脱硫石膏干燥过程中的粘壁原因及其解决方案
摘要:分析了脱硫石膏在回转圆筒干燥机内粘壁的原因,并通过大量的试验,找出了引起粘壁的关键因素,在此基础上提出了避免粘壁的解决方案。
关键词:脱硫石膏,粘壁,干燥
目前,在国内的脱硫石膏干燥处理中,回转圆筒干燥机因具有处理量大、操作简单、热效率高等优点得到广泛应用。然而,实际应用中发现,干燥机进料端容易出现石膏粘壁现象,影响脱硫石膏在设备端部的移动和分散,进而影响到干燥过程的连续性和稳定性。本文通过试验找出了粘壁的原因,并提出了解决石膏粘壁的方案。
1 脱硫石膏的干燥工艺
脱硫石膏干燥的主要目的是要将其游离水降到1%以下,以利于后续的造粒、筛分。脱硫石膏干燥流程如图1所示。
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由热源系统产生的热风进入到回转圆筒中,与来自进料机的脱硫石膏进行传热传质,将脱硫石膏的游离水分脱除;含有粉尘的潮湿气体由回转圆筒排入除尘系统,达到排放标准后排空;干燥的石膏进入后序造粒、筛分系统。
在脱硫石膏干燥流程中,粘壁现象主要发生在主干燥机进料端2～5m处及内壁与抄板的夹角内。石膏粘壁使得筒内的有效空间及传热传质过程受到影响,从而导致热效率和产品质量下降。
2 试验及分析
2. 1 试验内容及结果
我们针对可能导致脱硫石膏粘壁的影响因素进行了以下试验:
(1)改变壁面光洁度。分别对普通钢板壁面和镜面板壁面进行试验,结果是两种材料的壁面区别不大,均有粘壁现象。
(2)改变回转圆筒转速。将回转圆筒的转速在0. 3～6 r /min之间进行调整,但粘壁现象没有任何改善,表明回转圆筒转速对石膏粘壁没有影响。
(3)改变回转圆筒内填充率。在30% ～5%填充率范围内进行试验,结果发现,不同的填充率区别不大,均仍有粘壁现象。
(4)改变脱硫石膏含水率。石膏水分从10%下降到1%,试验结果表明,脱硫石膏含水率影响明显,含水率大粘壁现象严重,反之轻微。
试验结果以及工程实践表明,高含量的脱硫石膏游离水分是引起粘壁的主要原因。
2. 2 控制脱硫石膏表面水试验
2. 2. 1 脱硫石膏表面水脱除曲线
取表面水分为10%的脱硫石膏,在120 ℃烘箱内烘干1 h,期间每隔5min取出一个样品,测定其水分,得出脱硫石膏脱水曲线如图2所示。
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从图2可以看出,脱硫石膏的脱水过程主要分为预热、恒速和降速三个阶段: (1)前10min主要是物料的升温阶段,石膏表面水分缓慢地脱出,脱水曲线比较平缓; (2)在10～40min之间,主要是脱除脱硫石膏内容易脱出的表面水; ( 3)最后15min的水分脱出速率亦比较缓慢。
从脱水曲线还可以看出,脱硫石膏水分在3%以上时,脱水速度很快。
2. 2. 2 回转圆筒间接换热干燥
该试验是模拟实际生产当中脱硫石膏的表面水脱出规律,通过目测其在试验台运行过程中的粘壁情况,估出脱硫石膏粘壁的表面水临界值。
试验中发现,当石膏水分高于6%时,需较强的敲击力方可将粘结在壁上面的物料震落;当水分在4%左右时,轻微敲打即可将粘结的物料震落;当水分低于1. 7%时,则无粘壁现象(表1) 。
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3 粘壁解决方案
根据上述试验结果,我们对脱硫石膏干燥设备采取了以下改造措施:
(1)设置旋臂打散装置。将脱硫石膏的游离水从10%降到3. 5%以下,并尽快缩短脱水时间以及距离。通过加大物料与热风的接触面积来加快水分的脱出速度,即在回转圆筒干燥机的进料口设置旋臂打散装置,并伸进1～3m,将这段距离内的团、块状石膏打散,加大物料与热风的接触面积,提高设备内部的换热效率。实践证明,设置这种装置后,可在3m范围之内将石膏水分快速降到3%以下,其干燥强度是普通回转圆筒的2～3倍。
(2)安装自清理装置。在回转圆筒前段,脱硫石膏水分在3. 5%以上,可采用物理方法避免粘壁,即在打散装置的对应壁面安装自清理装置,原理是依靠自清理装置的自身重力,对粘结在壁面上的物料进行强制刮除。自清理装置是焊接在筒壁和抄板上的链条,在圆筒运行到底部的时候,链条铺在筒壁上,运行到顶部的时候,链条就可以通过自身的重力落下,同时将粘在壁上的石膏带下来,这样就避免了定期清理筒壁的工作;链条还可以起到“热核”的作用,附着在链条上的石膏与热风的距离缩短,链条表层石膏的水分就可以快速脱出。
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