1 采用順流工藝、改造和淘汰逆流工藝

逆流烘干工藝仍是目前一些廠采用的烘干工藝形式，見(jiàn)圖 1 ，

圖 1 回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)逆流工藝

逆流烘干工藝操作簡(jiǎn)單、出機(jī)含塵濃度低，便于收塵，但由于以下方面的不足，制約生產(chǎn)的現(xiàn)象十分突出。

1.1 不易密封，粘堵現(xiàn)象嚴(yán)重

烘干工程中，煙氣流動(dòng)的動(dòng)力是通過(guò)引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓梯度形成的。由于逆流烘干系統(tǒng)進(jìn)料口和尾氣出風(fēng)口、出料口和熱風(fēng)進(jìn)口為分別為同一處，造成漏風(fēng)嚴(yán)重，系統(tǒng)不能形成穩(wěn)定的負(fù)壓環(huán)境，引風(fēng)機(jī)不能形成足夠的負(fù)壓動(dòng)力，導(dǎo)致熱風(fēng)爐的熱煙氣很難最大限度地進(jìn)入烘干機(jī)參與烘干作業(yè)；另一方面，逆流 烘干 物料在低溫段時(shí)的含水量最高，物料在蠕動(dòng)過(guò)程中表面被烘拷至結(jié)殼的時(shí)間長(zhǎng)，相互粘結(jié)強(qiáng)烈，運(yùn)動(dòng)不流暢，連續(xù)性喂料時(shí)容易造成堵料。

1.2 物料與熱煙氣的接觸方式，有可能改變物料物化性能

烘干物料的入機(jī)水分最大，出機(jī)水分最低；而逆流烘干工藝的溫度走向是在物料含水率最高時(shí)溫度最低，在含水率最低時(shí)溫度最高，即物料處于高溫段時(shí)，內(nèi)部水份低，蒸發(fā)強(qiáng)度低，接近焙燒狀態(tài)。因此，物料的某些物化性能（活性、晶體結(jié)構(gòu)等）容易改變。同時(shí)也徒然增大了物料的熱耗，烘干能耗較大。

而順流工藝正好避免了上述情況，溫度走向順應(yīng)了物料水分由高到低的烘干要求，且工藝簡(jiǎn)單、通暢，烘干效率相對(duì)較高。

2 使用回轉(zhuǎn)式烘干系統(tǒng)

立式烘干機(jī)是基于五六十年代的干燥塔發(fā)展起來(lái)的，雖比回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)占地面積小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、投資省，但使用中也存在以下不足之處。

• 工藝結(jié)構(gòu)限制

立式烘干機(jī)的是利用重力原理，將物料從高處落下讓熱煙氣在引風(fēng)機(jī)的帶領(lǐng)下，在由下而上過(guò)程中與物料進(jìn)行接觸烘干，其結(jié)構(gòu)決定了 烘干 工藝必然是逆流形式。因此物料必須由上部進(jìn)入，從下部排出，見(jiàn)圖 2 。

圖 2 立式烘干機(jī)工藝

在物料水分較高的情況下，設(shè)備粘堵極為嚴(yán)重，輸送、喂料均非常不方便。尤其在烘干礦渣時(shí)易使料溫急劇升高，導(dǎo)致其活性下降。

2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制

立式烘干機(jī)的物料下落類(lèi)似于自由落體運(yùn)動(dòng)，遵循重力加速度原則。例如從 500m 高度垂直落下的時(shí)間只需 10s 。立式烘干高度一般在 16 ～ 25m 左右，烘干機(jī)內(nèi)雖然設(shè)有撒料盤(pán)、錐形斗等阻料裝置，以使物料在下落過(guò)程中受到阻力作用，而延長(zhǎng)在機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，但畢竟有限。在絕大部分時(shí)間里，物料都不是與熱介質(zhì)直接接觸，而是在這些阻料裝置表面通過(guò)傳導(dǎo)方式接觸，因而烘干效果較差，如圖 3 所示。

