CN102502744A - 结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统及方法 - Google Patents

结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发提供一种结晶铝盐的免结渣型、低能耗、多级差温流化焙烧系统及方法。该系统包括结晶铝盐低温焙烧系统、氧化铝高温成品焙烧系统、高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统和烟囱。该方法采用差温多次焙烧方法，将产气量大的低温焙烧烟气的出口温度降低，大大降低了烟气携带的显热；合理的能量梯级利用，将工艺系统输入的燃料化学能，最大限度的转化为系统有效的热量。本发明具有对结晶铝盐附着水含量的适应性强、系统调节性和稳定性好、产品纯度高、能耗低、低投资、占地面积小等明显的优点。

Description

结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统及方法
技术领域
本发明涉及一种结晶铝盐的免结渣型、低能耗、多级差温流化焙烧系统及方法，具体涉及一种流态化焙烧结晶铝盐制备工业氧化铝的多级、差温焙烧工艺系统及方法。所述的结晶铝盐可以包括六水结晶氯化铝、结晶硫酸铝、氢氧化铝等。
背景技术
我国为世界上最大的氧化铝生产国，但我国高品位铝土矿严重不足，已经严重影响了我国氧化铝工业的快速发展。我国是一个煤电大国，煤炭燃烧后产生大量高铝粉煤灰(Al2O3≥38wt％)，据统计每年高铝粉煤灰产量高达1亿吨，是一种十分重要的潜在铝土矿接替资源。粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，构成了对生态和环境的双重破坏。合理利用粉煤灰制备氧化铝，即可减少环境污染，又可弥补氧化铝消费的巨大缺口，经济、社会效益显著。近年来我国在粉煤灰综合利用研究与应用方面取得很大进展，但这些应用大多集中在低附加值的建材、筑路及回填等领域。如果不能将高铝粉煤灰的高附加值体现出来，显然是对资源的一种极大浪费。
针对我国铝土矿资源严重不足的现状，许多科研机构积极开展高铝粉煤灰综合利用生产氧化铝项目研究。对于活性较高的循环流化床粉煤灰，常采用直接与酸反应的方法制备氧化铝。专利CN101054192公开了一种由循环流化床粉煤灰制备结晶氯化铝的方法，未提出后续如何制备氧化铝工艺。专利CN101811711A、CN101811712A提出了一种由粉煤灰提取氧化铝的工艺方法，该工艺首先采用酸法处理，将粉煤灰在盐酸中溶出后依次经过沉降、蒸发结晶生成六水氯化铝，六水氯化铝颗粒通过回转窑或流化床焙烧分解成氧化铝和氯化氢气体。专利CN101486478A提出了一种用循环流化床粉煤灰制备超细氢氧化铝、氧化铝的方法，该工艺采用首先从粉煤灰中得到氢氧化铝晶体，再通过煅烧得到氧化铝。专利CN101117228提出一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，该工艺先将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结，生成的硫酸铝铵与氨气反应得到氢氧化铝晶体，氢氧化铝晶体焙烧得到氧化铝。上述工艺均未给出结晶铝盐具体煅烧工艺方法。结晶铝盐的焙烧过程中，由于结晶铝盐含有大量的结晶水，在升温脱水的过程中需要吸收大量的热能，产生相同产量的氧化铝是常规氢氧化铝晶体焙烧需要吸收热能的2倍以上。目前，采用回转窑作为结晶铝盐高温焙烧设备具有易于实现的优势，但工业化装置如采用回转窑有如下问题：结晶铝盐在低温200～300℃热分解需要吸收大量热量，而回转窑只能在窑头提供热源，这势必导致结晶铝盐在回转窑后部低温焙烧段吸热不够或受热不均匀，反应效率低。单位产品的热耗高，运行成本较高，经济性能较差。
工业化装置利用流态化焙烧炉处理结晶铝盐是一种趋势。流态化焙烧炉内气固接触良好，热、质传递快，生产效率高，产品活性高，质量好。但采用常规的氢氧化铝流态化焙烧系统进行结晶铝盐的焙烧和预热干燥时，存在如下技术难题：①结晶铝盐低温干燥需要吸收大量热量，因此若采用常规多级串联旋风回收余热作为预热单元，由于大量的结晶水集中放出，热能供给不足、不及时，物料持续低温状态，易出现结团、结渣现象出现，设备的连续运行性能较差。②在预热单元内，结晶铝盐分解释放的腐蚀性气体(如HCl、SO3)易冷凝发生露点腐蚀，给设备带来严重的腐蚀问题，材料要求较高。③结晶铝盐焙烧吸热量大而且分解产生大量的腐蚀性气体和水蒸汽，工业化中若采用常规的单流化床焙烧炉处理结晶铝盐，焙烧炉体积庞大，焙烧所需燃烧料量大，经济上不可行。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种结晶铝盐的免结渣型、低能耗、多级差温流化焙烧系统及方法，其采用多级差温、多次流化实现结晶铝盐干燥、焙烧及冷却一系列化学物理过程。
