淺談隧道窯煅燒化學品α氧化鋁的節能途徑

徐文方 王振華

(1.山鋁魯中實業化學品氧化鋁廠,山東淄博 255052;2.山東鋁業公司魯中實業貿易公司,山東淄博 255070)

淺談隧道窯煅燒化學品α氧化鋁的節能途徑

徐文方1王振華2

(1.山鋁魯中實業化學品氧化鋁廠,山東淄博 255052;2.山東鋁業公司魯中實業貿易公司,山東淄博 255070)

隧道窯是目前國內化學品α氧化鋁普遍使用的煅燒窯。本文根據國內化學品α氧化鋁行業中較先進的煅燒工藝,結合我廠112m隧道窯,在通過全窯熱平衡計算的基礎上,通過生產實踐從影響能耗的各方面分析,摸索隧道窯煅燒氧化鋁的節能途徑和措施,最終達到產品單耗節能7%以上的效果。

化學品α氧化鋁 隧道窯 夾壁墻 余熱旋流烘干 優化煅燒曲線

Now tunnel kiln is widely used as the equipment for the production of Alpha Alumina in China. Based on the advanced calcined techniques in alpha alumina industry of China, the unit energy consumption reduced 7% in the 112 meters tunnel of our plant by the heat balance calculation and the analysis of the factors influencing the energy consumption in production.

Alpha alumina Tunnel kiln Double and hollow wall Calcining curve Cyclone drying

1 前言

隧道窯作為常用的熱工設備，已廣泛應用于煅燒化學品α氧化鋁這一行業，相對于小型倒焰窯、梭式窯、回轉窯，在質量穩定性、能耗、產量規模、綜合各方面比較更有優勢，尤其在化學品α氧化鋁等產品的批量生產上，更具優異性。但從熱平衡相關計算后的熱效率看，同世界先進窯爐水平在煙氣余熱利用、窯車窯具結構、合理規劃產品煅燒方式等方面仍有較大差距，如何節能降耗仍是一個長期的課題。

圖1 熱支出項目比例

2 隧道窯熱平衡分布

以山東鋁業公司魯中實業化學品氧化鋁廠112m隧道窯為案例展開分析。窯爐預熱帶38m、燒成帶34.7m、冷卻帶39.3m。

圖2

表1 窯爐熱值平衡表

從隧道窯熱平衡入手，找出熱支出無用功點，來確定節能途徑。以隧道窯煅燒溫度1350℃為例，參照GB7915-1987《陶瓷工業隧道窯熱平衡熱效率測定與計算方法》，進行熱平衡計算。得出熱平衡表如表1。

從熱支出各項比例看，排煙帶走顯熱、車下風帶走顯熱、濕原料水分蒸發、窯體表面散熱和窯車帶出顯熱是支出大項。(見圖1)

圖3

表二

3 節能措施

3.1 排煙煙氣的分析

排煙帶走顯熱約占熱支出總量的22.6%，車下抽出風熱約占熱支出總量的20.6%，為最主要熱耗部分。理論上降，降低排煙量和煙氣溫度可降低煙氣帶走的顯熱。煙氣量主要組成為天然氣燃燒形成的水和剩余熱空氣及原料附著水蒸發形成的水蒸氣，受天然氣燃燒時空氣過剩系數及原料附著水影響。112m隧道窯采用天然氣作為熱能源，較潔凈、熱值高，采用微機控制系統，利用電動執行器驅動蝶閥自動控制燃燒過剩空氣系數，減少不完全燃燒或空氣過多造成排煙量大的現象，使燒嘴燃燒處于最佳狀態。

綜合高溫氧化鋁各類產品，排煙口溫度在80℃-110℃之間，溫度較低，不適合直接烘干原料。對溫差要求較高的化學品α氧化鋁產品，利用從窯頂排煙管道接口處引風作為預熱帶的氣幕風，在增加熱收入的同時，有利于化學品α氧化鋁產品質量的穩定性。

