气体悬浮焙烧炉教材
山东焙烧炉制作方案课件
山东晨帆国际贸易有限公司印度尼西亚肯达旺甘镇1450t/d气态悬浮焙烧炉制作方案批准：审核：编制：2014年2月27日一、工程概况 (3)二、施工组织. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3三、主要施工工机具： (4)四、施工方案编制依据 (4)五、施工目标. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5六、施工工艺： (6)七、技术要求 (7)八、施工成本控制计划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14九、施工质量保证措施 (15)十、施工安全保证措施 (17)十一、文明施工保证措施 (18)一、工程概况本工程是我们长铝建设公司承建的山东晨帆1450t/d气态悬浮焙烧炉项目，工程地点为印度尼西亚加里曼丹岛肯达旺甘镇项目所在地。
工程主体有P01~P03旋风预热器，P04悬浮焙烧炉，A02文丘里干燥器，C01~C04旋风冷却器组成。
主体由薄壁钢板冲压、卷制、焊接制成。
在这项工程中，江苏天目承担全部制作任务。
此工程制作工期为两个月，时间紧，任务重，质量要求高，所以要求每个参战员工要高度重视，尽职尽责，保质、保量、保安全，如期完成制作任务。
二、施工组织1、工程总负责人：2、工程技术负责人：李纪果、任晓宁、梁鹏飞3、工程施工负责人：李纪果、任晓宁、梁鹏飞3、安全监督检查员：何涛4、质量监督检查员：李纪果、任晓宁、梁鹏飞5、施工队负责人：6、参加施工队伍：7、参加施工的各工种人员：铆工：3人；电焊工5人；火焊工：2人；起重工：3人；电工：1人；钳工1人；各专业管理人员5人。
气态悬浮炉
一、回转窑的描述：氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，焙烧的目的是在1000℃左右的高温下把氢氧化铝的附着水和结晶水脱除后，从而生产出符合电解要求和其他用途的氧化铝。
自1856—1892年以来，分别由法国萨林德厂和奥地利人K.J拜耳研究发明碱-石灰烧结法和利用苛性碱溶液直接浸出铝兔矿生产氧化铝的拜耳法以来，已有100多年的历史了，截止到1963年，世界各国氧化铝厂基本上都采用回转窑焙烧氢氧化铝来生产氧化铝的工艺流程。
回转焙烧窑的长度一般都在100米左右，直径在3米左右，有2%左右的斜度。
在开始下料前，首先要点燃安装在窑前的油枪，把窑内的温度加热到1000℃以上后，开始下料，入窑后的湿氢氧化铝随窑体的旋转由窑尾被送到窑头，而热气流从窑头向窑尾流动，使湿氢氧化铝在窑内经过烘干、脱水、晶型转变等物理化学变化而焙烧成氧化铝。
根据物料在窑内发生的物理化学变化，可以将窑从窑尾起划分为以下四个带：1、烘干带：此带的主要作用是去除附着水，入窑后的湿氢氧化铝并参和电收尘来的窑灰由30℃左右被加热到200℃左右，附着水全部被蒸发，烘干带的热气则由600℃左右降低到250—350℃左右出窑，经旋风收尘器至电收尘后排入大气层。
2、脱水带：此带的主要作用是去除结晶水，氢氧化铝由200℃左右继续被加热到900℃左右，全部脱除结晶水变为嘎马氧化铝（γ—氧化铝），而此带的温度由1050℃左右降到600℃左右。
3、煅烧带：此带的主要作用是进行晶型转变，火焰温度可达1500℃左右，嘎马氧化铝（γ—氧化铝）转变为阿尔法氧化铝（α—氧化铝），焙烧温度在1100—1200℃左右，物料在窑内停留40—45分钟左右。
4、冷却带：氧化铝在此带冷却到900—800℃左右，然后进入冷却机即生产出产品氧化铝。
用回转窑生产氧化铝有几大缺点：1、设备投资大；2、占地面积大；3、热耗高：理论热耗57.81万千卡/吨=2.42GJ/t，实际热耗130万千卡/吨=5.44 GJ/t 左右；4、设备运转周期短，维修强度大，费用高。
气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定
表 1 某些软质粘土的烧结性能
*70’ *708 *;0*
*0/ 601 601
*>06 *10; **0*
（ *） 残余水分排除阶段。干燥阶段结束后， 进入 残余水分排除阶段。此阶段温度达到 *’6#/66!， 衬 体中残余水分排除。 （ /） 矿物分解和结构水 （ 含结晶水） 的排除阶段。 其温度范围大致在 /66#;66!。 （ 1） 烧成阶段 （ 从 ;66!以上至运行温度） 。粘土 结合剂从 ;66! 左右开始出现液相，大约在 ;16 # 无定形的 CD/E1 转变成 ! #CD/E1， 同时体积 ;>6! 时，
