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        細(xì)蔗渣擴(kuò)縮管式干燥技術(shù)在糖廠的應(yīng)用

        2021-05-08 07:03:24寧方堯謝紹銳周日金楊才譽(yù)龐小蘭韋國(guó)權(quán)
        廣西糖業(yè) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:蔗渣干燥器管式

        梁 勇,寧方堯,謝紹銳,周日金,楊才譽(yù),龐小蘭,韋國(guó)權(quán)

        (1.廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 430001;2.廣西合浦湘桂糖業(yè)有限公司,廣西 北海 536129;3.廣西來(lái)賓湘桂糖業(yè)有限責(zé)任公司,廣西 來(lái)賓 546100)

        0 前言

        糖廠生產(chǎn)過(guò)程中的甘蔗渣絕大部分用做鍋爐燃料燃燒,甘蔗渣水分一般在48%左右,直接進(jìn)入鍋爐內(nèi)燃燒,蔗渣很大一部分水分還需在鍋爐爐膛內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)后才能達(dá)到蔗渣的著火點(diǎn),影響了鍋爐爐膛的溫度,降低了鍋爐燃燒效率;還有一部分蔗渣未能完全燃燒就被帶出爐外,浪費(fèi)了燃料,不利于節(jié)能降耗。另外粗重蔗渣進(jìn)入爐膛不能完全形成懸浮狀態(tài),是采用低氮燃燒技術(shù)、實(shí)現(xiàn)蔗渣鍋爐煙氣排放雙達(dá)標(biāo)的技術(shù)瓶頸,是目前制糖企業(yè)急需解決的技術(shù)難題。我國(guó)糖廠開發(fā)和應(yīng)用蔗渣干燥技術(shù)較多,主要有氣流干燥、回轉(zhuǎn)輥筒式、過(guò)熱蒸汽干燥、旋風(fēng)式和螺旋輸送煙道氣式等方法,但均存在有技術(shù)事故多、管道堵塞、生產(chǎn)安全率低、干燥效率不高等缺點(diǎn),因此這些技術(shù)均未能正常運(yùn)行。

        1 蔗渣擴(kuò)縮管式干燥工作原理

        甘蔗渣中包括纖維素、木質(zhì)素、蔗渣等成分,主要成分為纖維素。纖維素之間的交聯(lián)度強(qiáng),致使蔗渣容易結(jié)團(tuán),在管道氣流式干燥很容易堵塞,是管道式氣流干燥的一個(gè)技術(shù)瓶頸,另外大顆粒蔗渣在燃燒器內(nèi)不能均勻分散,在鍋爐不能形成懸浮狀態(tài),使其不能得到充分燃燒。

        將蔗渣進(jìn)行除髓處理,使得細(xì)蔗渣從纖維素中游離出來(lái),而分離得到的無(wú)髓粗蔗渣再通過(guò)粉碎降低纖維的交聯(lián)度,并形成微小顆粒和細(xì)蔗渣。經(jīng)過(guò)預(yù)處理得到的細(xì)蔗渣顆粒小、松散、表面積大,在管式干燥中不會(huì)堵塞管道,和煙道氣充分接觸,水分蒸發(fā)快速,即可以解決管道氣流式干燥容易堵塞問題,又能夠保證蔗渣水分降低,增加蔗渣發(fā)熱值,另外細(xì)蔗渣進(jìn)入鍋爐后在爐膛處于懸浮狀態(tài),增加與氧氣的接觸面積,同時(shí)也能保持其在燃燒器內(nèi)均勻分散,避免顆粒沉降造成下部區(qū)域密度過(guò)大,采用低氮燃燒技術(shù)使其得到充分燃燒,進(jìn)而降低煙塵濃度和氮氧化物濃度,從源頭上避免氮氧化物和煙塵過(guò)量的產(chǎn)生,為蔗渣鍋爐煙道氣雙達(dá)標(biāo)排放提供技術(shù)保障。

        擴(kuò)縮管式干燥的主要特征就是氣流干燥管的管徑交替縮小和擴(kuò)大,煙道氣由鼓風(fēng)機(jī)鼓入氣流干燥管與加入的細(xì)蔗渣進(jìn)行混合后,由高速上升氣流帶動(dòng),氣固兩相在干燥管內(nèi)以懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)并流上升,在上升過(guò)程中完成傳熱傳質(zhì)過(guò)程,使細(xì)蔗渣水分充分氣化,有效提高氣固兩相的相對(duì)速度,提高傳熱效率,直到細(xì)蔗渣的水分被熱煙道氣帶走,使得細(xì)蔗渣獲得最終的目標(biāo)含水率達(dá)到干燥的目的。