圖 3 立式烘干機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.3 阻風(fēng)嚴(yán)重，熱交換較差

阻料裝置雖起緩料的作用，但通風(fēng)阻力也隨之增大，為緩解這種矛盾，多數(shù)是在其上面開(kāi)設(shè)一些小孔。但實(shí)際生產(chǎn)中，物料流動(dòng)之后很快就會(huì)被堵塞起來(lái)，不能起到實(shí)質(zhì)性作用，致使熱源只在進(jìn)入烘干機(jī)的很短一段高度內(nèi)才存在著物料與熱煙氣的較大溫差，而在此高度以外的熱交換所產(chǎn)生的烘干作用甚微。筆者曾對(duì)多臺(tái)立式烘干機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，其烘干物料出機(jī)水分一般都在 5% 以上，特別是烘干大塊粘土或高濕礦渣等物料的產(chǎn)量都遠(yuǎn)低于回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)。

3 選用熱效率高的熱風(fēng)爐作熱源

熱風(fēng)爐是烘干系統(tǒng)的熱量來(lái)源。熱風(fēng)爐熱效率高低取決于熱煙氣的輸入量和介質(zhì)溫度，實(shí)際應(yīng)用中熱風(fēng)爐有多種形式。

層燃式手燒爐：由人工手動(dòng)喂煤，可直接燃燒 50mm 以下的粒狀煤，需不斷的進(jìn)煤、清渣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，大量冷風(fēng)帶入爐內(nèi)，燃燒過(guò)程不穩(wěn)定、爐內(nèi)煙氣溫度低、不完全燃燒損失大，造成煤耗高、熱效率低、供熱量小。

噴燃式煤粉爐： 對(duì)火煙深度控制要求嚴(yán)格，火焰過(guò)深，則容易燒壞烘干機(jī)內(nèi)部筒體及揚(yáng)料板，甚至改變物料的物性；過(guò)短，則煙氣進(jìn)入烘干機(jī)的溫度不足，烘干能力變差。此外，對(duì)煤質(zhì)及細(xì)度要求嚴(yán)格，燃燒不穩(wěn)定，操作難度大。

沸騰爐：它介于層燃和懸浮狀燃燒之間，燃燒時(shí)呈沸騰狀態(tài)，具有強(qiáng)化燃燒、傳熱效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可燃燒劣質(zhì)燃料等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)沸騰爐由于局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，直角部分多，使用壽命短，爐內(nèi)易結(jié)渣，渦流現(xiàn)象嚴(yán)重，煤耗較高，燃燒溫度偏低。

節(jié)煤型高溫沸騰爐：是合肥水泥研究設(shè)計(jì)院在傳統(tǒng)沸騰爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體改型和優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種新?tīng)t型。其采用小爐床整體框架結(jié)構(gòu)，爐床容積較常規(guī)縮小 1/3/ ，爐體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，大大提高了爐體的使用壽命和單位容積熱強(qiáng)度；減少了尖銳直角，降低了結(jié)渣頻率，能夠在原有沸騰爐的基礎(chǔ)上節(jié)煤 40 ～ 60% ，爐溫大幅度提升并可自由控制，進(jìn)一步放寬了對(duì)劣質(zhì)煤的適應(yīng)程度。幾種爐型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 1 ，單位容積熱強(qiáng)度對(duì)比見(jiàn)表 2 。

