HOME AND DRY—水泥行业替代燃料的高效,低粉尘干燥工艺

2021-01-13

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通过全球著名的水泥杂志《world cement》在2020年12月刊登的文章《HOME AND DRY》介绍,stela在替代能源领域的先进烘干技术吸引了世界各地的水泥行业专家。

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HOME AND DRY
大功告成

来自施德兰烘干技术有限公司(stela Laxhuber GmbH)Yves-Marc Schade解释了低温带式烘干机如何帮助水泥企业实现二氧化碳中和替代燃料的高效,低粉尘排放干燥工艺

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当前,减少二氧化碳排放是困扰能源密集型产业的中心问题之一,特别是在水泥行业中,替代燃料的使用发挥着越来越重要的作用。STELA提供定制化的干燥设备解决方案,通过干燥RDF(衍生燃料)和SSW(固体碎废料),可确保熟料生产的可控性和质量保证。由于STELA干燥机还利用上游生产过程中产生的废热,因此可以长期确保干燥机运行的经济性。
这种低温带式干燥应用近期被广泛应用于业内。
德国施德兰烘干技术有限公司(stela Laxhuber GmbH)是一家创立于1922年的三代家族企业,已开展跨国业务数十年,公司专门从事低温带式干燥技术。公司的技术专家利用余热和废热,设计了适合多种行业定制可再生原料的干燥解决方案。
施德兰目前在烘干设备的开发,规划,建造,制造和服务领域拥有超过200名员工,垂直制造领域适用范围极广。在全球60多个国家和地区已经架设了超过4000座农业和工业烘干机。最初用于食品和饲料行业的现代烘干技术现已用于人造板,木颗粒,制浆和造纸工业等,目前也进入非常重要的水泥行业或废料处理工业中。
应用于水泥行业的第一台低温带式烘干机于2012年投入使用,项目地在捷克共和国的碎料干燥工厂,紧接着2013年应用于水泥行业的烘干机在波兰和葡萄牙也陆续投入使用。在接下来的几年中,位于加拿大艾伯塔省埃德蒙顿市的一家废料回收公司的德国工厂,STELA干燥机也占有特殊的重要地位,在工厂从废料回收工艺生成的残留液中直接回收液体燃料。
The benefits of low temperature belt drying
低温带式干燥工艺的福利

施德兰烘干技术有限公司(stela Laxhuber GmbH)和合作伙伴荷兰N+P公司的当前项目是RDF烘干领域最重要的里程碑。
迄今为止,低温带式干燥机主要将水泥厂的燃料供应转换为可再生的,二氧化碳中和的燃料。对于施德兰而言,这是在市场上作为可替代传统干燥技术的低温带式干燥工艺可持续发展的具体未来前景。
在低粉尘排放上、干燥能力扩展的灵活性以及利用熟料器冷却热风的优势。除此之外,极短时间的停机(尤其是水泥行业),其中组装(通常少于8周)和调试(通常只有1-2周)对业主很有吸引力。干燥机烘干带的宽度从3.0m-6.2m不等,取决于干燥机的烘干能力,通常设备在30m长。
原则上,低温带式干燥适用于各类型的残留物(衍生燃料,SSW,MSW,BGS等)并且具有相当的技术和效率。物料的配料和喂料可能有所不同,设备也有可能因此各异。例如施德兰早在2014年就为南美特殊的生物质开发了改型的布料螺旋以适用于特殊的物料特性。
低温带式干燥的特别优势是均匀、温和的干燥效果,这种干燥在很大程度上没有机械应力,在标准烘干温度80℃-90℃情况下可以避免热变形,尤其是衍生燃料的软化塑料部分。因此对待干燥物料的热影响非常小,有连续的,不间断的热扩散作用有助于带走水分。因此,干燥的燃料可以在最佳温度和湿度范围内送至燃烧工艺段。

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Alternative fuel applications
替代燃料的应用

