管料层烘干机的高产节能的技术途径
　　我国的工业企业中，现阶段物料烘干的设备仍以回转烘干机为主，该机虽然具有结构简单、运行可靠、使用方便的优点。但普遍存在热耗损失大、热效率低、煤耗高、出机水分难以控制、环境污染严重等问题。江苏吉能环保设备有限公司在继承传统烘干机的优点之外，有效解决了上述问题，在管料层烘干机方面研究取得了成功并已广泛用于生产之中。
1 管料层烘干理论依据和结构特点
1．1理论依据
物料的烘干过程理通过加热、蒸发将水分从物料的内部移向表面，并汽化扩散到气流﹙空气或烟气﹚中，从而得到干燥。物料中所含水分的种类可分为：吸附于物料和粗毛细管表面的水分，渗透于物料内部和被毛细管吸附的水分，以及在物料矿物组成中呈物化方式结合的水分。物料在烘干机内的烘干过程可根据其干燥速度变化分为三个阶段：加热阶段、等速干燥阶段、降速烘干阶段。如何使物料在烘干过程中充分发挥各阶段的有效作用，其关键是优化机械结构，根据物料的物化性能及所含水分的性质，人为设定和限制物料的运动状态、停留时间和 干燥介质接触的外部环境，从而实现高产节能这一构想。要实现这一构想，首先要解决影响烘干的两大因素干燥介质和物料传热的速度和时间。这两大因素只有与烘干机内的结构相适应时，才能强化吸收和传热效率，达到优质高产的目的。
1．2结构特点和烘干原理
物料的烘干分为三个阶段，不同烘干阶段所需干燥介质的供热量不同，可根据不同烘干阶段调整供热量，进行热能的有效作用。
﹙1﹚进料加热阶段：高温烟气通过中部的引风通道直接进入烘干机中上部。湿物料进入烘干机时温度较
低，与高温烟气接触时热能即刻传递给物料的表面，使表面温度不断升高，水分开始蒸发，表面水分蒸发之后的物料缓慢进入第二烘干阶段。
﹙2﹚强化烘干阶段：当物料的表面温度等于干燥介质的温度后物料的中部温度不断上升，传给物料热量完全用来蒸发水分，这一阶段是排除水分的重要阶段。此时物料的含水量较大，物料内部的水分容易扩散到表面，而扩散的速度适应于表面水分的汽化速度。因此物料表面总是湿润的。强化烘干阶段主要是排除物料中的非化学结合水，物料产生少量收缩现象，在物料的干燥过程中提高干燥速率，则会缩短干燥所需的时间，从而达到提高产量的目的，针对这一情况在设置内部截流装置时，采用密集布置、多层重叠、改变运行轨迹等措施，来强化此阶段的作用，对相关工艺参数作适当的调整，以满足其蒸发高，水分子移动速度快的特点。
﹙3﹚余热烘干阶段：物料所含水分低于某一限度时，内部向表面补充的水分少，表面蒸发水分多，表面不再维持湿润，向外蒸发的水分逐渐减少。此阶段的作用是强化表面水分的蒸发速度，进一步使物料表面升温，使热量不断向内部传递，蒸发汽化的部分由表面移到内部，水分在内部气化成水蒸气后，使物料内的空隙率增加，水分迅速移向表面逸出。随着料温的升高，内部残留的水份将得到进一步蒸发。而烘干回流区的设计，提供物料烘干所需的足够温度。保证了烘干质量，提高干燥速率，使得热能的利用率大为提高。
（4）废气处理阶段：征对烘干废气含尘浓度高、湿含量大、露点较高、腐蚀性大的特点，在烘干机主机的外围设计一圈环形袋式除尘器，收尘器采用离线清灰技术进行分室反吹脉冲清灰，既避免了在线清灰产生的粉尘二次飞扬“再吸附”现象，又提高了清灰效果，延长了滤袋的使用寿命，保证了除尘器长期高效稳定的运行，降低了系统投资和能量消耗。
2 相关工艺参数的关系
2．1物料水分及停留时间与结构的关系物料在烘干机筒体内的停留时间与方式主要取决于阻尼系数，它与物料的停留时间成正比关系，如何根据物料的水份和物化性能设置料的状态是保证物料烘干与产量关键所在。目前只有采用增大阻尼系数，改变物料的运动方式。本烘干机采用搅拌滑料盆使物料在窑内呈致密层分布，彼此挤压成环形状，依靠重力缓慢下降，延长物料在烘干机停留时间达一个小时。
2．2热风温度及蒸发强度的关系
物料在烘干过程中，热风温度相对越高，物料的温差越大，越易于热量的传递和水份的蒸发，从而使物料干燥速度加快，可获得更好的传热效果。本烘干机采用顺流式烘干方式，湿物料通过落料顶锥直接进入烘干机与热烟气相遇，进行热的传导和辐射。新型组合式搅拌扬料盆的使用，使得烘干气流均匀穿透湿物料层，减少“风洞”现象的产生，最大限度的增强物料的蒸发强度，提高单位容积的产量。
2．3能耗与结构的关系
物料在烘干机内的烘干过程既是能量传递又是平衡过程。潮湿的物料进入烘干机后，首先是大量地吸收热量使其料温急剧升高，表面水份不断蒸发即刻开始能量的转换。如何使物料更充分地与热介质进行热传递，取决与扬料装置的结构是否能增加物料在横截面上的占有率及物料在烘干机内的运动方式和时间。只有使物料均匀分布于横截面上，才能使其在扩散时形成对流的较大阻力，提高物料的在烘干机内的停留时间，对流气流的阻力越大，热烟气读物料的包容时间就越长，热交换效果就越好，同时又通过利用烘干机主机结构制成双层筒体进行内烘干外除尘，既节约了收尘器的材料消耗和动力消耗，又降低了烘干机的热能损失，从而降低了系统的能量消耗。
