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高温热管热风炉在纳米碳酸钙生产中的应用点击：1792 日期：[ 2014-04-26 22:44:54 ] |
| 杜会琴(天津华能集团能源设备厂,天津蓟县 301900) 0 引言 轻质碳酸钙(或称沉淀碳酸钙)是白色粉末,作为一种重要的无机化工产品,在塑料、橡胶、造纸、涂料、建材、油墨、食品、医药、日用化工、纺织、饲料等工业中有着广泛的应用。目前,人们已经发现了十几种晶型碳酸钙。从其粒径大小角度考虑,碳酸钙可分为:微粒碳酸钙(ｄ>5μｍ),微粉碳酸钙(1μｍ<ｄ≤5μｍ),微细碳酸钙(0.1μｍ<ｄ≤1μｍ),超细碳酸钙(0.02μｍ<ｄ≤0.1μｍ),超微细碳酸钙(ｄ≤0.02μｍ)等[1],超细和超微细产品,又统称为纳米碳酸钙。纳米碳酸钙是白色粉末,水份小于1%,碳酸钙含量大于等于96.0%,ｐＨ=8.5～9.7,其特点是比表面积大,活性高,白度、纯度高,分散性和补强性好,杂质少。由于纳米碳酸钙粒子超细、超纯的特性,与一般的粉末填料相比具有优越的性能,将其填充于橡胶、塑料中能使制品表面光艳、伸长度大、抗力高、抗撕力强、耐弯曲、抗龟裂性良好,是优良的白色补强性填料。据不完全统计,2000年全国轻钙生产单位200余家,实际生产量2400ｋｔ/ａ,纳米碳酸钙产量约占轻钙总产量的15%,国内需求量很大,目前尚需依赖进口[2]。 1 高温热管热风炉简介 高温热管热风炉是由燃烧炉、高效换热器、除尘器、鼓、引风机以及循环系统等部分组成的一个供热系统。燃烧炉以煤为燃料,燃烧产生约800℃热烟气,通过高效换热器降至160℃左右排出,同时将20℃的冷空气加热至250～550℃后,通过管道输送到纳米碳酸钙烘干设备中去,用这种纯净热空气,将湿物料烘干。高温热管热风炉换热系统采用逆叉流换热方式,即烟气走管外,空气走管内。 1.1 燃烧炉 该炉采用水平往复炉排或链条炉排两种型式,设置了两个燃烧室和二次风机构[3],使煤得到充分燃烧,产生800℃以上的热烟气,用引风机引至同效换热器内。 1.2 高效换热器 高效换热器包含3个部分,即高温喷流换热器、中温插件换热器和低温热管换热器。高温喷流换热器采用目前国际上较为先进的气、气换热结构,烟气走管外,空气走管内。通过不同材质的选取和布置方式,可使供热温度达到250～550℃。中温插件换热器在换热器内设置旋转绕流子,使空气在管内高速旋转,减少了边界气膜热阻,提高了换热器的传热效率。低温热管换热器采用宇航高科技产品———热管技术作为换热系统的最后一级,可将排烟温度降至160℃左右。 1.3 烟气再循环技术 在高温热管热风炉的设计中,创造性地采用了烟气再循环技术,即将排烟尾气引回燃烧混合室[3],通过控制掺混比例,使换热器长期运行的许用温度保持在800℃左右。 2 国内纳米碳酸钙烘干设备现状 目前,我国轻钙生产企业均采用混料式立窑煅烧工艺及设备,或采用柴油煅烧炉提供热源,成本高、产量低。轻钙生产中干燥虽然属于物理过程,机理简单,但由于干燥温度控制不好,易造成返碱,炕式烘干ｐＨ升高0.1～0.5;又由于密闭不严易造成产品污染,盐酸不溶物升高;加之设备的原因,易被有色物质污染,造成产品白度降低。纳米碳酸钙在生产过程中,由于产品粒径细、初始水份在45%～55%范围内,最终水份要降到1%以下,因此,干燥过程既是一个水份蒸发,又是一个将滤饼粉碎的过程,最终产品是粉末状的。干燥过程的影响,主要在于干燥的温度和工艺过程,故生产高纯度、高白度纳米碳酸钙产品时,对干燥温度要求较严，为了保证干燥质量和干燥能力,采用组合式干燥工艺,势在必行。 3 高温热管热风炉烘干纳米碳酸钙方案 高温热管热风炉采用分置式布置,其平面布置见图1。烟气、空气行程示意见图2。 在整个系统中采用自动上煤、自动除渣,配备了具有电力驱动、控制、监测等功能的电控设备,保证系统正常工作。 4 用高温热管热风炉的优点 热效率高:热管换热器中热管具有(1)高导热性:热管利用真空相变原理进行工作,传递汽化潜热,具有超导性能;(2)低温差的传热能力;(3)换热两流体均走管外,可以翅片化,强化换热;(4)热源分汇等特点[5],(5)热效率大于70%。使用寿命长:采用烟气再循环技术,降低了炉膛的工作温度,减少了炉顶挂渣现象,有效地提高了燃烧炉的寿命。功耗低、阻力小:合理的烟、空气行程,既可有效控制换热器的积灰,又可强化换热,降低系统阻力,减少风机功耗。环境保护效果好,对大气无污染,排放烟气的含尘量在100ｍｇ/ｍ3以下。热风洁净,温度高,空气进出口及空气箱全部采用不锈钢材质。设备运行和维修费用低。生产成本低,产量高,产品白度高,与以前的干燥设备比较,生产成本下降200元/ｔ,产量增加20%/班,白度提高1%～2%。 5 结束语 高温热管热风炉采用分置式布置,将高温喷流、中温插件、低温热管和烟气再循环技术有机结合,使其高效、可靠、环保、长寿命地运行,为企业节能降耗创造了条件。实践证明,高温热管热风炉适合纳米碳酸钙产品的烘干。目前,高温热管热风炉已在广东、湖南等纳米碳酸钙企业中得到广泛的应用,深受市场青睐。 |
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