分子篩噴霧干燥單元節能降耗措施之探索

魏增懷，嚴 帥

（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

分子篩噴霧干燥單元節能降耗措施之探索

魏增懷，嚴 帥

（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

針對某分子篩噴霧干燥單元熱能利用的實際情況，分析了影響該單元能耗的主要因素，重點進行了提高焙燒系統高溫煙氣利用率的摸索，尋求降低系統能耗的有效途徑，并取得了降低噴霧干燥單元天然氣消耗15.4%的效果。

噴霧干燥；熱效率；能耗；煙氣；固含量；尾氣

噴霧干燥是一種常見的物料干燥手段，在各行各業得到廣泛應用，在國內用以干燥分子篩也已有10余年的歷史。噴霧干燥作為一個高耗能的生產工序，熱效率僅為40%～60%，針對影響其能耗的因素進行分析并采取相應的改進措施，不斷提高其運行的經濟性，對于降低生產成本，提高產品競爭力都有著重要意義。

1 分子篩噴霧干燥單元簡介

1.1 流程介紹

分子篩漿液經高壓泵輸送至噴霧干燥塔，在漿液自塔頂噴下，霧化后的分子篩液滴與來自空氣加熱爐的熱空氣并流接觸干燥。干燥后的分子篩物料一部分直接經過塔底部的旋轉隔氣閥卸入焙燒爐A內；另一部分隨噴霧干燥尾氣進入袋式除塵器，空氣經抽風機排入大氣，分子篩物料被隔離在布袋外表層，卸入灰斗后進入焙燒爐B。如圖1所示。

圖1 噴霧干燥單元工藝流程簡圖

1.2 特點

與一般噴霧干燥單元相比，本裝置有以下幾個特點：

1）在熱源利用上，與后工序關聯，回用焙燒爐排放的高溫煙氣。

2）兩臺焙燒爐作用相同，但在進料上受噴霧干燥系統影響，A爐干燥塔直接進料；B爐為噴霧尾氣夾帶的分子篩經過布袋捕集后卸入，因而B爐進料量受噴霧干燥系統負壓影響較大。

2 噴霧干燥單元能耗影響因素

對于一般的噴霧趕走單元而言，其主要影響因素有：熱空氣進塔溫度、排風溫度、物料固含量及溫度、系統密閉性和尾氣循環利用等。如前述分析，本系統由于與下道工序不僅在物料上有關聯，而且在熱能利用上關聯性較強。因此，本文將降低該噴霧干燥單元降低能耗重心放在了提高焙燒工序高溫煙氣回用率上，并對其他可控的影響因素進行了分析。

3 降低分子篩噴霧干燥單元能耗的探索與分析

3.1 煙氣閥開度對噴霧干燥單元加熱爐的天然氣使用量的影響

通過觀察，了發現焙燒煙氣回用閥開度長期被設置到50%～60%，造成大量高溫焙燒煙氣通過A、B爐煙囪排放，為此首先進行調整煙氣回用閥開度的試驗。

為驗證該方法在實際生產中是否可以實現降低天然氣用量的效果，在裝置正常運行生產期間，挑選裝置連續運行時間段，在盡量控制進料固含量、尾氣溫度保持在同一水平的前提下進行試驗，結果見表1。

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表1 焙燒煙氣回用閥開度對噴霧干燥天然氣使用量的影響

從表1中可以看出，在盡量控制其它影響因素保持一致的情況下，增加焙燒煙氣回用閥開度，天然氣單耗量下降了4.8Nm3，下降幅度達到8.1%。

3.2 吸入冷空氣風道口加擋板減小冷空氣吸入量

雖然上述試驗結果顯示，增大煙氣閥開度對提升煙氣的利用率有明顯作用，但通過實際觀察，發現仍有大量的高溫煙氣從焙燒爐煙囪外排流失。這說明高溫煙氣回用仍有潛力可挖。為進一步增大煙氣的利用率，設計了以下試驗：

在吸入冷空氣的風道口加擋板，從而減小冷空氣的吸入量，以期增大回用煙氣量。

加擋板后發現，A爐煙囪從原來的排煙道轉變成為了一個進風道。此現象說明該方案結束了以前煙氣大量外排，利用率低的現狀，大大提高了煙氣的回用率。

對加擋板后多個班次天然氣單耗的統計考察見表2：

表2 冷空氣口加擋板后天然氣單耗統計

從表2可以看出，該試驗期間天然氣單耗平均值為49.9m3，對比下降4.3Nm3，降幅達7.9%，說明該試驗可對系統能耗產生較為顯著的影響。

3.3 尾氣溫度對熱效率的影響

相關文獻表面，某噴霧干燥塔當尾氣溫度由130℃降低至120℃時，熱效率提高了3個百分點，其對噴霧干燥單元的能耗有著較為明顯的影響。

經過對120℃和130℃尾氣所攜帶熱量進行計算對比，兩種溫度下尾氣攜帶的熱量差值約為13kJ·kg-1干空氣。因為該系統需用干空氣量約為14168kg·h-1，所以熱量相差為184184kJ·h-1，即將尾氣排放溫度由130℃的尾氣降至120℃，每小時可以降低184184kJ的能耗，約合5Nm3天然氣。

尾氣排放溫度越低,噴霧干燥的熱效率越高,噴霧干燥系統中,被排出廢氣帶走的熱量約占總熱量的20%～40%。特別是干燥空氣尾氣溫度高時，熱損失更大，甚至高達60%。為此，在生產過程中應盡量降低尾氣溫度，但不能低于110℃，因為尾氣溫度太低時粉料太濕，不能達到目標干燥效果，并可能造成布袋糊袋。

3.4 物料漿液固含量對熱效率的影響

干燥系統中，由干燥煙氣供給的能量主要用于物料中水分的蒸發。漿液固含量的高低直接決定帶入噴霧干燥系統水分的多少。因此，提高漿液的固含量，既可提高噴霧干燥產量，又可降低燃料消耗。物料漿液固含量過高時，將造成漿液流動性差，機攪攪拌負荷增加，可能損毀設備。為確定分子篩漿液的合理固含量，對其數據進行分析，發現漿液固含量月平均中相差較大，進塔物料含量均值最高月份為436g·L-1，最低月份為378g·L-1，可以以最高月份的430g·L-1為運行控制的目標。

兩種固含量下的物料需要蒸發的水分量相差106kg·h-1，經計算，蒸發106kg水需要消耗能量約為263746KJ，同時考慮到噴霧干燥塔的熱效率約為50%，所以蒸發106kg水需要消耗天然氣約15Nm3· h-1，每日將額外消耗378.24Nm3天然氣，這是一筆不小的能耗，可見盡量提高漿液固含量的重要性。

4 結論及建議

1）可以通過提高焙燒高溫煙氣的控制閥開度和在吸入冷空氣的風道口加擋板的方案，減少進入系統的冷空氣量，提高煙氣利用率，減少噴霧干燥單元天然氣消耗量。生產試驗表明，使用上述兩種方案可使噴霧干燥單元天然氣使用量下降15.4%，節能效果顯著。

2）通過統計對比，說明尾氣溫度的高低對系統熱效率有顯著的影響。在生產中應將尾氣溫度控制在120℃左右，這樣既能滿足生產，也能節約能耗。

3）分析數據得出，漿液固含量也對噴霧干燥單元的能耗產生一定影響。考慮節能降耗的需求和機械攪拌承受能力以及高壓泵工作能力，建議控制物料漿液固含量為430g·L-1左右為宜，并盡可能減少波動。

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