鈦白粉煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)節(jié)能技術發(fā)展淺談

馬志國　張曉鋒　朱微娜

摘 要：我國鈦白工業(yè)的生產(chǎn)和研究始于50年代中期，進入21世紀我國鈦白粉生產(chǎn)迅速發(fā)展，主要以硫酸法為主，能耗較低的氯化法還有待開發(fā)。本文主要介紹了鈦白粉煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)節(jié)能技術的發(fā)展。

關鍵詞：鈦白粉；鈦白生產(chǎn)；節(jié)能技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.036

0 引言

鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)主要有硫酸法和氯化法兩種。我國鈦白工業(yè)的生產(chǎn)和研究始于50 年代中期。隨著市場競爭的激烈、環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，節(jié)能降耗減排的壓力以及企業(yè)降低生產(chǎn)成本要求促使節(jié)能降耗技術在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)等到研究與應用得到迅速發(fā)展，對能耗較高的工序采用新技術、新設備。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中能耗比重較高的煅燒工序相關的生產(chǎn)技術也取巨大進步，大量采用新的節(jié)能與能量回收技術，可以分為以下三部分：煅燒物料脫水、煅燒設備、尾氣利用。

1 煅燒物料的處理

經(jīng)過鹽處理偏鈦酸漿料，含有大量的水，減少在進入磚窯偏鈦酸的含水量，就可以相對減少回轉窯里脫水區(qū)熱量消耗。主要采用真空轉鼓與板框壓濾機兩種設備，具體數(shù)據(jù)參考山東某企業(yè)比較如表1。

由表1可知脫水后偏鈦酸相對減少10%的含水量，物料進入轉窯一可以減少尾氣量減少尾氣的處理量；二是可以減少燃料的消耗量；板框壓濾機脫水電量消耗相對較低。近幾年來板框壓濾機制造技術的國產(chǎn)化，投資成本減低，自動化水平較高；漿料預脫水處理板框壓濾機處理基本上代替轉鼓過濾機。

2 煅燒設備

偏鈦酸在回轉窯內(nèi)經(jīng)過脫水、脫硫、晶型轉化和粒子成長等一系列過程， 確定TiO2 顏料粒子的基本性能，它是鈦白生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。煅燒窯是鈦白粉生產(chǎn)用能最大的設備，約占鈦白粉生產(chǎn)能耗的30%左右，能量主要由燃料燃燒產(chǎn)生再把熱量傳遞煅燒物料、尾氣、設備，如何保證燃料有效燃燒，物料余熱利用是降低煅燒設備能耗的關鍵。主要從以下幾方面考慮：回轉窯的尺寸選擇內(nèi)部改造、燃燒系統(tǒng)、煅燒出口物料的冷卻系統(tǒng)。

回轉窯的尺寸選擇內(nèi)部改造：選型依據(jù)生產(chǎn)能力而定， 如生產(chǎn)能力在15kt/ a 、20kt/ a 宜選用Φ2180mm ×53m、Φ3100mm ×55m。隨著產(chǎn)能的擴大煅燒窯的直徑向大型化發(fā)展。按照原來的小轉窯簡單增加生產(chǎn)線擴大產(chǎn)能已經(jīng)不符合節(jié)能降耗的要求，如50Kt/a的單臺回轉窯的，宜選用Φ3600mm ×70m。與相同規(guī)模的選用2條Φ2180mm ×53m、一條Φ3100mm ×55m的方式比可以節(jié)省人工減少勞動強度、降低能源消耗如風機的總風量可以減少、減少工廠用地和投資額度，既節(jié)能有經(jīng)濟同時實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品更穩(wěn)定穩(wěn)定一致。同時通過對轉窯構造進行改造，增加產(chǎn)能：如適當縮小窯尾的直徑、螺旋片擋板，減少物料窯尾脫落，并強行加快窯尾物料向窯頭方向移動，增加填充量而增加轉窯的產(chǎn)能。

