细蔗渣扩缩管式干燥技术在糖厂的应用

梁 勇，宁方尧，谢绍锐，周日金，杨才誉，庞小兰，韦国权

（1.广西工业职业技术学院，广西 南宁 430001；2.广西合浦湘桂糖业有限公司，广西 北海 536129；3.广西来宾湘桂糖业有限责任公司，广西 来宾 546100）

0 前言

糖厂生产过程中的甘蔗渣绝大部分用做锅炉燃料燃烧，甘蔗渣水分一般在48%左右，直接进入锅炉内燃烧，蔗渣很大一部分水分还需在锅炉炉膛内进行蒸发后才能达到蔗渣的着火点，影响了锅炉炉膛的温度，降低了锅炉燃烧效率；还有一部分蔗渣未能完全燃烧就被带出炉外，浪费了燃料，不利于节能降耗。另外粗重蔗渣进入炉膛不能完全形成悬浮状态，是采用低氮燃烧技术、实现蔗渣锅炉烟气排放双达标的技术瓶颈，是目前制糖企业急需解决的技术难题。我国糖厂开发和应用蔗渣干燥技术较多，主要有气流干燥、回转辊筒式、过热蒸汽干燥、旋风式和螺旋输送烟道气式等方法，但均存在有技术事故多、管道堵塞、生产安全率低、干燥效率不高等缺点，因此这些技术均未能正常运行。

1 蔗渣扩缩管式干燥工作原理

甘蔗渣中包括纤维素、木质素、蔗渣等成分，主要成分为纤维素。纤维素之间的交联度强，致使蔗渣容易结团，在管道气流式干燥很容易堵塞，是管道式气流干燥的一个技术瓶颈，另外大颗粒蔗渣在燃烧器内不能均匀分散，在锅炉不能形成悬浮状态，使其不能得到充分燃烧。

将蔗渣进行除髓处理，使得细蔗渣从纤维素中游离出来，而分离得到的无髓粗蔗渣再通过粉碎降低纤维的交联度，并形成微小颗粒和细蔗渣。经过预处理得到的细蔗渣颗粒小、松散、表面积大，在管式干燥中不会堵塞管道，和烟道气充分接触，水分蒸发快速，即可以解决管道气流式干燥容易堵塞问题，又能够保证蔗渣水分降低，增加蔗渣发热值，另外细蔗渣进入锅炉后在炉膛处于悬浮状态，增加与氧气的接触面积，同时也能保持其在燃烧器内均匀分散，避免颗粒沉降造成下部区域密度过大，采用低氮燃烧技术使其得到充分燃烧，进而降低烟尘浓度和氮氧化物浓度，从源头上避免氮氧化物和烟尘过量的产生，为蔗渣锅炉烟道气双达标排放提供技术保障。

扩缩管式干燥的主要特征就是气流干燥管的管径交替缩小和扩大，烟道气由鼓风机鼓入气流干燥管与加入的细蔗渣进行混合后，由高速上升气流带动，气固两相在干燥管内以悬浮状态运动并流上升，在上升过程中完成传热传质过程，使细蔗渣水分充分气化，有效提高气固两相的相对速度，提高传热效率，直到细蔗渣的水分被热烟道气带走，使得细蔗渣获得最终的目标含水率达到干燥的目的。

为了保证系统的正常运行和干燥效果的实现，气体输送速度必须超过最大颗粒的蔗渣沉降速度，另外应尽量提高烟道气的温度以保证较高的干燥热效率。压力损失是干燥系统设计的重要内容，它包括干燥管压力损失和附属设备压力损失两部分。压力损失与烟道气流速成正比, 与干燥管的物料密度有关。烟道气流速大时，物料在管内的停留时间较短，流动阻力大，在相同干燥时间的情况下，所需干燥管较长，干燥管的设计应根据使用场地高度等因素而定。

2 蔗渣扩缩管式干燥系统的应用

蔗渣扩缩管式干燥系统的技术路线工艺图，如图1所示。

图1 技术路线工艺图

烟道热气进入干燥器直管中，由水平方向给喂料器加入细蔗渣，由于细蔗渣在垂直方向的速度为零，细蔗渣进入直管后呈现加速运动，当经过扩缩管时，由于扩缩管的管径突然扩大，使得这部分的空气流速变小，这时细蔗渣由于惯性作用继续运动，使得细蔗渣的速度大于进风速度。当物料逐渐减速后，又移动到第二段直管中进行加速运动，在直管——扩缩管——直管中呈现加速——减速——加速，交替上述运动过程，使得热气流与纤维物料之间的相对速度和传热面积扩大，提高了传热传质的速率。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积大，水平管道要求的长度较长，要求风速要高于垂直方向风速2m/s；垂直式管道布置占地面积小，在纵向方向对于安装难度较大。

扩缩干燥器是最常用的垂直管道使用方法，本身由直管和扩缩管组成，根据实际的干燥场地和占地面积要求选用垂直管道干燥管道。扩缩干燥器尺寸直管内径377mm，外设18mm保温层，直管长度10220mm，直管为气流匀速段；连接直管的是直径600mm的扩缩管，外设18mm保温层，扩缩管长度为13200mm，扩缩管为气流减速段，扩缩干燥器总高23420mm。在扩缩干燥器热空气进口处和扩缩干燥器中部分别设有进风温度测量口和混合温度测量口，在第一节直管初端、末端和进风口处分别设置三个风速测量口，在直管下部设置进料口。直管与扩缩管采用螺栓连接固定，密封处用密封圈连接，保证密封稳定性，在底部安装维护门。扩缩管式干燥系统，如图2所示。

3 蔗渣扩缩管式干燥效果

在锅炉烟道气温度约300℃、进风量6000m3/h、蔗渣进料量20t/h、蔗渣含水量在47%左右的情况下，经过蔗渣扩缩管道式干燥系统干燥，蔗渣水分可降低4%。

图2 扩缩管式干燥系统示意图

4 结论

细蔗渣扩缩管式干燥技术在输送蔗渣的同时进行蔗渣干燥，并且可以解决管道气流干燥管道堵塞的问题。扩缩管式干燥器干燥时间短，在8s~20s这样短的时间内能较好地完成对蔗渣的干燥，传质效率高，适用于要求最终含水率含量较低的蔗渣干燥，但是当含蔗髓较低时热传导性很差，很难将热量传到纤维内部而使其温度升高，因此细蔗渣扩缩管式干燥器不适用低含水率的蔗渣干燥，其只是对蔗渣的自由水部分起到快速干燥的作用。