摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，利用城市固廢制備固廢衍生燃料已成為廢棄物處理研究的熱點。近年來我國對RDF技術(shù)也進(jìn)行了研究，但主要集中在城市垃圾相關(guān)的RDF技術(shù)，對產(chǎn)業(yè)的廢棄物，特別是化工工藝殘渣的處理利用方面尚未見報道。

　　關(guān)鍵詞：水分含量;靜電荷;表面性質(zhì);流動性

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，利用城市固廢制備固廢衍生燃料已成為廢棄物處理研究的熱點。研究機(jī)構(gòu)對此項進(jìn)行了詳細(xì)的研究開發(fā)，各設(shè)備生產(chǎn)廠家都開發(fā)了相關(guān)的RDF生產(chǎn)、利用設(shè)備。近年來我國對RDF技術(shù)也進(jìn)行了研究，但主要集中在城市垃圾相關(guān)的RDF技術(shù)，對產(chǎn)業(yè)的廢棄物，特別是化工工藝殘渣的處理利用方面尚未見報道。與液體攪拌相比，固體混合不具有自身擴(kuò)散的性質(zhì)，因而必須施加外力才能強制流動。影響混合的因素，除混合設(shè)備和操作條件外，固體粉粒體的性質(zhì)、包括粒子的粒度與粒度分布、粒子形狀、表觀密度、表面性質(zhì)、靜電荷、水分含量、休止角、流動性、凝聚性，對混合過程的影響極大。

　　一、混合過程機(jī)理

　　粉粒體混合時有三種基本的混合機(jī)理。

　　1.擴(kuò)散混合。粉粒體在小尺寸范圍內(nèi)的隨機(jī)運動，即增加單個粒子移動性所引起的局部混合。只要不同時存在離析作用，擴(kuò)散混合能使固體間的混合高度均一，擴(kuò)散混合作用一般發(fā)生在不斷新生表面上并再分布，或發(fā)生在眾粒子相互間的移動性增加時。前者如鼓式混合器中進(jìn)行的混合操作，后者如沖擊磨中進(jìn)行的混合過程。

　　2.對流混合或移動混合。粉粒體進(jìn)行大尺寸的隨機(jī)運動，即粒子成批地從一處移動到一處，從而形成環(huán)流并同時進(jìn)行混合。

　　二、混合設(shè)備的分類

　　1.容器回轉(zhuǎn)型混合設(shè)備

　?、龠m用于物性差異小、流動性好的混合，可以獲得較高的混合精度，但對粒徑比等物性差異大、流動性差的物料，采用該種型式大多數(shù)情況下不能得到良好的效果;②裝料系數(shù)低，一般為0.3-0.4。③最佳回轉(zhuǎn)速度，即處于最佳混合狀態(tài)的速度一般為臨界速度的50%-80%。④設(shè)備容易清洗，適合于多品種小批量生產(chǎn)。⑤回轉(zhuǎn)速度慢、適合于易磨損物料的混合。⑥容器回轉(zhuǎn)空間大，但伴隨回轉(zhuǎn)容易一起負(fù)荷變動，因而需要設(shè)置安全柵和牢固的基礎(chǔ)。⑦進(jìn)出口的地位較困難。

　　2.容器固定型混合設(shè)備

　　①機(jī)種多，不僅可以滿足各種物性粉粒體的混合，也可用于粉粒體中添加液體的混合。②因容器是固定的，混合設(shè)備與粉粒體進(jìn)出料裝置容易連接。③裝料系數(shù)大，一般為0.5-0.6。④設(shè)備清洗困難，適合于少品種大批量生產(chǎn)。⑤存在攪拌漿葉磨損和軸封部件粉塵等問題。

　　3.復(fù)合型混合設(shè)備

　　這類混合設(shè)備是在容器回轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)上，在容器內(nèi)部增設(shè)了攪拌物料用的葉片，以增強物料的混合和分散作用，從而提高混合效果。如在常用的滾筒、V型、雙重圓錐型等混合設(shè)備中，分別設(shè)置了特定的葉片，便構(gòu)成了復(fù)合型混合設(shè)備。

　　三、混合容器幾何尺寸的確定

　　1.容器容積的確定

　　因而欲求容器的容積，首先必須將產(chǎn)量化成單位時間的體積量，然后根據(jù)操作工況，采用相應(yīng)的公式計算。己知本設(shè)計設(shè)備的處理量為50kg/h，采用連續(xù)操作，則容器容積可根據(jù)式(1)確定：