3 结语
随着水泥干法生产规模的不断扩大，对物料的水份要求越来越严格，原材料的烘干问题越来越突出。如
果仅靠自然晾晒来维持生产，不仅会给粉磨带来困难，而且影响到窑的产量，熟料的质量。所以烘干技术是一系统工程，解决好它与整个生产的关系，同样需要从工艺装备及操作管理等方面进行技术、资金的投入，才能取得增产节能的效益。
水泥厂的原材料及混合材品种很多，进厂的水分变化很大，对烘干的需求也将日益增加，物料的烘干是水泥生产的第二大耗煤工序，也是水泥生产工艺的重要环节之一。其能耗可占全厂总能耗的15-20%，物料烘干的好坏，不但影响基本煤耗、电耗及其它费用，更重要的关系到生料磨、水泥磨产量的高低及质量的稳定，也直接关系到生产成本和效益。因此对于水泥厂烘干系统的改造和选择越来越受到重视。如何选择技术先进的烘干工艺结构合理主机设备，成为水泥工艺设计中重要一环。结合多年开发烘干技术的体会，对烘干工艺的优化措施提出一点建议，仅供参考。
一：烘干工艺的选择
水泥厂烘干工艺分为顺流式和逆流式；当烘干介质（高温烟气）与被烘干物料的流动方向一致时称为顺
流式烘干；反之当烘干介质与被烘干物料的流动方向相反时称为逆流式烘干。逆流式烘干工艺仍是目前一些厂采用的烘干工艺，逆流式烘干工艺具有操作简单，占地面积小，热效率较高，自动化程度高特点。但存在以下方面的不足，制约生产的现象十分严重。
1不易密封，粘堵现象严重；
烘干过程中，烟气流动的动力是通过引风机产生的负压梯度形成的。由于逆流式烘干系统进料口和尾气出风口、出料口和热风口分别为同一处，造成漏风严重，系统不能稳定形成稳定的负压环境，引风机不能形成足够的负压动力，导致热风炉的热烟气很难最大限度地进入烘干机参与烘干作业；另一方面，逆流烘干物料在低温段时的含水量最高，物料在流动过程中表面被烘烤至结壳的时间长，相互粘结强烈，运动不流畅，连续性喂料时容易造成堵料。
2物料与热烟气的接触方式，有可能改变物料理化性能
烘干物料的入机水分最大，出机水分最低；而逆流烘干工艺的走向是在物料含水率最高时温度最低，在含水率最低时温度最高，即物料处于高温段时，内部水分低，蒸发强度低，接近于焙烧状态。因此物料某些活化性能容易改变。同时也徒然增大了物料的热耗，烘干能耗较大。
3结构限制烘干时间短，热交换效率差
逆流式普通立式烘干机的物料下落类似自由落体运动，遵循重力加速度的原则。例如从500m高度垂直落下的时间只需10s，而立式烘干机高度一般在16-25m左右，烘干机内虽然设有撒料盘、锥形斗等阻料装置，以使物料在下落过程中受到阻力作用，而延长在机内的停留时间，但毕竟有限，在绝大部分的时间里，物料都不是与热介质直接接触，因而烘干效果差，热交换时间短，热交换效率差。
顺流烘干正好避免了上述情况，温度走向顺应了物料水分由高到低的烘干要求，且工艺简单、通畅，烘干热效率较高。因此在选择物料水分高，产量大的烘干设备时，顺流式烘干工艺仍将是较为理想的烘干工艺。
二：选用热效率高的热风炉作热源
热风炉是烘干系统的热量来源。热风炉热效应高低取决于热烟气的输入量和介质温度，实际应用中热风炉有多种形式。
层燃式手烧炉：由人工手动喂煤，可直接燃烧∮50mm以下的粒状煤，需不断的进煤、清渣。工人的劳动强度大，大量冷风带入炉内，燃烧过程不稳定、炉内烟气温度低、不完全燃烧损失大，造成煤耗高、热效率低、供热量小。
喷燃式煤粉炉：对火焰深度控制要求严格，火焰过深，则容易烧坏烘干机内部结构，甚至改变物料的物性；过浅，则烟气进入烘干机的温度不足，烘干能力差。此外，对煤质及细度要求严格，燃烧不稳定，操作难度大。
沸腾炉：它介于层燃烧和悬浮状燃烧之间，燃烧时呈沸腾状态，具有强化燃烧、传热效果好、结构简单、可燃烧劣质燃料等优点。但传统沸腾炉由于局部结构设计不合理，直角部分多，使用寿命短，炉内易结渣，涡流现现象严重，煤耗较高，燃烧温度偏低。
节煤型高温沸腾炉：是在传统沸腾炉的基础上进行整体改型和优化设计的一种新炉型。其采用小炉床框架结构，炉床容积较常规缩小1/3，炉体结构更加稳固，大大提高了炉体的使用寿命和单位容积热强度；减少了尖锐直角，降低了结渣频率，能够在原有的沸腾炉的基础上节煤40～60%，炉温大幅度提升并可自由控制，进一步放宽了对劣质煤的适应程度。
几种燃烧方式的技术经济指标对比见表1，单位容积热强度对比见表2。
表1：不同燃烧方式的技术经济指标比较

表2:几种炉型炉膛容积热强度比较