3.2 合理利用窯爐冷卻帶余熱

利用窯爐結構，進行窯爐技術改造，合理利用產品降溫過程中釋放出的余熱，預烘干入窯的濕原料，降低入窯原料的水分，減少煅燒時的天然氣消耗量，節約大量能源。

依圖2所示，α氧化鋁產品在經過燒成帶后，所有晶型轉變、物化反應已經完成，整個窯車及產品在后續裝車過程中都會降至接近常溫。車下風抽出熱值很大，占總熱耗的21%左右，其它的余熱通過窯體散熱，窯車、窯具等輔材、產品帶出熱來體現。如何充分利用冷卻帶的車下抽出風熱值，再利用一部分產品帶出熱等這部分熱值，對提高窯爐熱效率也非常關鍵。

在隧道窯冷卻帶部分，窯爐設計時帶有夾壁墻，冷風從窯爐兩側進入后，匯集到總管路，從風機抽出，不影響窯內壓力平衡。實踐證明，啟用后不僅增加了熱利用，而且對冷卻帶起到了較好的輔助冷卻作用，降低了窯體、窯車、窯具和產品的溫度與帶出熱。

對窯爐冷卻帶進行改造后，將夾壁墻熱源與車下抽出風熱源合并，合并后的熱風作為烘干機的熱源，進行對濕原料附著水烘干，工藝流程如圖3。

備用熱風爐，當烘干產能增大時，利用少量混合熱風作為助燃風，和混合后的熱風一起干燥原料。改造后入窯原料水分降低了15%，產品綜合成本降低了162元/噸。

3.3 減少窯車窯具帶走顯熱

在窯爐運行三年后，我們對窯車進行了改造，在保證窯車強度的前提下，減少了高鋁磚的數量，增加了部分輕質粘土磚和輕質硅磚，單車車重由原來的3.26噸減輕為2.75噸，減少了窯車蓄熱。（如表二）

對大部分高溫氧化鋁產品，裝車時一般選用匣缽。每窯車匣缽重量約0.9噸，對高溫氧化鋁部分產品，我們合理配比粒度，定量摻加有機粘合劑，混合原料后打磚碼垛燒制。實踐證明，碼垛裸燒相對于含附著水相近的同類產品，單位產品燒成能耗由原料的9965(KJ/kg產品)降低為7279(KJ/kg產品)，大幅度降低了能耗，但由于化學品α氧化鋁的粉體特性，受限于部分產品原料的可塑性。

3.4 優化曲線,提產降耗

在滿足產品升降溫和晶型轉變所需時間的前提下，我們增加進車速度，摸索燒成曲線，縮短燒成周期以達到節能的目的。

如我廠某一型號的化學品α氧化鋁產品進車速度原為1車/小時，調整燒成工藝，將進車速度縮短為1車/45分鐘后，燒成周期由43小時縮短為32小時，經檢測各項指標全部合格，不影響產品質量。僅天然氣成本一項就降低了53元/噸。

4 結語

隧道窯節能途徑是多方面的，在對隧道窯改造時，根據高溫氧化鋁原料及燒成工藝的特點，結合窯爐本身結構，從簡易、高效、操作方便入手，盡可能達到隧道窯節能的目的。本文以山東鋁業魯中實業化學品氧化鋁廠112m隧道窯為基礎，從最主要的熱消耗入手，采取上述對應的節能措施，這些改進方法在實踐中得到了證明，并取得了很好的節能效果，氧化鋁各類產品的單耗降低6%-17%，生產加工成本平均降低95元/噸。因此，本文所談隧道窯煅燒高溫氧化鋁的節能途徑的具體措施是行之有效的。

[1]卜景龍.陶瓷隧道窯的技能檢測與節能途徑.中國陶瓷,1994(5)37-40.

[2]孫國鳳.隧道窯冷卻帶余熱的充分利用可以節能.國際磚瓦工業,2004第3期.

[3]李小雷,韓復興.陶瓷隧道窯的綜合節能技術,中國建材設備,2001第4期.

[4]賀虹,賀燮炎.100m電瓷燃氣輕體隧道窯熱管煙氣余熱回收裝置的設計.陶瓷科學與藝術,2006.5-6：16-19.