在制定焙烧炉烘炉曲线时，必须结合耐火材料 的特性和烘烤时发生的变化。$ 号焙烧炉使用低水 泥硅酸铝质浇注料的化学成分和理化性能见表 #。 耐火衬体烘烤过程分干燥和烧成两个阶段。 $%! 浇注料耐火衬体的干燥过程 浇注成型的耐火衬体， 都含有一定数量的水分。 烘烤时， 必须先将衬体中的水分排除。 水分排除一般 分两个阶段进行， 即等速干燥和减速干燥。 等速干燥 过程排除的水分是衬体孔隙中的物理水，水分蒸发 在衬体表面进行。随着水分的排除， 衬体相应收缩， 收缩值几乎与排除水分的容积成比例变化。故此阶 段的干燥速度应缓慢些，以免短时间收缩过大而引 起衬体开裂。 减速干燥速度与衬体的温度及水蒸汽自孔隙向 外的传递速度有关， 水分在孔隙中蒸发， 即自衬体内 部移向表面， 然后扩散到热空气中。当衬体温度升高 而进行的水分蒸发量恰为水蒸汽向外传递的最大量 时， 干燥速度最大。 若温度过高， 衬体内部蒸发的大量 水分来不及排出， 使衬体产生毛裂现象， 甚至大面积 剥落。 减速阶段水分的蒸发是从表面开始的，衬体的 水分沿厚度方向递减， 即靠外部的水分含量高， 而接 近表面处则低； 于降低水分的同时， 衬体收缩。由于 在干燥过程中沿厚度方向的水分不均匀，发生不均 匀收缩。衬体的表层收缩较大， 使衬体产生内应力。 因此，衬体干燥阶段的升温速度应保证厚度方向的 水分差最小，以及由于不均匀收缩引起的最大应力 不应超过衬体的强度。 $%& 浇注料耐火衬体的烧成过程 浇注料在烘烤时发生物理化学变化，实质上是
焙烧炉操作规程课件
焙烧炉操作规程课件一、引言焙烧炉是一种常见的工业设备，用于将原料在高温下进行热处理，以改变其物理和化学性质。
为了确保焙烧炉的安全运行和高效操作，制定一份详细的操作规程课件是至关重要的。
本文将详细介绍焙烧炉的操作规程，以确保操作人员能够正确、安全地操作焙烧炉。
二、操作规程概述1. 目的操作规程的目的是确保焙烧炉的正常运行，保证产品质量，提高生产效率，并确保操作人员的安全。
2. 适用范围本操作规程适用于所有使用焙烧炉的操作人员，包括操作、维护和检修人员。
3. 定义和缩写列出焙烧炉中常用的定义和缩写，以便操作人员理解和遵守。
三、焙烧炉操作流程1. 准备工作- 确保焙烧炉周围环境清洁、整洁，并保持通风良好。
- 检查焙烧炉的各个部位是否完好，并进行必要的维护和修理。
- 检查燃料和氧气供应是否充足，并确保供应管道无泄漏。
2. 启动焙烧炉- 打开焙烧炉的主电源，并确保电压稳定。
- 按照操作面板上的指示，启动焙烧炉的主控制系统。
- 检查焙烧炉的各个传感器和仪表是否正常工作。
3. 加载原料- 根据生产计划和工艺要求，将待处理的原料准备好。
- 确保原料的质量和数量符合要求，并按照指定的方式将其装载到焙烧炉中。
4. 设置焙烧参数- 根据工艺要求，设置焙烧炉的温度、时间和其他相关参数。
- 在设置参数之前，确保操作人员已经了解和熟悉焙烧炉的控制系统和操作界面。
5. 启动焙烧过程- 按照操作面板上的指示，启动焙烧炉的加热系统和风机系统。
- 监控焙烧过程中的温度、压力和气体流量等参数，并及时调整控制系统以确保焙烧过程的稳定性。
6. 监控和记录- 持续监控焙烧炉的运行状态，包括温度、压力、气体流量和燃料消耗等。
- 定期记录焙烧过程中的关键参数，并进行必要的分析和比对。
7. 焙烧结束- 根据工艺要求和焙烧过程中的实际情况，判断焙烧是否已经完成。
- 在确认焙烧结束后，及时关闭焙烧炉的加热系统和风机系统，并将焙烧炉冷却至安全温度。
8. 清理和维护- 在焙烧结束后，及时清理焙烧炉的残留物和灰尘，并进行必要的维护和保养。
精选焙烧生产工艺培训课件
电收尘及返灰系统
在电收尘器内安装有多排平板和导线，它们分别接至高压直流电源的正极和负极，称其为阳极板和阴极线。电收尘内的阳极板为集尘极，阴极线为电晕极，在两极间产生不均匀电场。当电压升高到一定程度时，在阴极附近的电场强度促使气体发生碰撞电离，形成正、负离子。随着电压继续增高至某值时，在阴极线附近发生电晕放电，这时气体生成大量离子，绝大部分粉尘与飞翔的阴离子相撞带负电，飞向集尘极，只有极少量粉尘沉积于电晕极。定期振打集尘极及电晕极，使积尘掉落，从下部灰斗排出。
0.02
0.5
1.0
AO-2
98.5
0.04
0.02
0.6
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AO-3
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0.03