在各个国家和地区,将衍生燃料用作化石燃料替代品的经验各不相同。
德国的水泥窑具有较高的煤炭替代率,来自于MSW以外的RDF平均在62%左右,尽管水泥厂的煤炭替代起步较晚,如今,在废弃物管理发达的国家,水泥厂用MSW衍生的衍生燃料替代传统的煤炭或天然原料是最先进的方式。根据水泥、石灰和氧化镁(CLM)的BREF生产,衍生燃料在水泥厂中的共燃是最可行的技术,衍生燃料供应通常基于与水泥厂紧密合作的衍生燃料生产废料处置工厂。

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Installation & operation
安装与操作

要将干燥机安装在运行环境中,只需要为进料/卸料端和风机安装条形基础即可,干燥机为模块化设计系统,将来可以根据需要扩展。特征之一是整体分为三个区域,,顶部是热源区,中间是物料区(=干燥区)和底部排风区。除尘后的熟料冷却器的热风通常以微压进入顶部混气室,因此可控制热风量和过程温度。原则上干燥机通道中要有轻微的负压,以最大程度地减少扩散排放。上层热风区可进入确保方便维护。
干燥机是绝缘隔热,热风至上而下,直接耦合和变频控制的多通风轴流风机可实现高效的热风分配,控制系统全自动化操作。
从进料端内喂入需要干燥的物料开始,双配料螺旋将湿料均匀分配到循环运转的干燥机烘干带上,通过配料螺旋和封闭的返料螺旋共同作用确保物料均匀分布在等幅烘干带上,配料螺旋可调节高度,确保一个封闭的物料层基础用于均匀烘干。通过集成高压热风反吹烘干带实现烘干带清洁,另外在下层烘干带返回区域通过高压水枪对烘干带进行清洗确保清除树脂,油脂等杂质。
烘干设备的设计结合物料卸料和循环风过滤皮带,实现最佳的过滤效果,在不进行后续除尘的情况下,可达到低于10mg/m3的低粉尘排放规定限值。
在皮带的边缘,通过控制的漏风,也就是密封气区确保烘干带边缘干净,从而防止边缘漏料,干燥机的烘干带由铜/碳纤维交织的聚酯材料制成,通过520μm的栅格孔洞实现高效通风,烘干带通过时间为5-15分钟,取决于可调节和可控制的烘干过程范围内的进料湿度和过程热风温度。

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Other advantage
其他优势

使用带式干燥机的最大优势之一是利用熟料冷却产生的废热,通过使用混气室补充新风,甚至可以将170℃-250℃的热风用于带式干燥机,能源行业的标准和成熟的技术可以直接用于水泥行业。典型的产能范围为80-150m3/h的工厂在40%-120%的产能范围内调节。
此外,低噪也有积极的作用,可以根据客户需求优化隔音效果。最后显著降低爆炸和着火风险也是一个突出的优势,在低于90℃的过程中可以不考虑这种风险。
低温带式干燥机的运行模式具有较长的维护周期和较低的磨损特性。自动烘干带纠偏系统是全自动系统的核心组件,总而言之,每年可节约的磨损成本约为设备总投资的1%。

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Conclusion
结论

将热风干燥机集成到水泥厂中可确保从衍生燃料中回收能量,喂料有效地进行热干燥,熟料冷却器的废热提供了热能。干燥技术与精密机械结合可以使得衍生燃料保持稳定的高质量。所生产的衍生燃料符合标准化的质量要求,并且由于其NCV高而可以与常规的一级和二级化石燃料竞争。干燥技术的实施可以根据衍生燃料用户的需求进行调整。
水泥行业是生产MSW衍生燃料的主要利益相关者之一,通过使用具有气候中性成分的衍生燃料,可以减少与常规燃料使用产生的二氧化碳排放。
文献和已实现项目中的一些参考文献指出,从城市固体废弃物衍生燃料回收能量的市场正在发展,这对水泥行业是非常有益的。
About the author
关于作者

Yves-Marc Schade就读于罗森海姆应用科技大学的木材技术工程专业。
在慕尼黑工业大学,Yves-Marc Schade还获得了可持续资源管理理学硕士学位(2003年-2005年)。Yves-Marc Schade在工业干燥系统领域拥有超过15年的经验,专门研究生物质和可再生能源的使用。他还在施德兰的产品管理和工业干燥系统中工作超过10年。
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