氣態(tài)懸浮焙燒爐的節(jié)能改造研究

王軍龍

氣態(tài)懸浮焙燒爐的節(jié)能改造研究

王軍龍

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051)

氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)是氧化鋁生產(chǎn)最后一道工序，針對(duì)焙燒返灰進(jìn)行技術(shù)改造，節(jié)省了燃料，對(duì)焙燒工序節(jié)能減排有一定的指導(dǎo)性。

氣態(tài)懸浮焙燒爐;節(jié)能技術(shù)改造;氧化鋁生產(chǎn)

0 引言

《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了“十二五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標(biāo)。根據(jù)這兩個(gè)指標(biāo)，如中國(guó)GDP年均增長(zhǎng)一成，5年內(nèi)就需要節(jié)能6億t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排SO2620多萬(wàn)t、化學(xué)需氧量570多萬(wàn)t。中國(guó)是目前世界上第2位能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。能源供應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的支撐。能源消費(fèi)的快速增長(zhǎng)，為世界能源市場(chǎng)創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國(guó)已經(jīng)成為世界能源市場(chǎng)不可或缺的重要組成部分，對(duì)維護(hù)全球能源安全發(fā)揮著越來(lái)越重要的積極作用。

冶金行業(yè)是能源消耗大戶，設(shè)計(jì)合理的工藝生產(chǎn)方案，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等起著決定性作用。氫氧化鋁焙燒是氧化鋁生產(chǎn)最后一道工序，焙燒過(guò)程是脫除氫氧化鋁濾餅附著水，脫除3個(gè)結(jié)晶水，使部分γ－Al2O3轉(zhuǎn)化為α－Al2O3的過(guò)程。使用氣態(tài)懸浮焙燒爐的焙燒工序的能耗為3.18 GJ/t－Al2O3。

近幾年國(guó)內(nèi)氧化鋁行業(yè)建成投用了大約50座焙燒爐，其中以氣態(tài)懸浮爐(G.S.C.)為主。設(shè)計(jì)產(chǎn)能有750、1 350、1 850 t/d，負(fù)壓操作，焙燒爐的節(jié)能改造對(duì)氧化鋁生產(chǎn)有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1 氣態(tài)懸浮焙燒爐的生產(chǎn)原理及改造方法

1.1 氣態(tài)懸浮焙燒爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理

焙燒爐氫氧化鋁倉(cāng)的濕氫氧化鋁由螺旋給料機(jī)或皮帶輸送機(jī)喂入文丘里干燥器與由旋風(fēng)預(yù)熱器(PO2)的熱氣體(約340℃)進(jìn)行截流傳熱，脫除濕氫氧化鋁的附著水，出PO2的氫氧化鋁和來(lái)自分離旋風(fēng)筒(PO3)的熱氣體(1 000～1 200℃)充分混合進(jìn)行載流預(yù)熱，將氫氧化鋁物料加熱至320～360℃，脫除大部分結(jié)晶水。氫氧化鋁的氣態(tài)懸浮焙燒是在主爐(PO2)內(nèi)完成的，在PO2內(nèi)物料和來(lái)自主燃燒器重油燒燒所產(chǎn)生的高溫氣流接觸，脫除全部結(jié)晶水并完成晶型轉(zhuǎn)變，得到符合要求的氧化鋁。

完成焙燒主過(guò)程的氧化鋁由PO2進(jìn)入旋風(fēng)分離器PO3與熱氣體分離后經(jīng)過(guò)一段冷卻和二段冷卻得到成品氧化鋁。一段冷卻是在垂直配置的四效旋風(fēng)冷卻器(CO1、CO2、CO3及CO4)中與來(lái)自大氣及二段冷卻(即流化床)的氣體進(jìn)行充分的逆流換熱而完成的，經(jīng)一段冷卻后的氧化鋁約190℃，然后進(jìn)行二段冷卻。二段冷卻是由流化床冷卻器KO1、KO2組成，190℃左右的氧化鋁經(jīng)冷卻水冷卻至80℃以下，然后經(jīng)空氣斜槽、氣力提升泵等送入氧化鋁倉(cāng)。