本发明所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其包括结晶铝盐低温焙烧系统、氧化铝高温成品焙烧系统、高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统和烟囱；
所述的结晶铝盐低温焙烧系统，其包括低温焙烧流化床本体，低温焙烧流化床本体底部连接低温焙烧流化床风室，低温焙烧流化床本体下部还与结晶铝盐料仓及给料装置固定连接，低温焙烧流化床本体顶部出口与第一旋风分离器上部一侧固定连接；低温焙烧流化床燃烧器安装在低温焙烧流化床风室前侧或低温焙烧流化床本体上；第一旋风分离器底部与第一回料装置一侧固定连接，第一回料装置另一侧与低温焙烧流化床本体下部固定连接；第一高效旋风分离器上部的一侧与第一旋风分离器顶部出口固定连接，第一高效旋风分离器顶部出口与第一空气预热器一侧连接，第一高效旋风分离器底部出口连接中间熟料仓；第一空气预热器另一侧连接第一布袋除尘器一侧；第一布袋除尘器底部也连接中间熟料仓；第一助燃风机与第一空气预热器空气入口连接，第一空气预热器空气出口与低温焙烧流化床风室连接；
所述的氧化铝高温成品焙烧系统，其包括氧化铝给料装置，氧化铝给料装置进料口与低温焙烧流化床本体和中间熟料仓均连接，氧化铝给料装置出料口与焙烧循环流出床本体下部固定连接；焙烧循环流出床本体底部连接焙烧循环流化床风室，焙烧循环流出床本体顶部出口还与第二旋风分离器上部一侧固定连接；焙烧循环流出床燃烧器安装在焙烧循环流化床风室前侧或焙烧循环流出床本体下部；第二旋风分离器底部与第二回料装置一侧固定连接，第二回料装置另一侧与焙烧循环流出床本体下部固定连接，第二回料装置分流管与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中多级错流沸腾冷却床热料入口连接；第二高效旋风分离器上部的一侧与第二旋风分离器顶部出口固定连接，第二高效旋风分离器顶部出口与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中余热锅炉烟气进口连接；
所述的高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统，其包括余热锅炉，余热锅炉烟气出口连接第二布袋除尘器一侧，第二布袋除尘器另一侧接第二空气预热器一侧，第二空气预热器另一侧连接第二碱洗塔底部，第二碱洗塔顶部与第二引风机入口连接，第二引风机出口接烟囱；第二助燃风机与第二空气预热器空气入口连接，第二空气预热器空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统中焙烧循环流化床风室连接；第二高效旋风分离器、余热锅炉和第二布袋除尘器底部均连接多级错流沸腾冷却床热料入口连接；冷却风机与多级错流沸腾冷却床底部连接，多级错流沸腾冷却床顶部空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统中焙烧循环流出床本体下部或余热锅炉入口连接。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的第一布袋除尘器另一侧接成品酸预热器一侧，成品酸预热器另一侧与酸气吸收系统连接，酸气吸收系统后连接第一碱洗塔底部，第一碱洗塔顶部与第一引风机入口连接，第一引风机出口接烟囱。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的结晶铝盐料仓及给料装置，结晶铝盐料仓为抗盐酸腐蚀材质制作，给料装置为皮带输送、抗腐蚀螺旋给料装置或气力输送给料装置。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的低温焙烧流化床本体外形上为单台圆形或方形设备，内部为多层沸腾流化床并行结构；所述的焙烧循环流出床本体外形上为单台圆形或方形设备，为常规循环流化床焙烧炉或悬浮态流化床焙烧炉，炉墙可为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的低温焙烧流化床燃烧器为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于低温焙烧流化床风室或沿低温焙烧流化床本体轴线高度方向布置若干层；所述的焙烧循环流出床燃烧器为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于焙烧循环流化床风室前侧或焙烧循环流出床本体下部。