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新型高效节能环保型干燥设备在硫精矿干燥中的应用

徐彦国
(石家庄工大化工设备有限公司,河北 石家庄050031)
摘 要:介绍了应用于硫精矿干燥的新型高效节能环保设备-特制螺旋干燥机和特制盘式连续干燥机,阐述了工作原理及工艺流程,分析了这种干燥形式的特点及应用领域,并重点与传统干燥机─回转窑干燥机进行了比较。结果表明,在硫精矿的干燥中此新型干燥设备在节能、环保等方面优于回转窑干燥机。
关键词:硫精矿、干燥、节能、环保、回转窑干燥机、螺旋干燥机、盘式连续干燥机
 
在硫精矿生产硫酸的工艺过程中硫精矿的干燥是一个很重要的步骤,在传统的干燥工艺中往往采用以热风作为热源的回转窑干燥机对硫精矿进行干燥,但此干燥工艺存在诸多弊端:由于采用燃煤的烟道气作为热源直接对物料进行干燥,会使大量的煤灰进入硫精矿中,燃烧温度不好控制,干燥过程中会使硫精矿烧结,并产生腐蚀性气体,对设备造成腐蚀较大;煤燃烧会产生二氧化硫,因此增加了燃煤的费用及烟气后处理的费用,并对环境造成了污染;由于干燥前硫精矿含湿量较大,并且干燥的热风往往在500℃左右,造成干燥设备在使用一段时间后粘结严重,设备无法正常运行;由于采用高温热风对流干燥,干燥系统需要较大的鼓、引风系统,因此干燥系统电能消耗较大,整套干燥系统占地面积较大;回转窑干燥热效率低,设备产尘量较大,收尘系统投资和运行费用都较高。新近结束的中共十六届五中全会确立的“十一五”发展目标中,有两个十分重要的量化指标:一是“2010年人均国内生产总值比2000年翻一番”,二是单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右,这是一个关系到国计民生和经济能否持续发展的重要指标。因此在硫精矿的干燥中急需具有高效、节能、环保性质的干燥设备的出现,并尽快实现工业化应用。石家庄工大化工设备有限公司经过一年多的技术攻关和试验,并在江西铜业集团的大力支持和帮助下,最终于2006年将新型高效节能环保型组合干燥装置——特制螺旋干燥机和特制盘式连续干燥机成功地应用于江铜-瓮福化工有限公司40万t/a硫酸项目中,至今已连续运转两年多,得到了用户的好评。
 
硫精矿干燥流程简介
1.1原干燥工艺流程
采用回转窑干燥机系统。它是一种较传统的干燥方式,被干燥的硫精矿由回转窑一端进入窑内,在抄板作用下物料分散开使其与烟道气有尽可能大的相接触面,物料在窑内运动过程中被加热干燥,最后由窑另一端下部出料口排出。干燥过程所用的热载体为200℃以上的燃煤烟道气。
回转窑干燥机干燥系统的缺点是电能消耗较大, 设备投资及运行费用较高, 环境污染大,且增加了燃煤的运输、贮存及消耗。
1.2 新的干燥流程
采用特制螺旋干燥机和特制盘式连续干燥机组合使用。由上道岗位来的含湿量16%左右的湿物料,均匀、无杂质地进入特制螺旋干燥机进行预干燥,干燥到含水12%左右后进入特制盘式连续干燥机中进行最终干燥。干燥机内通入表压0.4—0.6MPa的饱和水蒸气(余热发电后的蒸汽)进行干燥作业,物料在流动过程中完成传热传质过程,达到干燥的目的。已干物料在干燥器底部的排料口排出,从物料中逸出的湿汽通过设在特制螺旋干燥机和特制盘式连续干燥机顶部的排湿口排出。
 
