淺談隧道窯煅燒化學(xué)品α氧化鋁的節(jié)能途徑

徐文方 王振華

(1.山鋁魯中實(shí)業(yè)化學(xué)品氧化鋁廠,山東淄博 255052;2.山東鋁業(yè)公司魯中實(shí)業(yè)貿(mào)易公司,山東淄博 255070)

淺談隧道窯煅燒化學(xué)品α氧化鋁的節(jié)能途徑

徐文方1王振華2

(1.山鋁魯中實(shí)業(yè)化學(xué)品氧化鋁廠,山東淄博 255052;2.山東鋁業(yè)公司魯中實(shí)業(yè)貿(mào)易公司,山東淄博 255070)

隧道窯是目前國(guó)內(nèi)化學(xué)品α氧化鋁普遍使用的煅燒窯。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)化學(xué)品α氧化鋁行業(yè)中較先進(jìn)的煅燒工藝,結(jié)合我廠112m隧道窯,在通過全窯熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過生產(chǎn)實(shí)踐從影響能耗的各方面分析,摸索隧道窯煅燒氧化鋁的節(jié)能途徑和措施,最終達(dá)到產(chǎn)品單耗節(jié)能7%以上的效果。

化學(xué)品α氧化鋁 隧道窯 夾壁墻 余熱旋流烘干 優(yōu)化煅燒曲線

Now tunnel kiln is widely used as the equipment for the production of Alpha Alumina in China. Based on the advanced calcined techniques in alpha alumina industry of China, the unit energy consumption reduced 7% in the 112 meters tunnel of our plant by the heat balance calculation and the analysis of the factors influencing the energy consumption in production.

Alpha alumina Tunnel kiln Double and hollow wall Calcining curve Cyclone drying

1 前言

隧道窯作為常用的熱工設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于煅燒化學(xué)品α氧化鋁這一行業(yè)，相對(duì)于小型倒焰窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)窯，在質(zhì)量穩(wěn)定性、能耗、產(chǎn)量規(guī)模、綜合各方面比較更有優(yōu)勢(shì)，尤其在化學(xué)品α氧化鋁等產(chǎn)品的批量生產(chǎn)上，更具優(yōu)異性。但從熱平衡相關(guān)計(jì)算后的熱效率看，同世界先進(jìn)窯爐水平在煙氣余熱利用、窯車窯具結(jié)構(gòu)、合理規(guī)劃產(chǎn)品煅燒方式等方面仍有較大差距，如何節(jié)能降耗仍是一個(gè)長(zhǎng)期的課題。

圖1 熱支出項(xiàng)目比例

2 隧道窯熱平衡分布

以山東鋁業(yè)公司魯中實(shí)業(yè)化學(xué)品氧化鋁廠112m隧道窯為案例展開分析。窯爐預(yù)熱帶38m、燒成帶34.7m、冷卻帶39.3m。

圖2

表1 窯爐熱值平衡表

從隧道窯熱平衡入手，找出熱支出無用功點(diǎn)，來確定節(jié)能途徑。以隧道窯煅燒溫度1350℃為例，參照GB7915-1987《陶瓷工業(yè)隧道窯熱平衡熱效率測(cè)定與計(jì)算方法》，進(jìn)行熱平衡計(jì)算。得出熱平衡表如表1。

從熱支出各項(xiàng)比例看，排煙帶走顯熱、車下風(fēng)帶走顯熱、濕原料水分蒸發(fā)、窯體表面散熱和窯車帶出顯熱是支出大項(xiàng)。(見圖1)

圖3

表二

3 節(jié)能措施

3.1 排煙煙氣的分析

排煙帶走顯熱約占熱支出總量的22.6%，車下抽出風(fēng)熱約占熱支出總量的20.6%，為最主要熱耗部分。理論上降，降低排煙量和煙氣溫度可降低煙氣帶走的顯熱。煙氣量主要組成為天然氣燃燒形成的水和剩余熱空氣及原料附著水蒸發(fā)形成的水蒸氣，受天然氣燃燒時(shí)空氣過剩系數(shù)及原料附著水影響。112m隧道窯采用天然氣作為熱能源，較潔凈、熱值高，采用微機(jī)控制系統(tǒng)，利用電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)蝶閥自動(dòng)控制燃燒過剩空氣系數(shù)，減少不完全燃燒或空氣過多造成排煙量大的現(xiàn)象，使燒嘴燃燒處于最佳狀態(tài)。

綜合高溫氧化鋁各類產(chǎn)品，排煙口溫度在80℃-110℃之間，溫度較低，不適合直接烘干原料。對(duì)溫差要求較高的化學(xué)品α氧化鋁產(chǎn)品，利用從窯頂排煙管道接口處引風(fēng)作為預(yù)熱帶的氣幕風(fēng)，在增加熱收入的同時(shí)，有利于化學(xué)品α氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.2 合理利用窯爐冷卻帶余熱

利用窯爐結(jié)構(gòu)，進(jìn)行窯爐技術(shù)改造，合理利用產(chǎn)品降溫過程中釋放出的余熱，預(yù)烘干入窯的濕原料，降低入窯原料的水分，減少煅燒時(shí)的天然氣消耗量，節(jié)約大量能源。