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的氧化铝给料装置为耐高温螺旋给料装置或气力输送给料装置；所述的余热锅炉形式上为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽；所述的第二回料装置为J型双向返料器，收集的氧化铝一部分送回焙烧循环流出床本体，一部分通过分流管去多级错流沸腾冷却床。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的多级错流沸腾冷却床内部设置有直立隔墙，限制物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的冷却风风室结构；多级错流沸腾冷却床顶部空气出口带有旋风式空气过滤器。
如上所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其所述的结晶铝盐包括六水结晶氯化铝、结晶硫酸铝或氢氧化铝；所述的结晶铝盐焙烧烟气后含腐蚀气体时，第一布袋除尘器为耐酸材质布袋除尘器；否者采用一般耐温型布袋除尘器；所述的成品酸预热器为酸-烟气换热器，为陶瓷预热器或聚四氟乙烯材质间接换热器。
本发明所述的一种采用上述系统的结晶铝盐免结渣型、多级差温流化焙烧方法，其按如下步骤进行：
(1)含水率为5％～12％的结晶铝盐通过结晶铝盐料仓及给料装置进入结晶铝盐低温焙烧系统低温焙烧脱除晶体所含全部水分：其中，在结晶铝盐低温焙烧系统内，环境空气经第一助燃风机增压后经过第一空气预热器加热到250～350℃送入低温焙烧流化床燃烧器；结晶铝盐颗粒通过结晶铝盐料仓及给料装置储存、给入低温焙烧流化床本体，结晶铝盐颗粒被床内烟气流化而脱水干燥，逐渐转化为Al2O3颗粒；当热空气所含热量不足以满足结晶铝盐升温脱水的过程中需要吸收大量的热能时，启动低温焙烧流化床燃烧器；低温焙烧流化床本体采用沸腾鼓泡床操作方式，减少物料的扬析量；温度在250～450℃以下并含有粉尘的低温干燥尾气从低温焙烧流化床本体顶部进入第一旋风分离器，采用第一旋风分离器将尾气中携带出的小粒径颗粒通过第一回料装置回送至低温焙烧流化床本体下部密相区内继续焙烧干燥，过滤后的尾气自第一旋风分离器进入第一高效旋风分离器进一步回收细小粉尘颗粒后进入第一空气预热器；采用空气预热器回收尾气显热，预热自第一助燃风机来的空气；尾气温度降至200℃左右后进入第一布袋除尘器；
(2)低温焙烧流化床本体内的粉料进入氧化铝高温成品焙烧系统高温煅烧使之成为合格产品：其中，在氧化铝高温成品焙烧系统内，环境空气经第二助燃风机增压后经过第二空气预热器预热到140～160℃送入焙烧循环流化床风室；焙烧循环流化床燃烧器喷入燃料，使焙烧循环流出床本体运行温度维持在700～1200℃；自低温焙烧流化床本体和中间熟料仓来的低温干燥粉料由氧化铝给料装置送入焙烧循环流出床本体内，粉料随气流上升，被焙烧转化成所需的Al2O3晶型；焙烧循环流出床本体采用快速床操作方式，将焙烧后的高温粉尘夹带离开床层，焙烧床出口烟气温度保持在700～1200℃，所得高物料浓度的高温焙烧烟气从焙烧循环流出床本体顶部进入第二旋风分离器，采用第二旋风分离器将烟气中携带出的大量粉尘通过第二回料装置回送至焙烧循环流出床本体下部，实现循环焙烧并逐渐转化为所需的Al2O3晶型；初除尘后的高温烟气自第二旋风分离器进入第二高效旋风分离器进一步回收细小粉尘颗粒后进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中的余热锅炉，将锅炉给水加热蒸发产生中低压饱和蒸汽用于工厂生产用气；
(3)氧化铝高温成品焙烧系统内的煅烧合格的Al2O3进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中，冷却后获得合格的工业氧化铝产品：其中，煅烧合格的Al2O3经第二回料装置、第二布袋除尘器、余热锅炉和第二高效旋风分离器底部收集管排入多级沸腾冷却床进行冷却；环境空气经冷却风机增压后送入多级错流沸腾冷却床作为流化介质；多级错流沸腾冷却床内部设置有直立隔墙，高温Al2O3由左向右运动，空气由下而上，整个装置内构成气固错流，并形成固体物料的多级冷却；自多级错流沸腾冷却床冷却后的Al2O3排料温度为70～90℃；冷却后的热空气作为焙烧循环流出床本体二次风或直接进入余热锅炉回收热量；