        為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和干燥效果的實(shí)現(xiàn),氣體輸送速度必須超過(guò)最大顆粒的蔗渣沉降速度,另外應(yīng)盡量提高煙道氣的溫度以保證較高的干燥熱效率。壓力損失是干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,它包括干燥管壓力損失和附屬設(shè)備壓力損失兩部分。壓力損失與煙道氣流速成正比, 與干燥管的物料密度有關(guān)。煙道氣流速大時(shí),物料在管內(nèi)的停留時(shí)間較短,流動(dòng)阻力大,在相同干燥時(shí)間的情況下,所需干燥管較長(zhǎng),干燥管的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)地高度等因素而定。

        2 蔗渣擴(kuò)縮管式干燥系統(tǒng)的應(yīng)用

        蔗渣擴(kuò)縮管式干燥系統(tǒng)的技術(shù)路線工藝圖,如圖1所示。

        圖1 技術(shù)路線工藝圖

        煙道熱氣進(jìn)入干燥器直管中,由水平方向給喂料器加入細(xì)蔗渣,由于細(xì)蔗渣在垂直方向的速度為零,細(xì)蔗渣進(jìn)入直管后呈現(xiàn)加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)經(jīng)過(guò)擴(kuò)縮管時(shí),由于擴(kuò)縮管的管徑突然擴(kuò)大,使得這部分的空氣流速變小,這時(shí)細(xì)蔗渣由于慣性作用繼續(xù)運(yùn)動(dòng),使得細(xì)蔗渣的速度大于進(jìn)風(fēng)速度。當(dāng)物料逐漸減速后,又移動(dòng)到第二段直管中進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng),在直管——擴(kuò)縮管——直管中呈現(xiàn)加速——減速——加速,交替上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程,使得熱氣流與纖維物料之間的相對(duì)速度和傳熱面積擴(kuò)大,提高了傳熱傳質(zhì)的速率。干燥管道布置常使用垂直式布置和水平式布置,水平式管道布置占地面積大,水平管道要求的長(zhǎng)度較長(zhǎng),要求風(fēng)速要高于垂直方向風(fēng)速2m/s;垂直式管道布置占地面積小,在縱向方向?qū)τ诎惭b難度較大。

        擴(kuò)縮干燥器是最常用的垂直管道使用方法,本身由直管和擴(kuò)縮管組成,根據(jù)實(shí)際的干燥場(chǎng)地和占地面積要求選用垂直管道干燥管道。擴(kuò)縮干燥器尺寸直管內(nèi)徑377mm,外設(shè)18mm保溫層,直管長(zhǎng)度10220mm,直管為氣流勻速段;連接直管的是直徑600mm的擴(kuò)縮管,外設(shè)18mm保溫層,擴(kuò)縮管長(zhǎng)度為13200mm,擴(kuò)縮管為氣流減速段,擴(kuò)縮干燥器總高23420mm。在擴(kuò)縮干燥器熱空氣進(jìn)口處和擴(kuò)縮干燥器中部分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)溫度測(cè)量口和混合溫度測(cè)量口,在第一節(jié)直管初端、末端和進(jìn)風(fēng)口處分別設(shè)置三個(gè)風(fēng)速測(cè)量口,在直管下部設(shè)置進(jìn)料口。直管與擴(kuò)縮管采用螺栓連接固定,密封處用密封圈連接,保證密封穩(wěn)定性,在底部安裝維護(hù)門。擴(kuò)縮管式干燥系統(tǒng),如圖2所示。

        3 蔗渣擴(kuò)縮管式干燥效果

        在鍋爐煙道氣溫度約300℃、進(jìn)風(fēng)量6000m3/h、蔗渣進(jìn)料量20t/h、蔗渣含水量在47%左右的情況下,經(jīng)過(guò)蔗渣擴(kuò)縮管道式干燥系統(tǒng)干燥,蔗渣水分可降低4%。

        圖2 擴(kuò)縮管式干燥系統(tǒng)示意圖

        4 結(jié)論

        細(xì)蔗渣擴(kuò)縮管式干燥技術(shù)在輸送蔗渣的同時(shí)進(jìn)行蔗渣干燥,并且可以解決管道氣流干燥管道堵塞的問題。擴(kuò)縮管式干燥器干燥時(shí)間短,在8s~20s這樣短的時(shí)間內(nèi)能較好地完成對(duì)蔗渣的干燥,傳質(zhì)效率高,適用于要求最終含水率含量較低的蔗渣干燥,但是當(dāng)含蔗髓較低時(shí)熱傳導(dǎo)性很差,很難將熱量傳到纖維內(nèi)部而使其溫度升高,因此細(xì)蔗渣擴(kuò)縮管式干燥器不適用低含水率的蔗渣干燥,其只是對(duì)蔗渣的自由水部分起到快速干燥的作用。

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