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1.0
一、氧化铝的化学纯度
电解用铝的要求
焙烧的目的
二、氧化铝的物理性质安息角：物料在光滑平面上自然堆积的倾角。 安息角大的氧化铝在电解质中易溶解，在电解过程中能够很好地覆盖于电解质结壳上，飞扬损失也小。
引风机
引风机：是保证焙烧系统安全燃烧的主要设备，引风机故障会造成整个系统自动停车。
工艺流程及知识点
P02上升管处安装有掺风调节阀V10。当烘炉或故障时将P02T2过高的温度（≥300℃）降下来。P01T1长期作业温度不宜超过250℃，避免电收尘内极板、极线高温烘烤变形短路。
工艺流程及知识点
CO含量高于0.2%电收尘跳停；O2含量低于1.5%电收尘跳停。燃烧站仪表风压＜0.45Mpa燃烧站停；鼓风机运行，才能启动燃烧站；V08没有火焰监测信号，燃烧站停。燃气压力高报低报，燃烧站停。
焙烧的原理
脱除附着水：当温度高于100℃时AH中的附着水被蒸发。Al(OH)3·H2O →Al(OH)3 + H2O↑脱除结晶水：结晶水的脱除分两步进行，250℃～300℃时，它失去两个分子的结晶水，在500～560℃的温度下，它失去最后一个分子的结晶水，而成为γ-Al2O3。 2 Al(OH)3 →Al2O3·H2O +2H2O ↑ Al2O3·H2O → γ-Al2O3 +H2O ↑晶型转变：γ-Al2O3在950℃开始晶型转变，逐渐由γ-Al2O3转变为α-Al2O3 γ-Al2O3 →α-Al2O3（12～15%）
焙烧培训教材PPT课件
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三、工艺流程及设备
1、流程的简述
进系统的AH首先进入给料仓L01中，再由电子定量给料秤F01称量 后进入给料螺旋A01，由给料螺旋A01塞入文丘里干燥器A02，带一定 附水的AH在文丘里干燥器中由来自焙烧炉的高温烟气干燥，并由高温 烟气提升至预热旋风筒PO1中。
电解车间氢氧化铝焙烧1
焙烧工序及流程简介
焙烧车间是氧化铝生产的最后一个车间主 要将分解车间送过来的料浆经平盘过滤得到的合 格氢氧化铝，之后经悬浮焙烧炉高温焙烧成氧化 铝，将焙烧过的氧化铝经冷却流化床、风动溜槽 、浓相输送把AO送至电解区域供电解使用。
2
流 程 简 介
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2.1、给料系统
含一定附水的氢氧化铝由计量皮带F01从系统小料仓 L01中拉取，L01小料仓底部有一棒条闸门，其作用调节下 料流量，并支撑料仓中物料的重量，以免物料全部压在F01 皮带上，将皮带压死。生产中有时因为料放置时间过长或物 料中附水含量过高，L01中的料容易被棒条闸门的棒条架空， 不能落到F01皮带，这时，F01就不能从L01中取料，遇到这 种情况时，要将棒条闸门的支撑棒条间隔地抽稀，使物料下 落。在对L01的料位控制时，为防止料仓冒料以及料仓拉空， 同时为防止氢氧化铝供料出现故障而影响焙烧炉GSC的正常 供料，一般在L01中保持一定的缓冲物料，为此，在L01仓 顶设有料位计，仓满时发出报警
从PO2中心管出来的烟气，经过一段水平段后，下 拐弯从顶楼一直贯穿到最低层，拐弯后入文丘里干燥器 AO2，再由AO2出口连通到PO1，从PO2下拐后，就没 有内衬，为防止烟道受高
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气态悬浮焙烧炉两种燃烧站的应用比较
Ｊａ ｓｐ ｅｒ 柴油 Ｏ－８００ｋ￣ 有流量计并有 累计 计算机手动和自动
Ｔ１２为起 动热发生站 ，从上表看出４｝｝炉有更 多的功能 ，柴油流量有 所增加 ，增强了烘炉能力 ，有利于主炉温度提高 ，使主炉燃烧站更快、 更及时点火 ；增加流量计后，有利于掌握燃料消耗 ；Ｔ１２＇ ￣烧对ｃ０１温度 的 自动控制 ，使烘炉可 以自动操作 ，根据烘炉温度调整燃料用量也使烘 炉更 为准确有效进行 。
生 泄 漏 。 Ｊａｓｐｅｒ＂ ￣ 煤气安全检漏在点火前一次完成 ，点火前 ，Ｖ０２、Ｖ０３、
Ｖ０ ４为关闭状态，Ｖ０５为打开状态 ，点火时，Ｖ０２打开 １０％。燃料送至Ｖ０３ 阀前 ，关闭Ｖｏ５进行检漏 ，如压力开关ＰＳＨ不 高报说明Ｖ０３未发生泄漏 ， 如高报说 明Ｖ０３泄漏通过后 ，Ｖ０３检漏打开Ｖ０３再关闭 ，使Ｖ０３与ｖｏ４２５间 充满煤气 ，在规定时间内如压力开关Ｐｓ坏 低报说 明Ｖ０４、Ｖ０５未能发生 泄漏 ，￣ＪＶ０３将打开 ，等待现场最后确认起动。如低报则说明Ｖ０４ 、Ｖ０５ 有泄漏 ，燃烧站立即停止下一步工作。以上可看出Ｊａｓｐｅ 司在点火前检 漏全部完成 ，以防止泄漏 ，Ｓｍｉｔｈ￣司点火前 ，灭火后各检漏一道阀门， 它可发现燃烧站长期运行停车后 ，阀门粘上煤焦油或其它原因关 闭不严 所造成安全隐患 。
