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，針對焙燒返灰進行技術(shù)改造，節(jié)省了燃料，對焙燒工序節(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

《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》提出了“十二五”期間單位國內(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。根據(jù)這兩個指標，如中國GDP年均增長一成，5年內(nèi)就需要節(jié)能6億t標準煤，減排SO2620多萬t、化學(xué)需氧量570多萬t。中國是目前世界上第2位能源生產(chǎn)國和消費國。能源供應(yīng)的持續(xù)增長，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的支撐。能源消費的快速增長，為世界能源市場創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國已經(jīng)成為世界能源市場不可或缺的重要組成部分，對維護全球能源安全發(fā)揮著越來越重要的積極作用。

冶金行業(yè)是能源消耗大戶，設(shè)計合理的工藝生產(chǎn)方案，對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、環(huán)境保護等起著決定性作用。氫氧化鋁焙燒是氧化鋁生產(chǎn)最后一道工序，焙燒過程是脫除氫氧化鋁濾餅附著水，脫除3個結(jié)晶水，使部分γ－Al2O3轉(zhuǎn)化為α－Al2O3的過程。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)計產(chǎn)能有750、1 350、1 850 t/d，負壓操作，焙燒爐的節(jié)能改造對氧化鋁生產(chǎn)有現(xiàn)實的指導(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)計結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理

焙燒爐氫氧化鋁倉的濕氫氧化鋁由螺旋給料機或皮帶輸送機喂入文丘里干燥器與由旋風預(yù)熱器(PO2)的熱氣體(約340℃)進行截流傳熱，脫除濕氫氧化鋁的附著水，出PO2的氫氧化鋁和來自分離旋風筒(PO3)的熱氣體(1 000～1 200℃)充分混合進行載流預(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。

完成焙燒主過程的氧化鋁由PO2進入旋風分離器PO3與熱氣體分離后經(jīng)過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冷卻器(CO1、CO2、CO3及CO4)中與來自大氣及二段冷卻(即流化床)的氣體進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。

煙氣從旋風分離器(PO1)頂部進入收塵器進一步收塵，使煙氣含塵量達到50mg/m3以下，最后由排風機排至煙囪進入大氣。工藝流程見圖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機將其返回到焙燒爐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機為2臺45 m3/ min，通過管道進入CO2系統(tǒng)，CO2系統(tǒng)溫度在800℃以上，電收塵的返灰進風口溫度為常溫，最終來自羅茨鼓風機的風都要加熱到1 100℃，甚至更高溫度，造成系統(tǒng)燃料的消耗增加。

(2)電收塵的返灰進入CO2系統(tǒng)，對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)運轉(zhuǎn)率，又增加了材料費和修理費。

1.3 氣態(tài)懸浮焙燒爐的改造方案

在電收塵返灰管道進入CO2系統(tǒng)前加裝一臺旋風分離裝置，將料風分離，氧化鋁微粉自流進入CO2系統(tǒng)內(nèi)，分離的冷風進入電收塵進口管道。改造前后方案見圖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)濟效益

(1)以1臺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計算，風量為90 m3/min，進風溫度為20℃，加熱后的溫度1 100℃。

每小時所需的熱量:

每小時節(jié)省的天然氣量:

天然氣價格按照1.8元/m3，焙燒爐運轉(zhuǎn)率取90%，年經(jīng)濟效益:

僅此一項，每年節(jié)約費用就達315.02萬元。

(2)由于氧化鋁粉硬度高，對設(shè)備磨損非常快，改造后氧化鋁粉不再受到進風影響，延長了中心管的使用壽命，提高了氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)的運轉(zhuǎn)率，如果將節(jié)約的維修費用和材料費用計算在內(nèi)則經(jīng)濟效益更加顯著。

3 結(jié)語

氣態(tài)懸浮焙燒爐(G.S.C.)通過以上改造，有效降低了氧化鋁生產(chǎn)成本，節(jié)約了維修費用和減少了碳排放。特別是我們國內(nèi)鋁土礦資源已經(jīng)進入貧化，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，對焙燒工序節(jié)能減排有一定的指導(dǎo)性。

［1］畢詩文.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.