摘要:分析了脫硫石膏在回轉(zhuǎn)圓筒干燥機內(nèi)粘壁的原因,并通過大量的試驗,找出了引起粘壁的關(guān)鍵因素,在此基礎(chǔ)上提出了避免粘壁的解決方案。

關(guān)鍵詞:脫硫石膏,粘壁,干燥

目前,在國內(nèi)的脫硫石膏干燥處理中,回轉(zhuǎn)圓筒干燥機因具有處理量大、操作簡單、熱效率高等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。然而,實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),干燥機進料端容易出現(xiàn)石膏粘壁現(xiàn)象,影響脫硫石膏在設(shè)備端部的移動和分散,進而影響到干燥過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。本文通過試驗找出了粘壁的原因,并提出了解決石膏粘壁的方案。

1　脫硫石膏的干燥工藝

脫硫石膏干燥的主要目的是要將其游離水降到1%以下,以利于后續(xù)的造粒、篩分。脫硫石膏干燥流程如圖1所示。

由熱源系統(tǒng)產(chǎn)生的熱風(fēng)進入到回轉(zhuǎn)圓筒中,與來自進料機的脫硫石膏進行傳熱傳質(zhì),將脫硫石膏的游離水分脫除;含有粉塵的潮濕氣體由回轉(zhuǎn)圓筒排入除塵系統(tǒng),達到排放標(biāo)準(zhǔn)后排空;干燥的石膏進入后序造粒、篩分系統(tǒng)。

在脫硫石膏干燥流程中,粘壁現(xiàn)象主要發(fā)生在主干燥機進料端2～5m處及內(nèi)壁與抄板的夾角內(nèi)。石膏粘壁使得筒內(nèi)的有效空間及傳熱傳質(zhì)過程受到影響,從而導(dǎo)致熱效率和產(chǎn)品質(zhì)量下降。

2　試驗及分析

2. 1　試驗內(nèi)容及結(jié)果

我們針對可能導(dǎo)致脫硫石膏粘壁的影響因素進行了以下試驗:

(1)改變壁面光潔度。分別對普通鋼板壁面和鏡面板壁面進行試驗,結(jié)果是兩種材料的壁面區(qū)別不大,均有粘壁現(xiàn)象。

(2)改變回轉(zhuǎn)圓筒轉(zhuǎn)速。將回轉(zhuǎn)圓筒的轉(zhuǎn)速在0. 3～6 r /min之間進行調(diào)整,但粘壁現(xiàn)象沒有任何改善,表明回轉(zhuǎn)圓筒轉(zhuǎn)速對石膏粘壁沒有影響。

(3)改變回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)填充率。在30% ～5%填充率范圍內(nèi)進行試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的填充率區(qū)別不大,均仍有粘壁現(xiàn)象。

(4)改變脫硫石膏含水率。石膏水分從10%下降到1%,試驗結(jié)果表明,脫硫石膏含水率影響明顯,含水率大粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重,反之輕微。

試驗結(jié)果以及工程實踐表明,高含量的脫硫石膏游離水分是引起粘壁的主要原因。

2. 2　控制脫硫石膏表面水試驗

2. 2. 1　脫硫石膏表面水脫除曲線

取表面水分為10%的脫硫石膏,在120 ℃烘箱內(nèi)烘干1 h,期間每隔5min取出一個樣品,測定其水分,得出脫硫石膏脫水曲線如圖2所示。

從圖2可以看出,脫硫石膏的脫水過程主要分為預(yù)熱、恒速和降速三個階段: (1)前10min主要是物料的升溫階段,石膏表面水分緩慢地脫出,脫水曲線比較平緩; (2)在10～40min之間,主要是脫除脫硫石膏內(nèi)容易脫出的表面水; ( 3)最后15min的水分脫出速率亦比較緩慢。

從脫水曲線還可以看出,脫硫石膏水分在3%以上時,脫水速度很快。

2. 2. 2　回轉(zhuǎn)圓筒間接換熱干燥

該試驗是模擬實際生產(chǎn)當(dāng)中脫硫石膏的表面水脫出規(guī)律,通過目測其在試驗臺運行過程中的粘壁情況,估出脫硫石膏粘壁的表面水臨界值。

試驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)石膏水分高于6%時,需較強的敲擊力方可將粘結(jié)在壁上面的物料震落;當(dāng)水分在4%左右時,輕微敲打即可將粘結(jié)的物料震落;當(dāng)水分低于1. 7%時,則無粘壁現(xiàn)象(表1) 。

3　粘壁解決方案

根據(jù)上述試驗結(jié)果,我們對脫硫石膏干燥設(shè)備采取了以下改造措施:

(1)設(shè)置旋臂打散裝置。將脫硫石膏的游離水從10%降到3. 5%以下,并盡快縮短脫水時間以及距離。通過加大物料與熱風(fēng)的接觸面積來加快水分的脫出速度,即在回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的進料口設(shè)置旋臂打散裝置,并伸進1～3m,將這段距離內(nèi)的團、塊狀石膏打散,加大物料與熱風(fēng)的接觸面積,提高設(shè)備內(nèi)部的換熱效率。實踐證明,設(shè)置這種裝置后,可在3m范圍之內(nèi)將石膏水分快速降到3%以下,其干燥強度是普通回轉(zhuǎn)圓筒的2～3倍。

(2)安裝自清理裝置。在回轉(zhuǎn)圓筒前段,脫硫石膏水分在3. 5%以上,可采用物理方法避免粘壁,即在打散裝置的對應(yīng)壁面安裝自清理裝置,原理是依靠自清理裝置的自身重力,對粘結(jié)在壁面上的物料進行強制刮除。自清理裝置是焊接在筒壁和抄板上的鏈條,在圓筒運行到底部的時候,鏈條鋪在筒壁上,運行到頂部的時候,鏈條就可以通過自身的重力落下,同時將粘在壁上的石膏帶下來,這樣就避免了定期清理筒壁的工作;鏈條還可以起到“熱核”的作用,附著在鏈條上的石膏與熱風(fēng)的距離縮短,鏈條表層石膏的水分就可以快速脫出。

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