近几年 国内氧化铝行业建成投用了很 多焙烧炉 ，其 中以气态悬 浮炉 （Ｇ．Ｓ．Ｃ）为主。其 中某厂现有５台气态悬浮焙烧 炉 ，２＃炉是我国氧化铝 行业中 首次引进的气态悬浮炉 （Ｇ＿ｓ＿ｃ），也是世界上第一 台使用发生炉 煤气作为燃料的气态悬浮炉 ，设计产￣ １３００Ｔ／ｄ，负压操作 ，１９９２年投产 运行 。３＃、４＃、５＃、６屹 态悬浮炉在１９９４年、２００２年 、２００４年又相继建 成投产 ，分 别以发生炉煤气 、焦炉煤气做为燃料 ，气态悬浮焙烧炉工艺 流程图如 图１所示 ：
焙烧培训教材
P01
P02
P03
P04 图3-3
锁气翻板阀：
P01
翻板阀
在PO1的下料管靠近PO1锥部处有一个锁气 翻板阀，其作用是防止气流通过下料管走短 路直接从PO1的锥部进入，由中心管抽走。 如果出现这种情况，将引起至少两个方面的 负面影响。首先，改变了系统的气流分布， 气流不能和物料进行充分的热交换；其次， 从下料管上升的气流阻碍了PO1的物料流动， 会引起PO1锥部积流。当积于阀板上的物料 对阀板的压力力矩超过配重的力矩时，翻板 阀打开，物料下滑，然后又重新建立新的平 衡。当然，实际生产中其动作过程很快，翻 板阀只起一个节流的作用。其作用原理如图 3-3示。
T12启动燃烧站
T12燃烧站本身所配置的主要设备有：供空气用的风机； 点火枪；火焰探测器；煤气控制管路。
T12煤气控制管路工艺流程图如下： 连接法兰 T1 P1 P1 放散阀
v05
P 2
截止 V04
手动阀 F1 调节阀 截止阀 阀 V01 V02 V03
软管 连 接 法 兰管烧咀
燃烧空气管
2.8.2热发生器T11
PO4中焙烧后的物料由气流带入与PO4相连通的热 分离旋风筒PO3，在PO3中焙烧后的AL2O3完成最终的 晶型转变过程，并进行气固分离，分离后的高温烟气去 预热系统，经 PO2 、AO2 、PO1、P11、P17、P18后排 空。物料由PO3物料管下溜入系统的冷却部分，路径是 CO1 CO2 CO3 CO4，高温AL2O3在其经过冷却旋 风筒的过程中，与其逆流而行的空气进行热交换，最终 经过空气冷却的物料进入流化床冷却器KO1，经过预热 的空气进入PO4炉膛，以实现系统热量的充分利用。
二.反应过程
110-120 ℃，2Al（OH）3+附水→Al2O3.3H2O+H2O↑ 200-250 ℃，失去两个结晶水转变为一水原铝石： Al2O3.3H2O →Al2O3.H2O+2H2O↑ 550 ℃左右，一水铝石转变为无水： Al2O3.H2O → γ –Al2O3 +H2O↑
气态悬浮焙烧炉烘炉操作要领
气态悬浮焙烧炉烘炉操作要领
刘克非
【期刊名称】《轻金属》
【年(卷),期】1996()8
【摘要】概述气态悬浮焙烧炉烘炉前应具备的条件及烘炉曲线的确定；重点论述
气态悬浮焙烧炉烘炉过程的操作要领；分析比较理论的与实际的烘炉内线；得出结论：为使气态悬浮焙烧炉烘炉成功，必须确保烘炉燃料供应，严格按烘炉曲线烘炉，确保连续烘炉，严格记录烘炉过程和采取越冬防冻措施。
【总页数】5页(P19-23)
【关键词】气态悬浮焙烧炉;烘炉;炼铝;焙烧炉;氧化铝
【作者】刘克非
【作者单位】沈阳铝镁设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TF821.026
【相关文献】
1.气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定 [J], 赵惠琴
2.气态悬浮焙烧炉烘炉技术探讨 [J], 胡红霞
3.浅谈3500t/d气态悬浮式焙烧炉内衬砌筑 [J], 柴志海; 刘忠华
4.气态悬浮焙烧炉能耗计算与分析 [J], 李文锋;孙彦峰;屈浩然;李银保;张伟超
5.提高气态悬浮焙烧炉首次烘炉质量的措施 [J], 姬学良
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材料工程技术专业《电子教材(悬浮预热及预分解技术)》
悬浮预热及预分解技术电子教材5.2.1悬浮预热技术悬浮预热技术是指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。
