[发明专利]氢氧化铝气态悬浮焙烧新工艺

说明书

技术领域

本发明属于氢氧化铝气态悬浮焙烧技术领域，具体说是涉及一种氢氧化铝气态悬浮焙烧新工艺，该工艺主要应用于氧化铝生产企业的焙烧工段，也可应用于冶金、化工、建材等行业的焙烧或脱水干燥过程。

背景技术

氢氧化铝焙烧的目的是脱去氢氧化铝含有的附着水和结晶水(总计约43％)，转变晶型，制取符合要求的氧化铝的工艺过程。它是氧化铝生产过程中的最后一道工序，其能耗约占氧化铝工艺能耗的23％。氢氧化铝焙烧是决定氧化铝产量、质量和能耗的重要环节，人们一直在研究和完善氢氧化铝焙烧过程的理论、工艺技术和设备。目前，氢氧化铝焙烧普遍采用气态悬浮焙烧工艺，较以前煅烧工艺在节能和流程方面都有了较大的改善。

气态悬浮焙烧工艺的代表炉型为丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉，过程统计能耗为3.075GJ/T。我国氧化铝工业广泛采用丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉焙烧工艺。虽然如此，也存在许多不足，主要是在能源的有效利用方面。现有焙烧系统存在的问题不是技术原因，而是历史原因。当时能源价格较低，其工艺设计原则上是以提高产能、节约投资为中心理念展开的设计，而如今能源价格涨了四、五倍，降低运行费用自然就成为首要设计理念。以节能为理念的工艺路线和以产能或投资为理念的工艺路线是截然不同的，节能不仅关系到企业的经济效益，也关系到社会的可持续发展。

现有焙烧炉焙烧工艺的系统组成和存在的不足：

1、系统组成(参见图1)

氢氧化铝气态悬浮焙烧炉系统主要包括：氢氧化铝喂料机、文丘里闪速干燥器、多级旋风预热系统、多级旋风冷却器、流化床冷却器、除尘和返灰等部分。

2、存在的不足

气态悬浮焙烧过程的主要任务是脱除氢氧化铝所含的结晶水。脱水过程需要热能，氢氧化铝受热后，结晶水变为蒸汽脱逸铝氧体完成脱水过程。现有加热工艺采用直接加热方式，虽然直接加热方式热效率高，但所产生的二次汽与烟气互混，无法分离再利用或热能利用率低，其特点是工艺路线短，设备简单，但能耗很高。

现有氢氧化铝气态悬浮焙烧炉焙烧工艺存在的直接问题是：虽然在热能利用方面比较合理，但是热能品质利用不够科学。表现在高品质的能源(煤气或重油)在燃烧后没有有效做功而最终全部形成了低品位热能的水、烟汽混合物；由于形成的热水及烟汽温度与压力低，余热几乎无法利用，导致大量热能和热水损失。

丹麦的史密斯焙烧炉诞生于二十世纪八十年代初期，当时的能源价格很低，约13美元一桶，并且氢氧化铝焙烧过程能源消耗仅占氧化铝生产全过程能耗的8％，所占氧化铝生产成本比例很低，所以没有必要选择其它节能的加热焙烧工艺路线。然而现在情况变了，能源价格、水价和能源消耗占氧化铝生产成本都很高，并且节能、节水也关乎可持续发展问题。所以目前急需采用节能降耗的加热焙烧工艺，以降低市场竞争异常激烈的氧化铝企业的直接生产成本，更利于氧化铝行业的可持续发展。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术所存在的热能品质利用不科学而专门设计的一种氢氧化铝气态悬浮焙烧新工艺。

本发明的新工艺的工作原理是：以燃气或燃油的高品位化学能作为氢氧化铝焙烧的热源，并利用从余热锅炉出来的热空气作为助燃剂，利用直接换热方式，把氢氧化铝中的大部分(约70％)结晶水先给蒸发出来，通过除尘增湿把高温的汽体转换成适于蒸发工序使用的压力为0.5-1.0MPa的新蒸汽，然后再焙烧进行晶型转换，即大部分热能在脱水的同时又副产新蒸汽。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的氢氧化铝气态悬浮焙烧新工艺，依次包括如下工艺设备及工序：喂料机供料→文丘里闪速干燥器→多级预热干燥器→氢氧化铝焙烧炉→热分离旋风筒→冷却机构→成品氧化铝，在多级预热干燥器上连接有通向文丘里闪速干燥器的热烟气管道，在热分离旋风筒上连接有通向多级预热干燥器的热烟气管道，其中：系统中还包括余热锅炉和增湿旋流除尘装置，冷却机构为环式冷却机，在环式冷却机上连接有通向余热锅炉的热空气管道，在余热锅炉上连接有通向氢氧化铝焙烧炉的热空气管道，在氢氧化铝焙烧炉上连接有通向增湿旋流除尘装置的水汽管道，由增湿旋流除尘装置出来的蒸汽与从余热锅炉出来的蒸汽作为新蒸汽源供蒸发工段使用。

在本发明中，所述多级预热干燥器为一至四级预热干燥器。

由增湿旋流除尘装置(此类设备市场有售)出来的蒸汽与从余热锅炉出来的蒸汽压力均为0.5-1.0MPa，混合后作为新蒸汽源供蒸发工段使用。

通过环式冷却机产生的热空气，在给去离子水加热产生蒸汽后成为二次热空气进入焙烧炉，作为助燃剂使用，即余热得到了二次利用。