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线形燃烧器在喷雾干燥塔上的应用情况

点击:969 日期:[ 2014-04-26 22:00:28 ]
                              线形燃烧器在喷雾干燥塔上的应用情况                                          萧琦1,王健明2 (1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.北京热科机电设备有限公司,北京100029)     摘要:论述了以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置在湖北某染料化工企业喷雾干燥塔上的应 用情况,并着重对线形燃烧器直燃式热风装置、蒸汽锅炉热风装置和电加热热风装置的能耗作了对比。数据分析表明,线形燃烧器直燃式热风装置与传统的带有换热器的热风装置相比,在节能、环保方面具有一定的优越性。     关键词:线形燃烧器;直燃式热风装置;喷雾干燥塔;能量消耗     中图分类号:TQ052.73文献标识码:A文章编号:1727—3080(2006)04—0204—03     1.引言     喷雾干燥是将原料液分散成细小雾滴,并与干燥介质进行动量、热量及质量交换,最终达到干燥目的的工艺过程。喷雾干燥具有干燥速度快、产品质量较好、生产过程简化、操作控制方便、适宜于连 续化大规模生产等优点,在工农业生产中有着广泛的应用。喷雾干燥的原料液是溶液、乳浊液或悬浮 液等。因干燥装置的脱水量较大,能源消耗量较高, 所以能源消耗在生产成本中占有较大比重,能源消耗也是评价喷雾干燥设备的重要指标之一。     线形燃烧器是国外开发的一种新型燃烧器,特别适用于直燃式热风装置。本文论述了以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置在湖北某染料化工企业喷雾干燥塔上的应用情况,并着重对线形燃烧器直燃式热风装置、蒸汽锅炉热风装置和电加热热风装置的能耗进行了对比。     2.线形燃烧器的工作原理和性能特点     喷雾干燥塔的结构如图1所示。喷雾干燥系统工作原理是冷空气经空气过滤器进入热风装置加热至设定温度,经由均风装置进入喷雾干燥塔上部,料液由高压泵输送到塔体顶部的旋流式压力喷嘴,经过喷嘴雾化成细小雾滴,雾滴与热风充分接触,实现快速干燥,干燥成品由分离装置分离下来,尾气由引风机排空[1]。     传统的喷雾干燥塔热风装置一般采用燃油(燃气)热风炉、锅炉蒸汽换热器导热油换热器或电加热供热系统等。以上传统的供热系统都存在换热 器,而换热器的效率决定着传统供热系统的热能利 用效率;而且换热器使用寿命有限,维护成本高。传统供热系统还有其它一些缺点,如热风炉和锅炉供 热系统占用空间大、导热油存在火灾隐患以及电加热受功率限制等。     以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置如图 2、图3所示。线形燃烧器本身体积比较小,直接安 装在风道内。待加热的大量空气从燃烧器中间和旁边流过,部分氧气参与燃烧,大部分空气与高温的燃烧产物直接混合,形成所需温度的热空气。如果风道内气流流速较小,还需要安装整流板,调整气流以适当的速度流经燃烧器。在热风循环使用的系统中,如果气流的含氧量过低或湿度过大,还可以使用自配助燃风的线形燃烧器。自配助燃风的线形燃烧器自带鼓风机和空气分配管。     以线形燃烧器为核心的直燃式热风装置的最大优点是节能。因为线形燃烧器燃烧机制合理,燃烧区保持有一定量的过剩空气,既能保证燃烧完全,又可以适当降低燃烧区温度,从而可抑制氮氧化物的生成。线形燃烧器燃烧产物洁净,与空气直接混合不会影响干燥产品的质量。用这种直燃式热风装置没有换热器,燃料燃烧产生的全部热量都由热空气带入干燥塔,从理论上说热效率为100%。另 外,线形燃烧器的调节也非常方便;当要求改变热风温度时,只需调节燃气调节阀即可。                   3.不同形式热风装置性能的对比     湖北某染料化工企业喷雾干燥塔以前使用蒸汽锅炉换热器。随着锅炉和换热器使用年限的增加,热风系统的故障率和能耗急剧增加。2006年3月,该企业委托北京热科机电设备有限公司对该企业的一座喷雾干燥塔的热风装置进行改造,热风装置由原来的燃煤蒸汽锅炉加换热器,改造成为以液化石油气为燃料的使用线形燃烧器的直燃式热风装置。改造后的干燥塔于2006年4月初重新投产。表1为改造后的直燃式热风装置、改造前的蒸汽锅炉换热器热风装置和山东省科学院能源研究所的张忠杰等设计的电加热热风装置性能的对比[2]。     三种热风装置的热能消耗对比分析表明,线形燃烧器直燃式热风装置比传统的带有换热器的热风装置具有能耗低、系统结构紧凑和燃烧产物洁净等优点。改造后的直燃式热风装置和改造前的蒸汽 锅炉换热器热风装置工作条件完全相同,但是干燥 1kg水的热能消耗从20934kJ下降到3724kJ,降低 82%。由于原有蒸汽锅炉换热器热风装置在运行中 存在多次热量传输过程,而每次换热都会伴随一定的热量损失;另外,长距离的蒸汽输送管道也不可避免地存在热量损失。改造后的直燃式热风装置中没有换热过程,燃料燃烧产生的热能全部进入干燥 塔,能量利用率大幅提高,热能消耗大幅降低。电加热热风装置在运行中只有一次换热过程,热效率也比较高。直燃式热风装置与电加热热风装置相比较,热能消耗依然减少30%以上。该直燃式热风装置目前虽然还处于试生产阶段,但已显示出巨大的节能优势。          理论及实践经验证明,在干燥塔出风温度恒定 不变的情况下,进风温度越高,传递给料液的热量就越多,单位体积热风所蒸发的水分也越多。在生产能力恒定不变的情况下,所需热风风量相应减少(即减少了热风排出时所带走的热量),降低了喷雾干燥的热量消耗,提高了热风的利用率及热效率。在干燥塔进风温度恒定不变的情况下,降低废气的排出温度,就意味着减少废气排放带走的热量,能最大限度地利用热风的热量来干燥料液,单位体 积热风所蒸发的水分就更多,热效率也更高[3,4]。经过 一段时间的生产实践表明,如果能进一步优化运行参数,例如提高干燥塔进风温度、降低出风温度,热能消耗还有可能降至更低。     4.结论     ⑴直燃式热风装置没有换热器,燃料燃烧产生的热量几乎全部由热空气带入干燥塔,所以直燃式 热风装置的热效率非常高。     ⑵使用线形燃烧器的直燃式热风装置比传统的带有换热器的热风装置具有节约能源和系统结构紧凑等优点。     ⑶喷雾干燥塔使用线形燃烧器直燃式热风装置,可以减少烟尘、温室气体CO2和燃烧污染物NOx的排放,有利于减少大气污染。     参考文献:     [1]持田隆(日).喷雾干燥[M].南京:江苏科学技术出版社,1982.     [2]张忠杰,刘相东,张莲,史永春.脉动燃烧喷雾干燥和传统喷雾干 燥的能耗比较[OL].     [3]蔡祖光.喷雾干燥塔的节能措施[J].佛山陶瓷,2004,(9):19~21.     [4]黄立新,王宗濂,唐金鑫,等.喷雾干燥节能技术研究[J].林产化工通讯,2001,(1):3~7. 
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