5.2.2 悬浮预热技术的优越性悬浮预热技术的突破，从根本上改变了物料预热过程的传热状态，将窑内物料堆积态的预热和分解过程，分别移到悬浮预热器和分解炉内在悬浮状态下进行。
由于物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。
同时，生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解。
所以，由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。
5.2.3 悬浮预热器的构成及功能目前在预分解窑系统中使用的悬浮预热器主要是旋风预热器，构成旋风预热器的热交换单元主要是旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道换热管道悬浮预热器的主要功能在于充分利用回转窑及分解炉内排出的高温气流预热生料，使生料在预热器单元进行枯燥、粘土矿物的脱水分解，为碳酸钙的分解以及熟料的烧成创造良好的条件。
因此悬浮预热器必须具备使气、固两相能充分分散均布、迅速换热、高效别离三个功能。
5.2.4 旋风预热器是主要的预热设备旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器。
现在一般为五级预热器，也有六级预热器。
换热管道是旋风预热器系统中的重要装备，它不但承当着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输送任务。
同时承当着物料分散、均布、锁风和气、固两相间的换热任务，所以，换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。
旋风筒的作用主要是气固别离，传热只占6%％。
含尘气流在旋风筒内作旋转运动时，气流主要受离心力、器壁的摩擦力的作用；粉尘主要受离心力、壁的摩擦力和气流的阻力作用。
此外，两者还同时受到含尘气流从旋风筒上部连续挤压而产生的向下推力作用，这个推力那么是含尘气流旋转向下运动的原因。
由此可见，含尘气流中的气流和粉尘的受力状况根本相同。
气体焙烧炉
气体悬浮焙烧炉的工艺流程介绍气体悬浮焙烧炉的工艺流程如图3，系统主要包括：1、氢氧化铝喂料2、文丘里闪速干燥器3、气体悬浮焙烧炉4、多级旋风冷却器5、二次流化床冷却器6、除灰和返灰3-2-1 氢氧化铝喂料从氢氧化铝过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运至皮带称FO1上氢氧化铝小仓中，从皮带称下来的物料经AH小皮带FO3送到螺旋给料机，螺旋给料机AO1把物料送入文丘里闪速干燥器。
3-2-2 文丘里闪速干燥器AO2通过螺旋喂机AO1的物料含10%图 3 左右的附着水，温度在50℃左右，进入闪速干燥器后，与大约350~400℃的烟气相混合，在此物料被加热，附着水被蒸发。
经闪速干燥器干燥后的物料由气流和水蒸汽送到预热炉顶部的旋风预热器PO1中。
在氧化铝附着水含量为10%的情况下，闪速干燥器出口温度约为140℃。
为了在氢氧化铝附着水含量波动的情况下，保证闪速干燥器出口温度，避免在电收尘中形成酸腐蚀，在闪速干燥器的底部安装有加热器T11。
加热器T11所用的燃料为煤气，能力为0~5000NM3/h3-2-3 旋风预热器PO1、PO2从闪速干燥器出来的物料与来自热分离旋风PO3的热气流相遇并被气流带入旋风预热器PO2中，热气流的温度在1000~1100℃左右，物料从130℃左右被加热到320~360℃左右。
物料和气流在PO2中分离，气流去文丘里闪速干燥器AO2，物料通过一根斜管进入焙烧炉中。
3-2-4 焙烧炉PO4气体悬浮焙烧炉和热分离旋风构成了反应~分离系统。
燃烧空气在氧化铝冷却系统已被预热到了600~800℃，它从焙烧炉底部的中心管进入焙烧炉。
从旋风筒PO2来的氧化铝沿着锥底的切线方向进入反应器，以便使燃料、物料与燃烧空气充分混合。
在使用煤气做燃料时，焙烧炉中气体的停留时间为1.4秒。
焙烧后的氧化铝和气体在热分离旋风筒PO3中分离，热气流去PO2，而物料进入冷却系统。
3-2-5 一次冷却器CO1、CO2、CO3、和CO4一次冷却在一个四级旋风冷却器中进行。
降低气态悬浮焙烧炉热耗成本的实践
2004年8月第21卷 第4期有色冶金节能Energy Saving of Non -ferrous Metallurgy Aug.,2004Vol.21 No.4降低气态悬浮焙烧炉热耗成本的实践王天庆(中国铝业山西分公司,山西河津043300)[摘 要] 本文针对气态悬浮焙烧炉(GSC )投入生产运行后热耗高的问题,详细阐述了相应采取的优化设计和一系列改造措施,降低了气态悬浮焙烧炉的热耗成本,取得了明显的经济效益和社会效益。
