負(fù)壓密封技術(shù)在氣態(tài)懸浮焙燒爐試車中的應(yīng)用

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(云南建投機(jī)械制造安裝工程有限公司，云南 昆明 650224)

引言

氫氧化鋁焙燒是氧化鋁生產(chǎn)的最后一道工序，氣態(tài)懸浮焙燒爐是氫氧化鋁焙燒工序的主要設(shè)備，其本體由三級預(yù)熱、四級冷卻器組成。在筆者參與的一臺氣態(tài)懸浮焙燒爐試車過程中，通過利用負(fù)壓密封技術(shù)優(yōu)化爐體負(fù)壓，解決了焙燒爐返灰系統(tǒng)、氧化輸送系統(tǒng)漏料、運行不暢的問題?，F(xiàn)分析總結(jié)如下，以期為類似設(shè)備或類似問題的解決提供參考。

1 氣態(tài)懸浮焙燒爐簡介

氣態(tài)懸浮焙燒爐技術(shù)是目前國內(nèi)氧化鋁行業(yè)普遍采用的氫氧化鋁焙燒技術(shù)。氣態(tài)懸浮焙燒爐是氫氧化鋁焙燒的核心設(shè)備，由給料系統(tǒng)、焙燒爐本體、返灰系統(tǒng)、氧化鋁輸送系統(tǒng)等組成。

我公司承接的某氧化鋁廠氣態(tài)懸浮焙燒爐的工藝流程如圖1所示。

從成品過濾工序送來的氫氧化鋁物料進(jìn)入L01給料倉內(nèi)，后經(jīng)電子定量給料機(jī)、螺旋給料機(jī)送入文丘里干燥器。在文丘里干燥器及上升管內(nèi)，大部分氫氧化鋁的附著水被烘干，干燥后的氫氧化鋁被氣流帶入P01中，煙氣和干燥的氫氧化鋁在此進(jìn)行分離。P01出來的氫氧化鋁進(jìn)入P02的進(jìn)風(fēng)管中并與來自P03約1 100 ℃的煙氣混合，進(jìn)行預(yù)熱和分解，P02氣固分離出來的物料進(jìn)入P04內(nèi)懸浮停留2 s后，經(jīng)過C01、C02、C03、C04四級旋風(fēng)冷卻后，進(jìn)入流態(tài)化冷卻器進(jìn)行風(fēng)、水再次冷卻。冷卻完成后的氧化鋁通過氧化鋁輸送系統(tǒng)空氣斜槽和斗式提升機(jī)送至氧化鋁儲倉。P01內(nèi)分離后的廢氣進(jìn)入電收塵器凈化，由排風(fēng)機(jī)將其送入煙囪排放，電收塵收下的粉塵由返灰系統(tǒng)的空氣斜槽、氣力提升泵送入C01再次循環(huán)。

圖1 某氧化鋁廠氣態(tài)懸浮焙燒爐工藝流程圖

氣態(tài)懸浮焙燒爐安裝完成后需進(jìn)行試車，試車過程是衡量整個系統(tǒng)安裝是否滿足設(shè)計及規(guī)范要求的依據(jù)，是對安裝質(zhì)量的全面檢驗。因此，試車過程顯得尤為重要。

2 氣態(tài)懸浮焙燒爐試車過程中存在的問題及分析

2.1 返灰系統(tǒng)存在的問題

在氣態(tài)懸浮焙燒爐聯(lián)動試車過程中，發(fā)現(xiàn)返灰系統(tǒng)由氣力提升泵至C01上升管之間氧化鋁粉塵運輸不暢，且氣力提升泵密封面多處存在粉塵外逸現(xiàn)象，經(jīng)過更換密封墊、緊固螺栓仍無明顯改善。返灰系統(tǒng)運行不暢不僅會造成返灰管堵料，而且粉塵外揚不利于現(xiàn)場環(huán)保衛(wèi)生，嚴(yán)重影響設(shè)備觀感質(zhì)量。

2.2 氧化鋁輸送系統(tǒng)存在的問題

在氣態(tài)懸浮焙燒爐聯(lián)動試車過程中，發(fā)現(xiàn)氧化鋁輸送空氣斜槽存在氧化鋁運輸不暢、密封處粉塵飄逸、斗式提升機(jī)密封面粉塵飄逸、斗提機(jī)跳停等問題。上述問題的存在，不僅不利于設(shè)備觀感質(zhì)量，而且會嚴(yán)重影響試車質(zhì)量。