在氧化铝高温成品焙烧系统内，高温烟气温度经过余热锅炉降温后降至220℃以下进入第二布袋除尘器；烟气在第二布袋除尘器进一步除尘后被送入第二空气预热器，采用第二空气预热器回收烟气显热，预热自第二助燃风机来的环境空气；由于焙烧后产生的烟气中酸性气体含量较低，直接进入第二碱洗塔洗涤；洗涤后的烟气通过第二引风机后经由烟囱排放至大气，实现环保达标排放。
如上所述的一种结晶铝盐免结渣型、多级差温流化焙烧方法，其所述的尾气在第一布袋除尘器进一步除尘后被送入成品酸预热器进一步降温并预热自酸气吸收系统来的成品酸，预热后的热酸输入至前面的酸熔工序；尾气经过成品酸预热器后温度降为70～90℃，进入酸气吸收系统中捕集尾气中的大量的酸性气体并形成浓度为15～31wt％的成品酸；尾气经过酸气吸收系统后温度降至常温，直接进入第一碱洗塔洗涤；洗涤后的烟气通过第一引风机后经由烟囱排放至大气，实现环保达标排放。
本发明的效果在于：本发明解决了现有多级串联旋风预热结晶铝盐时，物料可能结团、酸低温露点腐蚀设备和单温焙烧流化床初次投资较大问题；合理的能量梯级利用使输入工艺系统中的能量最大限度地转化为有效能量；本发明具有对结晶铝盐附着水含量的适应性强、系统调节性和稳定性好、产品纯度高、能耗低、低投资、占地面积小等明显的优点。具体为：
(1)本发明将结晶铝盐焙烧过程采用多级流化、差温运行，上下游工序间完全独立运行，可做到互不干扰；
(2)低温焙烧流化床本体内部为多级关联沸腾床，在炉内提供多级补然火焰，各级分床独立控温运行，满足了结晶铝盐低温焙烧阶段大量吸热特性的需求，解决了铝盐由于大量的结晶水集中放出，热能供给不足、不及时，而出现结团、结渣的现象，该系统对结晶铝盐附着水分适应范围广；
(3)本发明能耗低：结晶铝盐干燥脱水分解过程产气量大，本发明采用差温多次焙烧方法，将产气量大的低温焙烧烟气的出口温度降低，大大降低了烟气携带的显热；合理的能量梯级利用，将工艺系统输入的燃料化学能，最大限度的转化为系统有效的热量。本发明对高、低温烟气和高温氧化铝颗粒均进行多级余热回收，实现能耗的最小化，尽可能的减少循环冷却水的消耗。
(4)氧化铝高温成品焙烧系统可以根据所需氧化铝品质调整焙烧循环流化床运行温度，改变产品晶型，得到合格要求的产品。
附图说明
图1为本发明所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统示意图。
图中：1.结晶铝盐料仓及给料装置；2.第一回料装置；3.低温焙烧流化床本体；4.第一旋风分离器；5.第一高效旋风分离器；6.第一助燃风机；7.第一空气预热器；8.第一布袋除尘器；9.成品酸预热器；10.酸气吸收系统；11.第一碱洗塔；12.烟囱；13.第一引风机；14.第二引风机；15.第二碱洗塔；16.第二空气预热器；17.第二旋风分离器；18.第二助燃风机；19.第二布袋除尘器；20.余热锅炉；21.第二高效旋风分离器；22.多级错流沸腾冷却床；23.冷却风机；24.第二回料装置；25.焙烧循环流化床风室；26.焙烧循环流化床燃烧器；27.焙烧循环流化床本体；28.氧化铝给料装置；29.中间熟料仓；30.低温焙烧流化床风室；31.低温焙烧流化床燃烧器；32.结晶铝盐低温焙烧系统；33.氧化铝高温成品焙烧系统；34.高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统及方法作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明所述一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统包括结晶铝盐低温焙烧系统32、氧化铝高温成品焙烧系统33、高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统34和烟囱12；