[关键词] 气态悬浮焙烧炉;热耗;氧化铝;煤气;成本;措施[中图分类号]TF821 [文献标识码]C [文章编号]1008-5122(2004)04-0091-04Practice of low ering gaseous suspension calciner heat consumption costWAN G Tian 2qing(Chi na A l umi ni um Indust ry S hanxi B ranch ,Heji n 043300,Chi na )Abstract :This paper was directed against the problem of gaseous suspension calciner heat consumption higher ,and explained clearly to take optimazation designing a series of reconstruction measures ,lower 2ing the calciner heat consumption cost and remarkable economic and social benefits have been obtained.K ey w ords :gaseous suspension calciner ;heat consumption ;alumina ;gas ;cost ;measures [收稿日期]2004-05-28[作者简介]王天庆(1963-),男,山西闻喜人,高级工程师,中国铝业山西分公司四分厂厂长。
气态悬浮焙烧炉负荷计算书
需要系数法负荷计算
用电设备台数和容量 Load QTY And Power
总台数 Total
单台容量 Total(kW)
工作台数 In Run
1
15
1
1
30
1
2
55
1
2
45
1
2
15
1
1
30
1
3
15
2
2
15
1
1
7.5
1
10
1.5
10
6
92
6
1
30
1
1
10
1
1
10
1
补偿后容量 同时系数 同时系数
序号 NO.
名称 Description
1 电子定量给料机 2 螺旋给料机 3 流化床罗茨风机 4 返回料罗茨风机 5 V08鼓风机 6 T12鼓风机 7 返灰溜槽风机 8 氧化铝输送风机 9 电动葫芦 10 电动锁气双板阀 11 电除尘器 12 电除尘器辅助电源 13 高压变频器辅助电源 13 DCS 13 照明 13 检修 13 其它（空调等） 13 合计
Pc (kW)
Qc (kVar)
S (kVA)
0.8
0.8 0.75
12
9
0.8
0.8 0.75
24
18
0.8
0.8 0.75
44
33
0.8
0.8 0.75
36
27
0.8
0.8 0.75
12
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一、回转窑的描述：氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，焙烧的目的是在1000℃左右的高温下把氢氧化铝的附着水和结晶水脱除后，从而生产出符合电解要求和其他用途的氧化铝。
自1856—1892年以来，分别由法国萨林德厂和奥地利人K.J拜耳研究发明碱-石灰烧结法和利用苛性碱溶液直接浸出铝兔矿生产氧化铝的拜耳法以来，已有100多年的历史了，截止到1963年，世界各国氧化铝厂基本上都采用回转窑焙烧氢氧化铝来生产氧化铝的工艺流程。
回转焙烧窑的长度一般都在100米左右，直径在3米左右，有2%左右的斜度。
在开始下料前，首先要点燃安装在窑前的油枪，把窑内的温度加热到1000℃以上后，开始下料，入窑后的湿氢氧化铝随窑体的旋转由窑尾被送到窑头，而热气流从窑头向窑尾流动，使湿氢氧化铝在窑内经过烘干、脱水、晶型转变等物理化学变化而焙烧成氧化铝。
根据物料在窑内发生的物理化学变化，可以将窑从窑尾起划分为以下四个带：1、烘干带：此带的主要作用是去除附着水，入窑后的湿氢氧化铝并参和电收尘来的窑灰由30℃左右被加热到200℃左右，附着水全部被蒸发，烘干带的热气则由600℃左右降低到250—350℃左右出窑，经旋风收尘器至电收尘后排入大气层。
2、脱水带：此带的主要作用是去除结晶水，氢氧化铝由200℃左右继续被加热到900℃左右，全部脱除结晶水变为嘎马氧化铝（γ—氧化铝），而此带的温度由1050℃左右降到600℃左右。