2.3 返灰系統(tǒng)存在問題的原因分析

返灰系統(tǒng)采用氣力提升泵將電收塵器收集下的粉塵提升至C01上升管，氣力提升通過兩臺羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，在氣力提升泵頂部返灰管處形成負(fù)壓，使氧化鋁粉塵流態(tài)化，通過壓差實現(xiàn)粉塵輸送。若氣力提升泵返灰管處負(fù)壓不足，便會造成粉塵落下受氣力提升泵氣室正壓作用導(dǎo)致密封面出現(xiàn)粉塵外揚。

2.4 氧化鋁輸送系統(tǒng)存在問題的原因分析

氧化鋁輸送采用空氣斜槽由流化床出料口輸送至斗式提升機(jī)，由斗提機(jī)提升至氧化鋁儲倉?？諝庑辈圯斔驮頌椋河晒娘L(fēng)機(jī)鼓入的高壓空氣經(jīng)過軟管從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入下槽體，空氣能通過透氣層向上槽體擴(kuò)散，被輸送的粉塵物料從進(jìn)料口進(jìn)入上槽體后，在透氣層上面被具有一定流速的氣流充滿粉粒之間的空隙而呈流態(tài)化。由于斜槽是傾斜布置的，流態(tài)化的粉狀物料便從高處向低處流動。因空氣斜槽是由長度為2 m的若干輸送單元組成，且每個斜槽的下槽體均有進(jìn)風(fēng)口，多個進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)量難以控制，過剩的風(fēng)量會導(dǎo)致斜槽內(nèi)部風(fēng)壓過大，致使粉塵從密封處飄逸。因斗提機(jī)與空氣斜槽連為一體，其密封欠佳也會出現(xiàn)氧化鋁粉塵外揚；風(fēng)量過小則會導(dǎo)致斜槽運輸不暢造成堵料，進(jìn)而導(dǎo)致斗提機(jī)跳停。

3 負(fù)壓密封技術(shù)改造措施

3.1 負(fù)壓密封技術(shù)改造原理

氧化鋁輸送系統(tǒng)、返灰系統(tǒng)的物料輸送均為負(fù)壓輸送原理，經(jīng)分析，其密封處粉塵飛揚的原因均為系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓不足所致，若能優(yōu)化系統(tǒng)的負(fù)壓狀態(tài)，則氧化鋁粉塵便不會外揚，并保持運行順暢。因氣態(tài)懸浮焙燒爐本體始終處于高負(fù)壓狀態(tài)，由此可利用該本體的負(fù)壓優(yōu)化氧化鋁輸送系統(tǒng)、返灰系統(tǒng)的狀態(tài)，實現(xiàn)氧化鋁輸送系統(tǒng)和返灰系統(tǒng)負(fù)壓狀態(tài)的穩(wěn)定。

具體實施思路為：在氧化鋁輸送空氣斜槽和返灰系統(tǒng)氣力提升泵上，就近與焙燒爐本體增加負(fù)壓連通管。因焙燒爐本體負(fù)壓高于空氣斜槽、氣力提升泵的負(fù)壓，根據(jù)氣力流動的伯努利方程可知，在空氣斜槽和氣力提升泵內(nèi)空氣必然會產(chǎn)生向焙燒爐本體的流動，直到兩者負(fù)壓一致。為方便控制負(fù)壓的大小，可在連通管上各加裝一個閥門，以方便開度調(diào)節(jié)。

3.2負(fù)壓管路改造方案

(1)在氣力提升泵頂部返灰管處，增加負(fù)壓管路至焙燒爐C04進(jìn)風(fēng)口，管徑為DN200。因C04進(jìn)風(fēng)口處壓力變送器顯示負(fù)壓值為-0.383 kPa，且無澆注料、耐火磚等內(nèi)襯，便于開孔，可以滿足施工要求。管道安裝如圖2所示。

圖2 氣力提升泵頂部至C04進(jìn)風(fēng)口管路安裝示意圖

(2)在氧化鋁輸送空氣斜槽與斗提機(jī)接口處，增加負(fù)壓管路至焙燒爐文丘里管，管徑為DN200。文丘里干燥機(jī)處也為負(fù)壓狀態(tài)，負(fù)壓值在-0.3 kPa左右，且無內(nèi)襯、距離氧化鋁輸送斜槽最近，便于施工，所用材料、施工成本最少。管道安裝如圖3所示。