表 1 不同燃燒方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

表 2 幾種爐型爐膛容積熱強(qiáng)度比較

4 強(qiáng)化烘干機(jī)的熱交換狀況

物料的水分分為化合水、吸附水和表面水。通常，化合水很難通過(guò)物理烘干來(lái)消除，所以烘干效果取決于對(duì)表面水和吸附水的蒸發(fā)能力，物料在吸收熱量的同時(shí)蒸發(fā)出水分。傳熱過(guò)程主要是依靠接觸傳導(dǎo)，最直接的途徑就是盡量擴(kuò)大接觸面積和延長(zhǎng)接觸時(shí)間。接觸面積越大，熱交換的范圍越廣，單位時(shí)間的蒸發(fā)量就越大，烘干效果就越明顯。物料與熱介質(zhì)的接觸：一是堆積在揚(yáng)料板上的物料與熱介質(zhì)間的接觸，這種接觸器方式非常淺，只有附著在表面的物料參與到熱交換中，內(nèi)部的物料烘干程度低；二是物料在拋撒過(guò)程中與熱介質(zhì)間的接觸，這種接觸相對(duì)全面。由于物料在滯空時(shí)間段的空隙極大，熱介質(zhì)的穿透率高，能與物料充分進(jìn)行熱交換，故烘干效果顯著。因此，增加接觸面積應(yīng)增大物料的拋撒面積。普通烘干機(jī)的揚(yáng)料裝置對(duì)物料的拋撒次數(shù)少，更多的物料始終處于揚(yáng)料裝置表面或筒體橫截面的下部，積料厚度深。從這一點(diǎn)看，采用密集交叉和適宜角度布置的新型組合式揚(yáng)料裝置，有利于提高物料的拋撒次數(shù)，分散更充分，堆積在每個(gè)揚(yáng)料裝置上的物料少、堆積淺，更多的物料被不斷得拋撒在空中形成一道道“料幕”，最大程度地增大了物料在空中的分布面積和滯空時(shí)間，加之適當(dāng)提高烘干機(jī)轉(zhuǎn)速，也大幅度提高了物料被拋撒的頻率，故而烘干效率更為顯著。

一般認(rèn)為烘干的時(shí)間越長(zhǎng)，物料被烘干的效果越好。在實(shí)際生產(chǎn)中，物料的烘干過(guò)程主要是在筒體高溫段完成的，隨著物料的不斷推移，水分含量越來(lái)越低，介質(zhì)溫度不斷下降，壓力對(duì)平衡方向的反推動(dòng)作用力度開(kāi)始加大，進(jìn)入降速階段后，物料極易出現(xiàn)“回潮”、“反濕”現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該是盡快將物料排出筒體，而不能一味追求延長(zhǎng)物料在筒體內(nèi)的停留時(shí)間。新型組合式物料裝置中采取的分層排布，互不交叉的特點(diǎn)，可以起到擴(kuò)大“回潮”段的風(fēng)洞、加快物料排出機(jī)外的速度，以消除 “回潮”現(xiàn)象。適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)時(shí)間也是指延長(zhǎng)物料在高溫段的停留時(shí)間和被拋撒在空中的有效時(shí)間。而高溫段的長(zhǎng)度取決于熱風(fēng)爐所提供熱風(fēng)的能力，和熱風(fēng)在運(yùn)行中受到的阻力程度。新型組合式揚(yáng)料裝置所起的“定點(diǎn)返回”作用，在高溫段長(zhǎng)度一定的情況下，可大大延長(zhǎng)物料在高溫段的停留時(shí)間，將熱效率提升到最大程度。同時(shí)，阻止了物料脫離揚(yáng)料空間，竄入到筒體上，磨損筒體，大大延長(zhǎng)了烘干機(jī)筒體的使用壽命。所以追求在筒體內(nèi)烘干停留時(shí)間不能是無(wú)節(jié)制的，應(yīng)該是有針對(duì)性的，盲目追求延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)加大投資的費(fèi)用。

5 收塵系統(tǒng)