3、煅烧带：此带的主要作用是进行晶型转变，火焰温度可达1500℃左右，嘎马氧化铝（γ—氧化铝）转变为阿尔法氧化铝（α—氧化铝），焙烧温度在1100—1200℃左右，物料在窑内停留40—45分钟左右。
4、冷却带：氧化铝在此带冷却到900—800℃左右，然后进入冷却机即生产出产品氧化铝。
用回转窑生产氧化铝有几大缺点：1、设备投资大；2、占地面积大；3、热耗高：理论热耗57.81万千卡/吨=2.42GJ/t，实际热耗130万千卡/吨=5.44 GJ/t左右；4、设备运转周期短，维修强度大，费用高。
5、对环境污染严重；6、产品质量不好掌握，波动性较大。
焙烧氧化铝的主要质量指标是灼减的控制，必须控制在1.0%以下，超过1.05%为等外品，回转焙烧窑灼减的判断是靠眼来观察高温下氧化铝的颜色及流动性来判断的。
用一长把铁勺从窑头舀出一勺氧化铝，如为红色并且流动性很快，这种料一般都不合格，如为杏黄色，灼减一般在0.7—0.8%左右，如为金黄色并发亮，灼减一般在0.5%左右，如为金黄色且有少许结块，灼减一般在0.3—0.4%，如有10毫米以内的结块，灼减一般在0.2—0.3%，质量正好的氧化铝，其颜色应是杏黄色到黄金色之间，勺子斜放时流动较慢，表面出现凹凸不平的痕迹。
二、新型氧化铝焙烧窑炉的发展和应用：当今世界各国氧化铝厂采用的新型焙烧炉主要有三种类型：1、美国铝业公司的流态化闪速焙烧炉：美国铝业公司从1946年开始进行流态化焙烧的实验和半工业化试验，到1963年第一座300t/d氧化铝的流态闪速焙烧炉诞生，用了17年的时间，至今美国铝业公司的F ．F ．C 装置已发展为五种规格型号，产能最大可达到2400吨以上。
2、 德国鲁奇公司和联合铝业公司的循环流态焙烧炉，鲁奇公司从1958年开始研究氢氧化铝沸腾焙烧，1963年第一座25t/d 的试验装置成功。
1970年在利泊厂建成一台500t/d 循环沸腾焙烧炉，从研究到产业化共用了12年时间，最大设计产能3000t/d 。
3、 丹麦史密斯公司的气体悬浮焙烧炉：丹麦史密斯公司的气体悬浮焙烧是从水泥窑的气体悬浮窑处分解装置移植而来，史密斯公司从1975年立项开始进行氢氧化铝气体悬浮焙烧试验，到1979年进入半工业化试验，进行了三个月的试验比较成功。
1984年在印度的享达尔阔厂设计安装了一台850t/d 的气态悬浮焙烧炉（G.．S ．C ），1986年投产，从研究到产业化共用10年时间。
4、 法国F ．C ．B 公司的气体悬浮焙烧炉：在法国，流态化焙烧炉原先由尤仁辛尔曼公司和西德的K ．H ．D 公司所属的加丹氧化铝厂内建成一台30t/d 氧化铝的闪速焙烧炉，进行了6个月的焙烧—铝电解系统的联合试验，试验结果非常好，于是F ．C ．B 公司和希腊铝业公司在1981年6月决定在圣．尼古拉斯厂建设一套日产900吨氧化铝的气体悬浮焙烧炉，1984年建成投产。
三、流态化焙烧技术及装置的优缺点：目前，世界上四个国家研制开发的三种类型的焙烧炉虽各有特点和略有优劣之别，但均具有共同的技术经济的先进性，与回转焙烧窑相比，流态化焙烧具有以下显着优点：1、 焙烧氧化铝理论热耗约为2.42GJ/T —AL 2O 3，其余热量主要是出窑废气和焙烧后的氧化铝带走或通过窑体散失，而流态化或气态化焙烧的热耗约为3.18—3.27MJ/kg —AL 2O 3，可节煤气约为300m 3。
2、 产品质量好：⑴产品中有害杂质SiO 2基本不受焙烧过程的影响，只取决于它在氢氧化铝中的含量；⑵流态化焙烧产品中不同粒级氧化铝的焙烧程度均匀，相同比表面积的氧化铝中阿尔法氧化铝（α—氧化铝）含量低，在铝电解中溶解速度较快，可提高铝电解的电流效率；⑶流态化焙烧的破碎指数不高；⑷三种类型的流化焙烧炉均能满足生产砂状氧化铝要求。
3．投资少：流态化焙烧的投资比回转窑焙烧的投资少，国外各公司发表的数据为：（1）美国F．F．C少50%左右；（2）西德G.．S．C少20%左右；（3）法国G.．S．C少15-20%左右，国内于是1983年，以日产800吨氧化铝的焙烧装置为例，根据实物工作量按当时的国内价格计算，流态化焙烧装置的投资比回转窑少40—60%左右。
4．占地面积小：流态化焙烧装置的占地面积小，以日产800吨氧化铝的焙烧设备为例，仅是回转窑焙烧装置的五分之一，而建筑面积约为三分之一至三分之二。
5．设备简单，使用寿命长，维修难度低，费用低流态化焙烧系统除了引风机、给料设备之外，没有大型的转动设备。
炉衬使用寿命可长达10年左右，因而维修费用低，据有关厂家提供的数据：流态化焙烧炉的维修费用只是回转窑的35%左右。