 图1. 新型高效节能环保型组合干燥设备干燥硫精矿工艺流程
此流程的特点是干燥机连续工作,占地面积小;由于采用蒸汽作为热源,利用的是潜热,因此干燥强度大、热效率高,使能耗大量降低;由于热源由工艺余热锅炉所产蒸汽提供,从而节省了大量的燃煤;设备密闭工作,操作环境好,对环境无污染。
2 新型高效节能环保干燥设备简介
2.1特制螺旋干燥机
特制螺旋干燥机是专门针对硫精矿、镍精矿、锌精矿及铅精矿等物料性质开发的一种特制高效节能环保型干燥设备,其由夹套外壳、双螺旋干燥输送轴、驱动机构、顶盖、排湿系统等组成。外壳夹套和干燥输送轴内通入加热介质。湿物料从干燥机设在顶盖上的加料口加入干燥器内,在转动的干燥输送轴的推动下不断翻滚前进,物料在运动过程中被加热,进行传热传质完成干燥作业。根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含水量,确定干燥面积。双桨叶干燥机卧式工作,干燥完成后由干燥器另一端的底部出料口排出。整个干燥过程密闭操作,从物料中释放出的水蒸气在经过蒸汽散热器加热后的热空气携带下从排湿口排出。该尾气主要成分是水蒸气,物料较湿,不存在被干燥产品的夹带。特制螺旋干燥机干燥后的物料经圆盘给料机进入特制盘式连续干燥机。
2.2特制盘式连续干燥机
特制盘式连续干燥机是一种新型传导式干燥设备,具有连续运行、密闭操作、蒸发强度大、湿度梯度分布合理、动力消耗低、占地面积小、环保等优点。同时,其配置简单,不需气流干燥所必须配置的旋风除尘器,不使用热风作为加热介质,因此,不会发生因热风和粉尘分离不好随尾气夹带造成的产品损失。盘式连续干燥机由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的若干耙叶、碾磙、主轴、传动装置、外壳等组成,中空的干燥盘内通入加热介质。物料在干燥盘面上由耙叶输送、翻动、呈阿基米德螺线轨迹运动,在运动过程中被干燥盘加热,进行传热传质完成干燥作业,根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含水量,确定干燥盘层数(干燥面积)。盘式连续干燥机立式工作,湿物料由顶部的加料口加入,通过每层干燥盘后由干燥机的底部排出,整个干燥过程密闭操作,从物料中释放出的水蒸汽通过除尘器后再由引风机排入大气,该尾气主要成份是水蒸气,不存在被干燥产品的夹带。
3  新型高效节能环保干燥设备在干燥硫精矿上的应用特点
(1)连续运行,热效率高。特制螺旋干燥机和特制盘式连续干燥器均以传导传热方式进行干燥,干燥过程中干燥器内只通入极少量空气,其尾气携带量很少,故其热效率可达75%以上。
(2)干燥能力大,每套干燥系统每小时处理硫精矿达30多吨,满足了硫精矿生产硫酸生产线的要求。
(3)物料损失小、环境保护好。在特制螺旋干燥机干燥硫精矿中,由于干燥后的物料含湿量较大,排出的尾气中极少夹带物料,环境好;在特制盘式连续干燥机干燥硫精矿中,由于物料上进下出,物料分布也是上湿下干,且干燥尾气流速极低(约0.1m/s),因此物料粉尘很难浮到设备顶部,极少会被尾气夹带排走,不仅极少损失物料,而且不会污染环境。达到了环保的要求。
(4)物料在干燥设备中极少粘结。由于特制螺旋干燥机具有自清作用,因此物料在设备上粘结较少;由于经过特制桨叶干燥机干燥后的物料粘性大部分被除掉,而特制盘式连续干燥器采用强制刮料装置,因此物料极少会在设备上粘结。并且由于采用蒸汽传导干燥,避免了高温热风干燥造成的硫精矿被烧毁并粘结干燥设备,很好地解决了回转窑干燥机干燥硫精矿时物料在设备上粘结的难题。
(5)物料中腐蚀性物质对设备的腐蚀性小。由于干燥过程中腐蚀性物质被迅速蒸发并被热空气迅速带出干燥设备,因此物料中腐蚀性物质对设备的腐蚀性小。
(6)设备可调性强,物料干燥均匀可调。可通过调整设备转速、蒸汽流量、蒸汽压力、耙叶角度、物料加入量和盘式连续干燥机中干燥盘使用数量,能方便地调整物料干燥的效果。
(7)设备密闭连续操作,工人劳动强度低。
(8)干燥介质利用余热锅炉所产生蒸汽,从而节省了大量的燃煤,达到了能源的循环利用和环保的要求。
4 技术经济分析
此新型高效节能环保自开发成功后,已在硫精矿、镍精矿、锌精矿等领域得到大量工业应用,并被证明是优于其他干燥设备的。表1为在年产40万硫酸项目中硫精矿使用此新型高效节能环保干燥机与回转窑干燥机的经济指标对比。
 
表1年干燥40万吨硫酸中硫精矿使用此新型高效节能环保干燥机与回转窑干燥机的经济指标对比。
   项目
干燥
形式
电耗
煤消耗
尾  气
占地
面积
装机容量/kW
年电耗
/度
年电费
/元
年煤耗/t
年煤费
/元
回转窑
干燥机
514
2960640
1776384
10000
6500000
   含有大量的粉尘和二氧化硫,需较复杂、庞大的除尘和尾气处理装置;操作环境不好
 
新型高效节能环保型干燥机
186.5
1074240
644544
0
0
不含二氧化硫,仅含有极微少的粉尘,不用处理或仅简单处理尾尘;操作环境好。
 
节 约
327.5
1886400
1131840
10000
6500000
 
 
合 计
7631840
注:1、电价按0.6元/度计;煤价格按650元/t。
    2、此新型高效节能环保型干燥机热源利用余热锅炉所产生的高压蒸汽发电后的低压废蒸汽,在此不计入成本。
 
由表1可见,对于年干燥40万吨硫精矿的干燥工序,使用此新型高效节能环保型干燥机比使用回转窑干燥机年节约能耗费用约763.184万元,并且在环保、占地面积等方面优于回转窑。
5  应用前景
目前,国内绝大多数使用硫精矿生产硫酸的厂家采用传统的回转窑干燥机干燥硫精矿(或采用直接晾晒的方法),由于烘干方式的落后,导致生产效率较低,劳动强度较大,环境污染较严重,生产成本高。而采用此新型高效节能环保型干燥机,则大大降低了生产成本,提高了产品质量,降低了工人的劳动强度,保护了环境。因此,此新型高效节能环保型干燥机在硫精矿的干燥上具有很好的应用前景。
 
参考文献:
[1] 范可正.化工生产流程图解[M].北京:化学工业出版社,1997.152-154
[2] 时钧,汪家鼎等.化学工程手册(上册)[M].北京:化学工业出版社,1996.17-66
[3] 潘永康,王喜忠等.现代干燥技术[M].北京:化学工业出版社,1998.147-161
来源:衡创工大现代塔器公司      时间:2009/1/19 23:32:14
 
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