污染大氣。

3 高濕含量輕質廢渣烘干處理的難點

此類物料如進行綜合治理時多數需要進行烘干處理后，才能輸送、儲存及合理利用。但由于它們多采用濕排方式，一般排出時含量在30％～80％，這對干法利用時的烘干處理難度非常大，其主要難點如下：

3．1 輸送及喂料困難

由于物料水分過大(物料基本呈“泥漿”或“牙膏”狀態)不易送入烘干機內，輸送過程中無法儲存及計量喂料，而落人烘干機后極易出現堆料和粘堵現象，造成流動速度慢，產量無法提高。

3．2 蒸發速率低、熱耗高

由于物料30～80％的所含水分需在烘干機內蒸發產生水蒸氣，才能使物料在干燥過程中逐步蒸發水分達到3％～5％的要求。這樣的干燥過程類似于濕法回轉窯的生產工藝要求。物料烘干時需克服原有蒸發速率低、料溫下降快及物料周圍環境濕含量過大的缺點。因此需持續供給其高溫干燥熱煙氣，用于保持物料具有較高的蒸發水分的“動力”，故熱耗很高。 如圖1的曲線指出物料水分與熱耗之間的比率關系。



3．3 收塵設備粘堵及收塵困難

由于物料中30％～80％的水分需由烘干機內蒸發產生水蒸氣后再經收塵器、風機排入大氣中。因此其收塵器必須滿足“先收水”“后收塵”的原則，這無疑是對收塵器形式及相關材料的一種挑戰，其中對于輕質材料90％以上的烘干產品需從收塵器產生，因此是對收塵設備及工藝參數提出了更高的要求。

3．4 供熱溫度及系統風速高

由于物料的物化特點，需要供熱系統提供持續高溫煙氣(900～1100℃)，為使蒸發后的高濕含量氣體迅速被干燥煙氣更換并使烘干后物料及時排出，需適當增加熱風溫度和系統風速。

4 主要采取的技術措施

4．1 預先分離，降低含水量

此類輕質物料由于具有細度高，遇水極易“稀釋”等特性，因此應先采用貯儲的方法，自然沉淀部分水分。也可采用機械脫水方法。此種高濕含量的物料在烘干以前，可采用滾筒式離心脫水的方法去除大部分水分(一般可降低到15％～40％)，這樣便于物料儲存及輸送、喂料。也可采取“壓濾”的方法進行預先的水分處理(目前國內工業生產中采用此方法較多)。

4．2 安裝強化蒸發裝置

此方法是將鏈條裝置安裝在烘干機的進料端(鏈條裝置如圖2所示)。鏈條裝置在此處能夠起到傳熱均勻，增加蒸發水分的表面積，推動并輸送物料。


4．3 解決喂料及防堵問題

采用計量調速泵將高水分物料喂入烘干機內(脫水處理后物料直接用皮帶機喂料)，使其迅速與高溫熱煙氣進行熱交換，造成物料在高溫的烘烤之下結殼，這樣能減少粘簡體及堆積堵料現象。再采取分段處理，層層“脫衣”的方法使其能迅速干燥。烘干機內所垂掛的鏈條裝置，不但能夠傳導熱量，而且還能防止物料粘堵簡體，保證料流通暢。最重要的是鏈條裝置是實現“先結殼、后脫衣”設想的主要手段。而鏈條為軟體物，粘在其上的物料干燥后隨鏈條抖動而自動脫落。

4．4 解決高水分物料在高濕含量廢氣環境下蒸發速度的問題

首先對烘干機規格的選擇力求其長徑比較大(L/D>9)，這樣能使被烘干物料在其有效烘干區域內有較充裕的干燥時間，由于該物料含水量很高，從物料進入烘干機內就會大量吸熱，表層水分不斷升溫氣化，此時具有較高的蒸發速度。隨著物料的前進料溫會開始下降，周圍氣體中濕含量增加，水分子移動速度減緩。如圖3所示。

如果要求較長時間地維持較高的蒸發速度，就必須具有良好的烘干環境。即物料應在持續供給的高溫狀態下，具有一定的低負壓氛圍，并且要求其風速適中。特別是烘干機尾部因為此段廢氣中濕含量較高，溫度已下降較多，更易影響蒸發速度，所以負壓及風速在此段非常重要。如圖4所示。

4．5 輕質物料烘干后易造成廢氣高濃度的問題

電石渣、粉煤灰等屬輕質物料，加之顆粒較細，干燥后在風速及負壓相對較大的狀態下，易隨風抽入收塵器(廢氣含塵濃度為60～120g／Nm3，其中20μm以下的占95％以上)。因此收塵器的負荷相對較大，約占產品總量的80％～90％成品需在收塵器內產生。粉塵粒度對其收塵效率影響很大。見圖5。而根據此類物料的特性選用旋風收塵器及電收塵器均不合理，應重點考慮使用過濾除塵的方式，故可優先選用能處理高濃度粉塵的氣箱脈沖收塵器，但濾料要滿足其粉塵細、水分大，透氣性差的特點；可選用進口附膜技術的玻纖濾料系列。


4．6 氣體溫度與系統防結露的問題

由于所烘干物料具有較高含水量的特點，無論是使用抗結露袋式收塵器還是電收塵器，只能適應廢氣濕含量在15％～25％，為此可考慮在進口處安裝一臺油水分離器先濾出部分水。如果要實現“先結殼、后脫衣”的設想，就應該使濕物料初始階段保持在900—1100℃的高溫煙氣包含之中，并使高溫區域延長，使之蒸發速度較快。為使收塵器及風機保證能在不結露狀態下工作，廢氣溫度應控制在120～150℃，另外收塵器的處理風量較正常狀態增加25％～30％，過濾風速控制在0．8～1．2m/min。而供熱部分應選用高溫沸騰爐，該爐型能夠保持供熱溫度相對穩定。

5 結論與展望

隨著工業生產的發展和人類數量的增加，廢渣的產生有其必然性。而工業廢渣數量龐大、種類繁多、成分復雜，特別是高濕含量輕質廢渣就更難堆存或轉化廢渣的綜合治理與環境保護是密不可分的。對其進行必要的烘干處理能更廣泛地使其有用物質和能源加以回收利用。目前高濕含量輕質廢渣經干燥處理后，可直接作為水泥的混合材或原材料使用，具有良好的開發利用價值。
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