依圖2所示，α氧化鋁產(chǎn)品在經(jīng)過燒成帶后，所有晶型轉(zhuǎn)變、物化反應(yīng)已經(jīng)完成，整個(gè)窯車及產(chǎn)品在后續(xù)裝車過程中都會(huì)降至接近常溫。車下風(fēng)抽出熱值很大，占總熱耗的21%左右，其它的余熱通過窯體散熱，窯車、窯具等輔材、產(chǎn)品帶出熱來體現(xiàn)。如何充分利用冷卻帶的車下抽出風(fēng)熱值，再利用一部分產(chǎn)品帶出熱等這部分熱值，對(duì)提高窯爐熱效率也非常關(guān)鍵。

在隧道窯冷卻帶部分，窯爐設(shè)計(jì)時(shí)帶有夾壁墻，冷風(fēng)從窯爐兩側(cè)進(jìn)入后，匯集到總管路，從風(fēng)機(jī)抽出，不影響窯內(nèi)壓力平衡。實(shí)踐證明，啟用后不僅增加了熱利用，而且對(duì)冷卻帶起到了較好的輔助冷卻作用，降低了窯體、窯車、窯具和產(chǎn)品的溫度與帶出熱。

對(duì)窯爐冷卻帶進(jìn)行改造后，將夾壁墻熱源與車下抽出風(fēng)熱源合并，合并后的熱風(fēng)作為烘干機(jī)的熱源，進(jìn)行對(duì)濕原料附著水烘干，工藝流程如圖3。

備用熱風(fēng)爐，當(dāng)烘干產(chǎn)能增大時(shí)，利用少量混合熱風(fēng)作為助燃風(fēng)，和混合后的熱風(fēng)一起干燥原料。改造后入窯原料水分降低了15%，產(chǎn)品綜合成本降低了162元/噸。

3.3 減少窯車窯具帶走顯熱

在窯爐運(yùn)行三年后，我們對(duì)窯車進(jìn)行了改造，在保證窯車強(qiáng)度的前提下，減少了高鋁磚的數(shù)量，增加了部分輕質(zhì)粘土磚和輕質(zhì)硅磚，單車車重由原來的3.26噸減輕為2.75噸，減少了窯車蓄熱。（如表二）

對(duì)大部分高溫氧化鋁產(chǎn)品，裝車時(shí)一般選用匣缽。每窯車匣缽重量約0.9噸，對(duì)高溫氧化鋁部分產(chǎn)品，我們合理配比粒度，定量摻加有機(jī)粘合劑，混合原料后打磚碼垛燒制。實(shí)踐證明，碼垛裸燒相對(duì)于含附著水相近的同類產(chǎn)品，單位產(chǎn)品燒成能耗由原料的9965(KJ/kg產(chǎn)品)降低為7279(KJ/kg產(chǎn)品)，大幅度降低了能耗，但由于化學(xué)品α氧化鋁的粉體特性，受限于部分產(chǎn)品原料的可塑性。

3.4 優(yōu)化曲線,提產(chǎn)降耗

在滿足產(chǎn)品升降溫和晶型轉(zhuǎn)變所需時(shí)間的前提下，我們?cè)黾舆M(jìn)車速度，摸索燒成曲線，縮短燒成周期以達(dá)到節(jié)能的目的。

如我廠某一型號(hào)的化學(xué)品α氧化鋁產(chǎn)品進(jìn)車速度原為1車/小時(shí)，調(diào)整燒成工藝，將進(jìn)車速度縮短為1車/45分鐘后，燒成周期由43小時(shí)縮短為32小時(shí)，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)全部合格，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。僅天然氣成本一項(xiàng)就降低了53元/噸。

4 結(jié)語

隧道窯節(jié)能途徑是多方面的，在對(duì)隧道窯改造時(shí)，根據(jù)高溫氧化鋁原料及燒成工藝的特點(diǎn)，結(jié)合窯爐本身結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)易、高效、操作方便入手，盡可能達(dá)到隧道窯節(jié)能的目的。本文以山東鋁業(yè)魯中實(shí)業(yè)化學(xué)品氧化鋁廠112m隧道窯為基礎(chǔ)，從最主要的熱消耗入手，采取上述對(duì)應(yīng)的節(jié)能措施，這些改進(jìn)方法在實(shí)踐中得到了證明，并取得了很好的節(jié)能效果，氧化鋁各類產(chǎn)品的單耗降低6%-17%，生產(chǎn)加工成本平均降低95元/噸。因此，本文所談隧道窯煅燒高溫氧化鋁的節(jié)能途徑的具體措施是行之有效的。

[1]卜景龍.陶瓷隧道窯的技能檢測(cè)與節(jié)能途徑.中國(guó)陶瓷,1994(5)37-40.

[2]孫國(guó)鳳.隧道窯冷卻帶余熱的充分利用可以節(jié)能.國(guó)際磚瓦工業(yè),2004第3期.

[3]李小雷,韓復(fù)興.陶瓷隧道窯的綜合節(jié)能技術(shù),中國(guó)建材設(shè)備,2001第4期.

[4]賀虹,賀燮炎.100m電瓷燃?xì)廨p體隧道窯熱管煙氣余熱回收裝置的設(shè)計(jì).陶瓷科學(xué)與藝術(shù),2006.5-6：16-19.