煙氣從旋風(fēng)分離器(PO1)頂部進(jìn)入收塵器進(jìn)一步收塵，使煙氣含塵量達(dá)到50mg/m3以下，最后由排風(fēng)機(jī)排至煙囪進(jìn)入大氣。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 氣態(tài)懸浮焙燒爐工藝流程圖Fig.1 Process Flow sheet of Gaseous Suspension Calciner

1.2 氣態(tài)懸浮焙燒爐的現(xiàn)狀

(1)氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)使用的收塵設(shè)備為靜電收塵器，收到氧化鋁微粉利用羅茨鼓風(fēng)機(jī)將其返回到焙燒爐CO2系統(tǒng)中。1 350 t/d氣態(tài)懸浮焙燒爐電收塵返灰的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為2臺(tái)45 m3/ min，通過(guò)管道進(jìn)入CO2系統(tǒng)，CO2系統(tǒng)溫度在800℃以上，電收塵的返灰進(jìn)風(fēng)口溫度為常溫，最終來(lái)自羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)都要加熱到1 100℃，甚至更高溫度，造成系統(tǒng)燃料的消耗增加。

(2)電收塵的返灰進(jìn)入CO2系統(tǒng)，對(duì)CO2的中心管有一定的沖擊和磨損，致使CO2的中心管使用壽命降低，既影響氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率，又增加了材料費(fèi)和修理費(fèi)。

1.3 氣態(tài)懸浮焙燒爐的改造方案

在電收塵返灰管道進(jìn)入CO2系統(tǒng)前加裝一臺(tái)旋風(fēng)分離裝置，將料風(fēng)分離，氧化鋁微粉自流進(jìn)入CO2系統(tǒng)內(nèi)，分離的冷風(fēng)進(jìn)入電收塵進(jìn)口管道。改造前后方案見(jiàn)圖2。

圖2 改造前后方案Fig.2 Scheme before and after Innovation

2 氣態(tài)懸浮焙燒爐的改造后經(jīng)濟(jì)效益

(1)以1臺(tái)1 350 t/d氣態(tài)懸浮焙燒爐燃燒天然氣為例，天然氣的發(fā)熱量以34 MJ/m3計(jì)算，風(fēng)量為90 m3/min，進(jìn)風(fēng)溫度為20℃，加熱后的溫度1 100℃。

每小時(shí)所需的熱量:

每小時(shí)節(jié)省的天然氣量:

天然氣價(jià)格按照1.8元/m3，焙燒爐運(yùn)轉(zhuǎn)率取90%，年經(jīng)濟(jì)效益:

僅此一項(xiàng)，每年節(jié)約費(fèi)用就達(dá)315.02萬(wàn)元。

(2)由于氧化鋁粉硬度高，對(duì)設(shè)備磨損非?？?，改造后氧化鋁粉不再受到進(jìn)風(fēng)影響，延長(zhǎng)了中心管的使用壽命，提高了氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，如果將節(jié)約的維修費(fèi)用和材料費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)則經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)通過(guò)以上改造，有效降低了氧化鋁生產(chǎn)成本，節(jié)約了維修費(fèi)用和減少了碳排放。特別是我們國(guó)內(nèi)鋁土礦資源已經(jīng)進(jìn)入貧化，氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)礦石成本占制造成本的40%～50%。能夠從生產(chǎn)環(huán)節(jié)上降低氧化鋁制造成本，對(duì)焙燒工序節(jié)能減排有一定的指導(dǎo)性。

［1］畢詩(shī)文.氧化鋁生產(chǎn)工藝［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006:311.

Technical Innovation of Energy Saving for Gaseous Suspension Calciner

WANG Jun－long
(Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China)

Gas suspension calciner(G.S.C.)is the last procedure in the alumina production process.The technical innovation to roasting dust－return was conducted so as to save the fuel and had certain guidance for energy conservation and emission reduction during the roasting process.

gas suspension calciner;technical innovation of energy saving;alumina production

TF806.1

A

1004－2660(2012)03－0031－03

2012－05－19.

王軍龍(1974－)，男，陜西人，工程師.主要研究方向:冶煉設(shè)計(jì).