6．对环境的污染轻由于流态化焙烧炉燃烧完全，过剩空气系数低，废气中氧的含量低（1-2%），废的生成量均要比回转窑低；排入大气的烟含尘量均小于50mg/nm3，因此气中的SO3对环境的污染轻。
四、流态化和气态化焙烧技术和设备在我国应用的状况：流态化焙烧炉和气态悬浮焙烧是二十世纪八十年代以来，我国开始引进的具有世界先进水平的氢氧化铝焙烧技术和设备，该炉型装置具有热耗低、投资少、设备简单、使用寿命长、维修费用低、自动化程度高、有利于环境保护等特点，截止到2005年，我国已投入使用和正在建设中的流态化和气态悬浮焙烧炉大约有27台之多，如：山西正在使用的6台，山东正在使用的2台，郑铝正在使用的3台，中州铝正在使用的4台，平果铝正在使用的2台，桂西正在建的2台，贵铝正在使用的2台，重庆正在建的1台，义马正在使用的1台，山东茨平正在建的2台，东方希望正在使用的一台，开曼即将建成的一台。
五、三种炉型的优劣分析：流态化焙烧炉虽具有共同的优点，但认真分析比较，无论从技术经济指标，还是炉型的设计成熟性与生产稳定性，不同炉型具有各自的特点与不足，比较分析如下：1、美铝流态闪速焙烧炉（F．F．C）美铝流态闪速焙烧炉属正在作业，采用稀相换热和浓相保温相结合的技术，相对另两种炉型有其特点：其一：由于采用了调节焙烧温度和停留保温槽料位（控制反应时间）这一双重控制方式，产品质量能得到可靠的保障，同时可根据用户的要求获得不同灼减、比表面积及α—氧化铝含量的焙烧产品。
其二：由于整套装置设计了预热炉、流化干燥器、停留保温槽、流化冷却器这四个缓冲器，若焙烧炉的干燥段、焙烧段和冷却段中任何一段出现短时故障（或因进出料外部系统影响），另外三段仍能维持运行，整个系统不会产生热工制度的大波动，对焙烧炉的使用寿命及生产的恢复有利，因此整个焙烧炉运行稳定可靠，并且承受各种事故的能力强，其三：炉内衬及养护（烘炉）过程设计合理，因此运转率可达95%左右。
美铝流态闪速焙烧炉也有其本身的不足：一、此套装置适应低水分的氢氧化铝物料（6—8%），若氢氧化铝附着水较高时，必需通过增加过剩空气，使热量从焙烧段带入干燥段，以增强干燥能力，相对来说，使焙烧的热耗和电耗增加；二、整套装置流化板多，大小床板等多达7块，这样维修时工作量相对增加；三、控制回路多，控制软件设计复杂，相应对操作人员和计控人员提出了较高的要求；四、由于系统是正压作业，整个焙烧炉体的密封检测点的密封及容器回料封系统要求严格。
2、鲁奇循环流态焙烧炉（C．F．C）鲁奇循环流态焙烧炉是采用正压作业浓相流态化技术，其炉型有独特之处。
其一，流态化循环炉依靠大量的物料循环（为产量的12—30倍），焙烧停留时间6分钟左右，这样可降低焙烧温度，有利于降低焙烧氧化铝的热耗，同时确保焙烧氧化铝产品质量，此外，大量循环物料的热仿量、热冲击，维持系统的热稳定性，对提高炉内衬的使用寿命极为有利，炉子运转率可达90—94%；其二，整个装置无高电压、大型设备，设备简单，投资省，生产控制灵活，事故率低；其三，控制回路简单，流态悬浮焙烧自动控制回路仅有6条。
循环流态化也有焙烧炉对颗粒破损率大，究其原因如下：一、气体在喷射口、旋风筒入口及弯头处的流速大；二、颗粒在循环炉内发生颗粒之间、颗粒与器壁的撞击与摩擦，尽管鲁奇公司对该装置不断地进行改造与完善，使破损率大幅度降低，但目前，焙烧产品45μm粒极的破损率仍高达3—6%，其二，循环焙烧炉有4个流化床，不仅在冷却系统设计有流化床，而且在高温段也设有流化床，增加了维修工作量；其三，循环流态焙烧炉与流态闪速焙烧炉一样，亦不适应氢氧化铝附着水高的物料。
3、丹麦气体悬浮焙烧炉（G.．S．C）丹麦气体悬浮焙烧炉是流态化焙烧的后起之秀，整个装置采用负压作业、稀相流态化技术，相对比，上述两种炉型具有明显的优势。
其一，此炉型采用了在干燥段设计安装了热发生器这一新颖措施，当供料氢氧化铝附水含量增加时，不需象其他炉型那样，采取增加过剩空气的方式来增加干燥能力，而只需启动干燥热发生器来增加干燥段的热量，从而避免了废气量大增而大量热能损失。
因此，与前两种炉型相比，气体悬浮焙烧炉热耗和电耗略低一些；其二，整套装置设计简单，一是物料自上而下流动，可避免事故停炉时的炉内积料和计划停炉时的排料；二是设备简单，除流化冷却器外无任何流化床，没有物料控制阀，方便了设备维修；三是负压作业对焙烧炉的问题诊断和事故处理有利。
这些都是有利于发生故障后快速恢复生产，给生产带来方便。
其三，控制回路简单，气体悬浮焙烧炉虽有12条自动控制回路，但在生产中起主要作用的仅有2条，一条是主燃烧系统的主炉温度回路，另一条是氧气含量控制回路。