田文成 蔡文濤(華強(qiáng)化工集團(tuán)股份有限公司 湖北當(dāng)陽(yáng)444105)

1 烘干窯倉(cāng)內(nèi)干燥過(guò)程

1.1 原運(yùn)行狀況

華強(qiáng)化工集團(tuán)股份有限公司有3條煤棒生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線有3臺(tái)立式烘干窯，每臺(tái)立式烘干窯有32只烘干倉(cāng)，每臺(tái)立式烘干窯配備2臺(tái)熱風(fēng)爐，由2臺(tái)風(fēng)機(jī)提供熱風(fēng)源。立式烘干窯進(jìn)氣溫度控制在約140 ℃，出氣溫度約85 ℃；煤棒進(jìn)窯溫度30～45 ℃，煤棒中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約12%，窯內(nèi)中心烘干溫度115～120 ℃，出窯煤棒含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤3%。立式烘干窯煤棒烘干系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)以下問(wèn)題：當(dāng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量過(guò)大，加熱煤棒的速度過(guò)快，造成型煤出現(xiàn)裂縫、強(qiáng)度降低；進(jìn)氣溫度過(guò)高，窯內(nèi)溫度偏高，易發(fā)生煤棒燃燒現(xiàn)象；出氣溫度過(guò)高，大量的熱量未被充分利用，熱利用率低。

對(duì)立式烘干窯進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：熱風(fēng)從風(fēng)道進(jìn)入立式烘干窯倉(cāng)內(nèi)之后，有很大一部分從其頂部逸出，使其頂部出氣溫度高達(dá)85 ℃左右，損失大量的熱量，需要提高進(jìn)氣的溫度來(lái)補(bǔ)償，導(dǎo)致熱風(fēng)爐負(fù)荷較高及煤、電耗增加。為此，曾在立式烘干窯倉(cāng)內(nèi)增設(shè)1組折流板來(lái)改善熱風(fēng)的流向，延長(zhǎng)熱風(fēng)在倉(cāng)內(nèi)的流程及停留時(shí)間，使煤棒與熱風(fēng)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(cāng)內(nèi)熱量分布仍不夠均勻，煤棒含水量不達(dá)標(biāo)。因此，要改善立式烘干窯倉(cāng)運(yùn)行狀況，必須對(duì)烘干窯倉(cāng)內(nèi)干燥過(guò)程進(jìn)行研究。

1.2 立式烘干窯倉(cāng)內(nèi)干燥過(guò)程

立式烘干窯熱風(fēng)進(jìn)氣溫度控制在140 ℃左右，開2臺(tái)鏈條爐和2臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)原料煤棒進(jìn)行干燥，每10 min開1次倉(cāng)底取3組煤棒樣品，測(cè)其濕度(含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，平均值，下同)，并記錄此時(shí)倉(cāng)內(nèi)溫度。測(cè)試干燥時(shí)間為0～120 min，窯倉(cāng)內(nèi)干燥時(shí)間-煤棒溫度-煤棒濕度數(shù)據(jù)見表1。

表1窯倉(cāng)內(nèi)干燥時(shí)間-煤棒溫度-煤棒濕度數(shù)據(jù)

以表1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制的窯倉(cāng)內(nèi)干燥時(shí)間-煤棒溫度-煤棒濕度關(guān)系見圖1。

從圖1可以看出：煤棒在窯倉(cāng)內(nèi)的干燥過(guò)程可分為3個(gè)階段：預(yù)熱階段(A-B)、干燥階段(B-C)及降速干燥階段(C-D)。

結(jié)合立式烘干窯倉(cāng)結(jié)構(gòu)及對(duì)窯倉(cāng)內(nèi)煤棒干燥過(guò)程的分析，明確了窯倉(cāng)內(nèi)干燥作用分布情況：倉(cāng)頂新加濕煤棒區(qū)域?yàn)楹娓深A(yù)熱區(qū)(A區(qū))，倉(cāng)底煤棒出倉(cāng)段為煤棒降速干燥區(qū)(C區(qū))，而窯倉(cāng)中部才是煤棒干燥區(qū)(B區(qū))。窯倉(cāng)內(nèi)的干燥作用分布示意見圖2。

圖1 窯倉(cāng)內(nèi)干燥時(shí)間-煤棒溫度-煤棒濕度關(guān)系

圖2 窯倉(cāng)內(nèi)干燥作用分布示意

從圖2可以看出：原熱風(fēng)流程進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在設(shè)備頂部，風(fēng)道位置分布不合理，大部分干燥空氣作用在預(yù)熱段；同時(shí)，熱風(fēng)易從倉(cāng)頂走近路，從而導(dǎo)致煤棒干燥區(qū)熱利用率低，造成整臺(tái)烘干窯熱利用率不理想。因此，在干燥區(qū)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(dòng)狀況，有利于提高熱利用率?；诖?，重新設(shè)計(jì)熱風(fēng)流程，將進(jìn)風(fēng)口改至設(shè)備中部煤棒干燥區(qū)，減少了爐內(nèi)預(yù)熱區(qū)熱量損失，同時(shí)提高了爐內(nèi)干燥區(qū)的熱利用率。

2 立式烘干窯及風(fēng)道改造方案

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

(2)在立式烘干窯倉(cāng)內(nèi)增設(shè)布有通風(fēng)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(cāng)內(nèi)通道面積同時(shí)，加大熱風(fēng)在倉(cāng)內(nèi)的湍流量，達(dá)到延長(zhǎng)熱風(fēng)在倉(cāng)內(nèi)停留時(shí)間的目的。

改造后立式烘干窯倉(cāng)示意見圖3。

3 改造后效果

(1)立式烘干窯經(jīng)改造后進(jìn)行了試運(yùn)行。試運(yùn)行期間，窯倉(cāng)進(jìn)氣溫度控制在130 ℃左右，比改造前降低了5～10 ℃；運(yùn)行烘干時(shí)間90 min。共試運(yùn)行了5次，每次從卸料皮帶輸送機(jī)上隨機(jī)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(cāng)示意

表2改造后立式烘干窯試運(yùn)行期間煤棒濕度

表2數(shù)據(jù)表明，改造后煤棒樣品濕度均達(dá)到了生產(chǎn)指標(biāo)，干燥均勻，且窯倉(cāng)進(jìn)、出氣溫度有所下降，停運(yùn)1臺(tái)熱風(fēng)爐及風(fēng)機(jī)仍能達(dá)到干燥要求，提高了烘干窯的熱利用率。

(2)設(shè)計(jì)優(yōu)化了立式烘干窯內(nèi)熱風(fēng)流程，在窯內(nèi)加設(shè)開有通風(fēng)孔的折流板，改變了熱風(fēng)在窯內(nèi)的流向，延長(zhǎng)了熱風(fēng)在爐內(nèi)的停留時(shí)間，提高了熱利用率。

(3)與改造前相比，每條煤棒生產(chǎn)線可少開1臺(tái)鏈條爐和1臺(tái)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)75 kW。按每臺(tái)鏈條爐用煤10 t/d、年運(yùn)行時(shí)間330 d、煤價(jià)500元/t、電價(jià)0.4元/(kW·h)計(jì)，每年可節(jié)約成本約190萬(wàn)元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。