氧化铝气态悬浮焙烧炉节能技术分析

氧化铝气态悬浮焙烧炉节能技术分析

梁文权

国家电投集团山西铝业有限公司 山西 原平 034100 摘要：我国经济的快速发展带动了工业产业的进步，并促进了工业生产的成熟。工业产品氧化铝的生产离不开焙烧，同时也离不开能源的消耗。本文主要对氧化铝气态悬浮焙烧炉节能技术进行分析，首先介绍氧化铝气态悬浮焙烧炉的工艺和流程，接着对影响其能耗的因素进行了分析，最后提出了一些降低能耗的有效措施，希望能给到相关工作者一些建议和帮助。

关键词：氧化铝；气态悬浮焙烧炉；节能技术

焙烧是生产氧化铝的重要工序之一，它主要是对氢氧化铝进行焙烧生成氧化铝，在这个过程中，对能量的消耗是十分巨大的。在我国大部分氧化铝生产企业应用的都是气态悬浮焙烧炉，这种煅烧装置能够提高生产效率，并且相较于回转炉来说，能量的消耗大幅度下降。但是通过调查和研究发现，气态悬浮式焙烧炉的能量消耗能够降到更低，下文将会对其进行详细的阐述。

1. 氧化铝气态悬浮焙烧炉工艺及流程

1. 1. 工艺

气态悬浮焙烧炉的锻造系统构成包括文丘里载流干燥器、两级旋风预热器、带旋风分离的气态悬浮焙烧炉、四级旋风冷却器、二次流化床冷却器和粉尘收尘回尘系统等。这些系统之间紧密结合且相互影响，组成一个综合体。氢氧化铝通过皮带传输至给料机，给料机将其送入文丘里闪速干燥器，在与高温混合后进入预热系统，预热完成后的物料和热分离旋风筒产生的热气流一起进入旋风预热器，经过高温处理，脱去结晶水后在经过与气流分离进入主炉进行彻底脱水，最终形成氧化铝。

1. 2. 流程

氢氧化铝在气态悬浮焙烧炉中经过三个阶段的化学变化最终形成氧化铝，第一阶段：氢氧化铝在干燥预热单元段，经过高于100℃的高温后，其附着的水分就会被蒸发掉。第二阶段：氢氧化铝在烘焙单元会经过两个步骤的变化，首先在250-450℃的加热过程中，脱去两个分子的结晶水，生成一水软铝石，紧接着在500-560℃的高温中，再脱去一个分子的结晶水，生成γ- Al2O3 。第三阶段：这个阶段主要是晶型的转变，γ- Al2O3 结晶不完善，它具有较强的吸湿性，且分散度较大，不能满足电解铝的要求，因此将γ- Al2O3 晶体继续加热至900℃以上，就会产生γ- Al2O3 向α- Al2O3的转变。

2. 影响氧化铝气态悬浮焙烧炉能耗的因素

气态悬浮焙烧炉可以看作是一个敞开的热力学体系，它的炉内热加工过程十分的复杂，原料、燃料、系统风量等都是影响焙烧炉能耗的主要因素，以下我们进行详细的分析。

2.1 原料质量影响

影响氢氧化铝质量的指标主要是附着水和粒度。首先来看附着水，氢氧化铝在焙烧前需要烘干脱去附着水，若其附着水的含量过高，就会使烘干设备的运行处于负荷状态，导致氢氧化铝的烘干效果差，并且容易导致系统的堵塞，也会令含氧量出现不稳定的状态。想要改变这种状况就必须增加系统风量，这样一来势必会增加能源的消耗。其次来看粒度，受到焙烧炉内部设计结构的影响，其旋风分离器的分离效率无法在运行中进行调整，这就会使得粒度较细的氢氧化铝原料分离的效果很差，不仅如此物料在分离器中反复循环还会增加风机的负荷，进一步增加能耗。

2.2 燃料质量影响

燃料是气态悬浮焙烧炉运行所必需的，它能够保证氢氧化铝的化学变化。在一些企业中，焙烧炉选用的燃料是煤气，煤气的含水量对焙烧炉的能耗影响很大，因为煤气中的水分的排放会带走大量的热量，导致热量的浪费，因此燃料质量对气态悬浮焙烧炉的能耗影响是较大的。

2.3 系统风量影响

在气态悬浮焙烧炉的整个运行系统中，系统风量都是由ID风机提供的，ID风机的运行效率主要受到废气温度的影响，当废气温度过高时，废气会带走大量的热量，同时还会降低系统的总负压，造成能量的损失和耗能的增加。另外也要注意旋风分离器和炉体漏风的问题，如果出现漏风将会造成风短路，这样一来物料的稀相输送和热量的回收利用就会受阻，进而增加能耗。

3. 氧化铝气态悬浮焙烧炉的节能技术分析

3.1 提高原料质量，降低其水分含量

加强对氢氧化铝原料的控制，在平盘过滤机的操作环节，可以适当加入脱水机，来降低氢氧化铝原料的水分，使其下降至10%以下，这样氢氧化铝原料在干燥预热的环节就能够有效地保证主炉温度的稳定性。同时水分含量较低的氢氧化铝原料也会减少在文丘里烘干机中的堆积，这样将减轻了机器的负面压力，也能稳定炉内气体，降低燃料的消耗。

3.2 提高燃料质量

燃料质量的控制也是降低气态悬浮焙烧炉能耗的关键所在，生产企业可以通过与煤气站进行协商，在保证煤气运行稳定的基础上，降低煤气压力的波动，同时提高煤气的热值，来保障煤气燃料的质量，进而实现焙烧炉系统的节能降耗。在燃料的燃烧过程中，还要特别注意供气流量，日常要定期对燃烧器烧嘴进行清理和检查，来保障燃烧器的稳定运行。

3.3 增加连接管道的保温措施

要加强对焙烧炉系统的日常检查和维护，一旦发现入孔、观察孔等位置出现漏点，要及时进行处理，避免热量的损失。在停炉检修时，要仔细检查炉内衬的情况，对于一些剥落损坏的情况要及时进行处理，同时要定期检查连接管道的保温层，尤其是高温段，选择合适的保温材料进行定期的检查和更换，来降低连接管道的热量损失，进而降低焙烧炉的能耗。

3.4 回收利用高温烟气余热

气态悬浮焙烧炉在运行时，烟气的流量非常大，并且烟气的温度很高，因此预热的回收价值较大。回收利用高温烟气余热可以通过增加换热系统加热洗水，来用于平盘过滤洗涤的措施，这项措施能够给企业带来巨大的经济效益，还能够减少热污染的排放，促进经济效益和生态环境的和谐发展。

结语：综上所述，我们得知影响氧化铝气态悬浮焙烧炉能耗的因素有原料、燃料和系统风量等，因此针对这些因素采用提高原料和燃料的质量，增加连接管道保温和回收利用高温烟气余热等措施，来降低焙烧炉的能耗，促进企业的节能减排，提高其经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 李文锋,孙彦峰,屈浩然,等. 气态悬浮焙烧炉能耗计算与分析[J]. 轻金属,2021(2):15-19,25. DOI:10.13662/j.cnki.qjs.2021.02.004.

[2] 李潇峰,邹俊,张扬,等. 烟气再循环与空气分级对氢氧化铝焙烧炉运行参数的影响[J]. 洁净煤技术,2020,26(5):127-135. DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.IF20081002.