圖3 空氣斜槽至文丘里管增加連通管

(3)在斗提機(jī)機(jī)殼增加負(fù)壓管路至焙燒爐文丘里管，管徑為DN200。為保證機(jī)殼密封效果，利用負(fù)壓密封技術(shù)使斗提機(jī)機(jī)殼內(nèi)也呈負(fù)壓狀態(tài)，使料斗在輸送過程中粉塵不充盈于機(jī)殼內(nèi)，粉塵能沿連通管路進(jìn)入文丘里干燥機(jī)，減少粉塵外揚。管路安裝如圖4所示。

圖4 斗提機(jī)機(jī)殼至文丘里管增加連通管

4 改造后系統(tǒng)的運行效果

4.1 觀感質(zhì)量效果

通過在氧化鋁輸送系統(tǒng)空氣斜槽、返灰系統(tǒng)氣力提升泵、斗提機(jī)機(jī)殼與焙燒爐負(fù)壓本體之間增加連通管后，氣態(tài)懸浮焙燒爐系統(tǒng)聯(lián)動試車一次通過?？諝庑辈勖芊馓帯饬μ嵘妹芊馓?、斗提機(jī)密封處沒有粉塵外揚；氧化鋁輸送系統(tǒng)、返灰系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有輸送不暢的現(xiàn)象發(fā)生。而且后期在氣態(tài)懸浮焙燒爐試生產(chǎn)過程中也運行穩(wěn)定，無粉塵飛揚、無輸送不暢等現(xiàn)象，大大提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性，減少了氧化鋁輸送系統(tǒng)、返灰系統(tǒng)設(shè)備故障率。

4.2 環(huán)保效益預(yù)估

改造后的氧化鋁輸送系統(tǒng)、返灰系統(tǒng)杜絕了粉塵外揚，通過采取負(fù)壓技術(shù)密封，氧化鋁粉塵均再次進(jìn)入生產(chǎn)流程，有效地降低了氧化鋁生產(chǎn)對周邊環(huán)境的污染，促進(jìn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估

通過采取負(fù)壓密封技術(shù)，優(yōu)化氧化鋁輸送空氣斜槽內(nèi)、返灰系統(tǒng)氣力提升泵內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，使斗提機(jī)機(jī)殼內(nèi)也處于負(fù)壓狀態(tài)?？梢员ＷC設(shè)備運行狀況穩(wěn)定，增加氧化鋁產(chǎn)量，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。同時，有效避免了粉塵飛揚，減少了日后生產(chǎn)運行中人工清掃或增加收塵設(shè)備的費用。

(1)人工清掃費用預(yù)估。氣態(tài)懸浮焙燒爐粉塵污染面積以目前正在生產(chǎn)的2臺焙燒爐日常污染面積估算約為2 000 m2，預(yù)計每日投入清掃工為2人，按勞務(wù)費250元/人預(yù)估，每年可節(jié)約費用18.25萬元。

(2)增加收塵設(shè)備費用預(yù)估。增加收塵設(shè)備的設(shè)備費用、施工費以及用電成本，以電機(jī)功率10 kW估算，每年的成本約為5萬元。

(3)進(jìn)行負(fù)壓管路改造，可以提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，降低檢修率，提高產(chǎn)量，其經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估每年在100萬元以上。

5 結(jié)語

(1)通過利用焙燒爐本體負(fù)壓，優(yōu)化其子系統(tǒng)氧化鋁輸送和返灰系統(tǒng)的運行負(fù)壓，對子系統(tǒng)的密封起到了很好的作用，解決了試車過程中粉塵外逸的問題。

(2)這次負(fù)壓管路的改造，成功實踐了負(fù)壓密封理論在氧化鋁設(shè)備試車過程中應(yīng)用的可行性，對同類設(shè)備的試車和生產(chǎn)運行有一定的借鑒作用。

(3)本次增加負(fù)壓管路的方案，因地制宜、操作簡單，具有很強(qiáng)的可操作性，可以作為提高氣態(tài)懸浮焙燒爐運行穩(wěn)定性的一種措施。

(4)經(jīng)過本次改造，有效避免了粉塵外揚，防止了粉塵對周邊環(huán)境的污染，是一種行之有效的環(huán)保措施。