燃燒系統(tǒng)與物料冷卻系統(tǒng)：我國早期的一些轉窯的燃燒系統(tǒng)比較簡單，在窯頭簡單安裝裝上燃燒器、直接通入燃料和新鮮空氣混合燃燒把熱量輸入回轉窯，基本上沒有燃燒室和混合室，降低窯頭部分物料傳熱；物料的冷卻采用簡單的水冷滾筒，煅燒后物料從1000℃左右冷卻到60℃的余熱得不到有效利用。為此必須改良燃燒系統(tǒng)和合理利用煅燒物料的冷卻熱而節(jié)約能能耗，煅燒物料冷卻采用空氣冷卻筒，同時把吸熱后的空氣經(jīng)過除塵后作為作為燃燒室的二次風使用，減少燃燒器燃燒的新鮮空氣，減少熱量用于提高新鮮空氣到到二次風進入燃燒室的溫度。

3 尾氣余熱利用

回轉窯的排放的尾氣帶有大量的熱量、氣量大溫度高，根據(jù)目前的實際生產(chǎn)指標可知，生產(chǎn)1 t 鈦白粉可產(chǎn)生約1.7 萬m3 尾氣[4]， 大約在300℃左右。尾氣中主要含有：鈦白粉粉塵、硫氧化物、水蒸氣、空氣等不凝氣體[5]。在酸性氣體露點與水結合腐蝕嚴重，直接利用余熱對設備腐蝕太嚴重，尾氣一般經(jīng)過重力沉降室和旋風除塵器預處理除塵、文氏管和空塔噴淋降溫除塵吸收硫氧化物、電除霧達標排放。噴淋降溫的水冷卻循環(huán)使用，熱量直接排到環(huán)境，沒有得到充分利用造成熱量的浪費、水資源的浪費。現(xiàn)在尾氣余熱的利用用來廢酸濃縮，余熱再回收。余熱回收又分為間接換熱和直接換熱。

a.間接換熱：南京某鈦白粉廠鈦白尾氣余熱回收新技術借鑒了在硫酸行業(yè)及焚燒爐廢氣余熱回收的成功經(jīng)驗，采用高溫熱媒作為余熱回收介質(zhì)，高溫尾氣和熱媒以逆流方式進入取熱裝置吸收尾氣的熱量，吸熱升溫后的熱媒進入熱媒蒸發(fā)器統(tǒng)放出熱量，產(chǎn)生飽和蒸汽，降溫后的熱媒在熱媒泵的驅動下又回到取熱裝置再次吸熱，如此循環(huán)源源不斷地將尾氣的熱量取出，產(chǎn)出高品位的飽和蒸汽。

b.直接換熱：四川某廠采用重力熱管傳熱原理設計換熱器，增加加散熱高溫煙氣自熱管換熱器氣體進口進入，橫向掠過翅片管，熱管的蒸發(fā)段受熱，熱管內(nèi)的介質(zhì)蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小壓差下流向冷凝段放出熱量凝結成冷凝液，在重力的作用下流回蒸發(fā)段。如此循不已，熱量就從高溫煙氣傳給了低溫介質(zhì)。原始數(shù)據(jù)：鈦白粉生產(chǎn)線，年產(chǎn)15000 噸，轉窯排放煙氣16000Nm3/h，溫度320℃降至190℃，用空氣作為冷介質(zhì)，溫度由30℃升至196℃，然后用鼓風機輸送進窯爐，回收熱能781kw。

綜上所述，鈦白粉煅燒系統(tǒng)采用合適技術和設備，充分利用物料的尾氣的余熱充分的，減少不必要的物料耗熱量，就可以節(jié)約大量能量，降低生產(chǎn)成本，增加能源的利用效率。

參考文獻：

[1]龔家竹.鈦白粉生產(chǎn)工藝技術進展[J].無機鹽工業(yè)，2012，44（08）：1-4.

[2]龔家竹.鈦白粉生產(chǎn)工藝技術進展[J].無機鹽工業(yè)，2003，35（06）：5-7.

[3]毛明，周曉東，胡宗烈等.硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中回轉窯煅燒煙

氣熱能利用方法及裝置：中國，102080928[P].2011（06）.