流动悬浮烘干焙烧装置是山东保蓝环保在“双碳”目标下研发的一种新型高效节能焙烧装置。该装置的基本原理是利用流动悬浮技术,使参与反应热、质传递的气体、固体在流态和动态状态下,实现最快的传质、传热、传速,实现能效最大化。
“流动悬浮”将所处理的固体破碎、研磨成细粉,增加固体与气体的接触面积,缩短颗粒内部的传递和反应距离。自下而上流经这些粉料的气体,在达到一定速度时,会将固体颗粒悬浮起来,使之不断运动,犹如流体,故称流动悬浮。
将一批固体颗粒堆放在多孔的分布板上形成床层,使流体自下而上通过床层。由于流体的流动及其与颗粒表面的摩擦,造成流体通过床层的压力降。当流体通过床层的表观流速(按床层截面计算的流速)不大时,颗粒之间仍保持静止和互相接触,这种床层称为固定床。
当表观流速增大至起始悬浮速度时,床层压力降等于单位分布板面积上的颗粒浮重(颗粒的重力减去同体积流体的重力),这时颗粒不再相互支撑,并开始悬浮在流体之中。进一步提高表观流速,床层随之膨胀,床层压力降近乎不变,但床层中颗粒的运动加剧。这时的床层称为悬浮床。
当表观流速增加到等于颗粒的自由沉降速度时,所有颗粒都被流体带走,而流动悬浮过程进入输送阶段。
流动悬浮焙烧炉是利用高温热气体使悬浮床上的物料产生悬浮流态运动,在连续悬浮流态状态中完成对物料的焙烧工艺过程。
冷却床由焙烧炉出来的热物料需要冷却,以回收热量,较好的方式是采用空气或冷却水对冷却床操作,空气温度提高后可用作焙烧炉的助燃风。
预热及冷却系统主要由悬浮焙烧炉前后的多级分离器组成。该系统的工作过程由多级分离在一起协同合作完成的,预热及冷却的方式是通过鼓风的形式使原料得到加热或冷却处理。
1、焙烧系统的核心部分是由悬浮焙烧炉和预热器组成。燃料从焙烧炉的下部喷入,由燃料提供热量。焙烧产品带出的热量,在预热器内由一次风将其冷却回收,预热器气流所带出的热量,用于预热干燥段的物料预热干燥及部分物料结晶脱水,从而回收热量,降低热耗。
2、由于大量的固体物料在不断地循环,携带着大量的蓄热,因而焙烧温度均匀,即使在供料或干供油供气出现短暂波动的情况,也能保持焙烧炉和预热器中的温度均匀稳定。通常炉温控制在850-1250℃左右。
3、整个系统为正负压操作,供风采用罗茨风机。该风机的优点是供风量几乎不随系统的压力波动而变化,即使炉内出现短暂异常波动,供风量也可保持稳定,通过增、减物料的下料量或燃料的喷入量为调节焙烧温度,生产所需质量的产品。焙烧炉的调节范围大,可在40%—100%间调节。当产量调低时,助燃空气量随之调低,仍保持较小的空气过剩系数,因此热耗仍保持在较低水平。
4、焙烧炉配置紧凑,可有效地利用空间,占地面积较回转窑减少50%以上,钢机构框架较其他炉型轻巧,单位投资较回转窑低。由于焙烧温度较回转窑低,内村热冲击小,使用寿命长达10年,维修费用约为回转窑的50%。
由于在悬浮床层内物料与热空气充分接触,并剧烈的传热和传质,因此换热系数是传统回转窑的数倍,甚至十几倍,因此其换热速度快且换热效率高。
悬浮床层燃料燃烧充分,过剩空气系数低a=1.1左右,回转窑过剩空气系数高a=1.2~1.4。
悬浮床是固定结构,没有转动件,因此保温好,散热少。回转窑是转动件,因此保温层薄,散热多。
1.能耗低:流动悬浮焙烧工艺充分利用了工艺过程中的余热,降低能耗可达30%-40%.
2.提高产品活性:由于物料在焙烧过程中始终处于悬浮状态,产品的均一性和稳定性比较高,不会出现过烧的情况。
3.高效传热传质:在流动悬浮焙烧过程中,气体与物料直接接触。物料始终处于流化状态,使得传热传质效率大大提高,物料受热均匀。
4.减少占地面积:约占传统回转的六分之一面积。
山东保蓝环保研发的流动悬浮烘干焙烧装置,可以广泛应用于多个矿山粉体行业,如氧化铝焙烧 、磷酸盐焙烧、矿物焙烧、锌精矿流态化焙烧、高岭土煅烧、化工产品高温焙烧分解、煤炭活化、城市及工业废物焚烧等领域,并致力于为这些领域的企业提升生产技术,降低生产成本,为早日实现“双碳”目标而共同努力!
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