　　V=V't(1+€%`)/€%om(1)

　　式中：V'要求每小時處理的物料的體積，m3/h;t為每批物料的處理時間，h;€%`為攪拌容器的備用系數(shù)，一般為0.1-0.15;€‰為裝料系數(shù)，根據(jù)實際生產(chǎn)條件或試驗結(jié)果而確定;m為伺樣容積的攪拌容器的臺數(shù)，臺。

　　2.容器內(nèi)徑和高度的確定

　　一定結(jié)構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與裝配的攪拌罐體內(nèi)徑有一定的比例范圍，隨著罐體長徑比的減小，即高度減小而直徑放大，攪拌器槳葉直徑也相應(yīng)放大。在固定的攪拌軸轉(zhuǎn)速下，攪拌器功率與攪拌器槳葉直徑的5次方成正比。所以，隨著罐體直徑的放大，攪拌器功率增加很多，這對于需要較大攪拌作業(yè)功率的攪拌過程是適宜的，否則減小長徑比只能是無謂地消耗一些攪拌器功率，長徑比則可以考慮選得大一些。

　　在確定了攪拌容器的容積V之后，必須選擇適宜的容器裝液高度與內(nèi)直徑之比值(以下簡稱裝液高徑比)，以確定筒體的內(nèi)徑D和高度H。

　　對于帶錐形封頭的容器，可先忽略封頭的容積，由式(2)先算出標(biāo)準(zhǔn)直徑D，再通過式(3)計算筒體高度。

　　V€‰=€%iD3(HL/D)/4(2)

　　H=4(V-Vd)/(€%iD)(3)

　　四、攪拌器的選用

　　高豁度流體混合操作通常都處于層流狀態(tài)，其對應(yīng)的薪度范圍為1-1000Pa·s。高勃度的流體在層流下操作，沒有明顯湍動，流體離開攪拌器后，其能量很快耗散，因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán)，往往采用直接大面積推動流體使之達(dá)到混合，最常用的攪拌器有錨式，框式，螺帶式，螺桿式等。錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，由于缺乏軸向循環(huán)流動，混合效率較低。

　　五、固體混合設(shè)備的功率計算

　　電動機(jī)額定功率可按式(4)確定：

　　PN=(P'+PS)/€%`(4)

　　式中：PN為電動機(jī)功率，kW;P'為攪拌器功率，kW;PS為軸封裝置的摩擦損失功率，kW;€%`為傳動裝置的機(jī)械效率。擺線針輪行星減速機(jī)傳動裝置的機(jī)械效率€%`>0.9。

　　1.攪拌功率的計算

　　功率P是攪拌器的轉(zhuǎn)速與所加扭矩的乘積，而扭矩可從槳葉表面局部壓力分布積分而得，這樣就可求出無因次壓力p*和無因次功率之間的關(guān)系：

　　p*∝N/€%jn3dj5(5)

　　若取

　　Np=N/€%jn3dj5(6)

　　則

　　P'=N/€%jn3dj5(7)

　　根據(jù)蘇聯(lián)等人的著作推薦的螺桿式攪拌器的尺寸參數(shù)為：dj/D=0.4-0.44，h/dj=0.6-2.5，s/D=1，H/D=0.8-3.5。在層流區(qū)操作時，不帶導(dǎo)流筒的螺桿式其功率準(zhǔn)數(shù)為：

　　Np=70(h/dj)(Re)-1.0(8)

　　雷諾數(shù)Re由式(9)確定：

　　Re=€%jNd2/€%e(9)

　　式中：Re為雷諾數(shù);€%j為流體密度，kg/m3;N為攪拌槳轉(zhuǎn)速，r/s;d為攪拌槳直徑，m;€%e為流體粘度。

　　總之，化工殘渣固形燃料技術(shù)在對這些產(chǎn)業(yè)廢棄物進(jìn)行處理的同時，能有效地回收利用能源和資源。因此，開展此項技術(shù)研究開發(fā)，不僅具有十分重要的現(xiàn)實意義，而且對我省的生態(tài)省建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有積極的促進(jìn)作用。

　　推薦閱讀：《石油石化綠色低碳》辦刊宗旨為：解讀綠色低碳政策，探討石油石化行業(yè)綠色低碳理念、經(jīng)驗和熱點問題，反映國內(nèi)外綠色低碳技術(shù)動態(tài)，服務(wù)石油石化產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展。