烘干的通風(fēng)收塵系統(tǒng)為負(fù)壓工作，其風(fēng)量較大，廢氣中的含塵濃度較高，特別是對(duì)烘干要求的產(chǎn)量大、水分 ＜ 2% 時(shí)，煙氣中的含塵濃度急劇增加，粉塵顆粒也相對(duì)偏大。而蒸發(fā)的水分全部通過(guò)廢氣中進(jìn)入尾部收塵裝置，廢氣含濕量一般在 15% 以上，露點(diǎn)溫度一般高達(dá) 40~50 ℃ ，冬季甚至可高于 70~80 ℃， 若燃煤硫含量高，露點(diǎn)溫度還會(huì)升高并產(chǎn)生酸腐蝕。這些都是增大收塵難度和設(shè)備管道磨蝕的直接原因。烘干機(jī)含塵廢氣特性見(jiàn)表 3 。

表 3 烘干機(jī)含塵廢氣的特性

水泥廠常用烘干收塵系統(tǒng)主要有三種工藝。

（ 1 ）采用一級(jí)旋風(fēng)收塵器

這種收塵適用于礦渣、碎石等原料的烘干。選用鑲有剛玉混凝土襯里的高效耐磨旋風(fēng)收塵器作一級(jí)收塵，筒徑一般為 1540mm ，出灰口 350mm 。具有處理風(fēng)量大、抗磨損、抗反風(fēng)和投資較低等特點(diǎn)，投資約為其他收塵設(shè)備的 1/5 。但它依靠重力進(jìn)行離心分離收塵，收塵效率較低，一般只有 80 ～ 85% ，用于礦渣烘干的收塵可達(dá)到 250 ～ 300mg/Nm 3 ，

（ 2 ）采用一級(jí)抗結(jié)露玻纖袋式收塵器

這種收塵對(duì)處理含塵濃度高的煙氣最簡(jiǎn)單有效。由于玻纖濾袋具有綜合憎水、耐折、耐磨損等幾種特定性能，加上織物具有的光潔、平整、均勻、極易清灰等特點(diǎn)，能夠非常好的適應(yīng)對(duì)高濃度、濕粘性粉塵的過(guò)濾；同時(shí)，內(nèi)部采用分室靜態(tài)清灰方式可徹底解決清灰不完全和二次揚(yáng)塵現(xiàn)象，并且清灰時(shí)間、次數(shù)、壓力均可由微機(jī)控制，該收塵設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，收塵效果好，如 FGM 、 HKD 、 LFEF 型等收塵器的廢氣排放濃度均能夠達(dá)到低于 50 ～ 60mg/Nm 3 。

（ 3 ）一級(jí)旋風(fēng)收塵器＋組合電收塵器

這種收塵可用于廢氣中粉塵顆粒比較粗、濕含量過(guò)大的物料的烘干收塵，具有效率高、抗高溫、抗粘堵等特點(diǎn)，一般廢氣排放濃度低于 150mg/Nm 3 。其一級(jí)收塵器負(fù)擔(dān)較重，必須適當(dāng)加大設(shè)備的處理能力；另外，烘干原煤時(shí)需要加設(shè)防爆、防腐、防銹等裝置，而對(duì)于高濃度、大風(fēng)量的含塵煙氣則不宜使用該工藝。

上述系統(tǒng)中連接烘干機(jī)及收塵器、引風(fēng)機(jī)之間的管道布置，應(yīng)盡可能緊湊，以減少管道的壓力損失。生產(chǎn)中風(fēng)速控制宜保持為 11 ～ 15m/s ，并加強(qiáng)鎖風(fēng)，嚴(yán)格控制漏風(fēng)率，提高收塵效果。

大量應(yīng)用表明，選用節(jié)煤型高溫沸騰爐，配用帶新型組合式揚(yáng)料裝置的回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的烘干效果，順流工藝明顯好于逆流工藝。在合理選擇收塵，保證引風(fēng)、密封等環(huán)節(jié)上正常運(yùn)行的前提下，對(duì)大幅度提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能耗，均具有實(shí)用意義。在水泥廠新建和改擴(kuò)建工程中應(yīng)加強(qiáng)烘干系統(tǒng)的配套建設(shè)。