所述的结晶铝盐低温焙烧系统32，其包括低温焙烧流化床本体3，低温焙烧流化床本体3底部连接低温焙烧流化床风室30，低温焙烧流化床本体3下部还与结晶铝盐料仓及给料装置1固定连接，低温焙烧流化床本体3顶部出口与第一旋风分离器4上部一侧固定连接。低温焙烧流化床燃烧器31安装在低温焙烧流化床风室30前侧或低温焙烧流化床本体3上。第一旋风分离器4底部与第一回料装置2一侧固定连接，第一回料装置2另一侧与低温焙烧流化床本体3下部固定连接。第一高效旋风分离器5上部的一侧与第一旋风分离器4顶部出口固定连接，第一高效旋风分离器5顶部出口与第一空气预热器7一侧连接，第一高效旋风分离器5底部出口连接中间熟料仓29。第一空气预热器7另一侧连接第一布袋除尘器8一侧。第一布袋除尘器8底部也连接中间熟料仓29。第一助燃风机6与第一空气预热器7空气入口连接，第一空气预热器7空气出口与低温焙烧流化床风室30连接。第一布袋除尘器8另一侧接成品酸预热器9一侧，成品酸预热器9另一侧与酸气吸收系统10连接，酸气吸收系统10后连接第一碱洗塔11底部，第一碱洗塔11顶部与第一引风机13入口连接，第一引风机13出口接烟囱12。
所述的氧化铝高温成品焙烧系统33，其包括氧化铝给料装置28，氧化铝给料装置28进料口与低温焙烧流化床本体3和中间熟料仓29均连接，氧化铝给料装置28出料口与焙烧循环流出床本体27下部固定连接。焙烧循环流出床本体27底部连接焙烧循环流化床风室25，焙烧循环流出床本体27顶部出口还与第二旋风分离器17上部一侧固定连接。焙烧循环流出床燃烧器26安装在焙烧循环流化床风室25前侧或焙烧循环流出床本体27下部。第二旋风分离器17底部与第二回料装置24一侧固定连接，第二回料装置24另一侧与焙烧循环流出床本体27下部固定连接，第二回料装置24分流管与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统34中多级错流沸腾冷却床22热料入口连接。第二高效旋风分离器21上部的一侧与第二旋风分离器17顶部出口固定连接，第二高效旋风分离器21顶部出口与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统34中余热锅炉20烟气进口连接。
所述的高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统34，其包括余热锅炉20，余热锅炉20烟气出口连接第二布袋除尘器19一侧，第二布袋除尘器19另一侧接第二空气预热器16一侧，第二空气预热器16另一侧连接第二碱洗塔15底部，第二碱洗塔15顶部与第二引风机14入口连接，第二引风机14出口接烟囱12。第二助燃风机18与第二空气预热器16空气入口连接，第二空气预热器16空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统33中焙烧循环流化床风室25连接。第二高效旋风分离器21、余热锅炉20和第二布袋除尘器19底部均连接多级错流沸腾冷却床22热料入口连接。冷却风机23与多级错流沸腾冷却床22底部连接，多级错流沸腾冷却床22顶部空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统33中焙烧循环流出床本体27下部或余热锅炉20入口连接。
上述的结晶铝盐料仓及给料装置1，结晶铝盐料仓为抗盐酸腐蚀材质制作，给料装置为皮带输送、抗腐蚀螺旋给料装置或气力输送给料装置。
上述的低温焙烧流化床本体3外形上为单台圆形或方形设备，内部为多层沸腾流化床并行结构。
上述的焙烧循环流出床本体27外形上为单台圆形或方形设备，可设计为常规循环流化床焙烧炉或悬浮态流化床焙烧炉，炉墙可为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。
上述的低温焙烧流化床燃烧器31为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于低温焙烧流化床风室30或沿低温焙烧流化床本体3轴线高度方向布置若干层。
上述的焙烧循环流出床燃烧器26为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于焙烧循环流化床风室25前侧或焙烧循环流出床本体27下部。
上述的氧化铝给料装置28为耐高温螺旋给料装置或气力输送给料装置。
上述的余热锅炉20形式上为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽。
上述的第二回料装置24为J型双向返料器，收集的氧化铝一部分送回焙烧循环流出床本体27，一部分通过分流管去多级错流沸腾冷却床22。
上述的多级错流沸腾冷却床22内部设置有直立隔墙，限制物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的冷却风风室结构；多级错流沸腾冷却床22顶部空气出口带有旋风式空气过滤器。
上述第一布袋除尘器8为耐酸材质布袋除尘器。
上述的成品酸预热器9为酸-烟气换热器，为陶瓷预热器或聚四氟乙烯材质间接换热器。
焙烧结晶铝盐为六水结晶氯化铝或结晶硫酸铝时，本发明所述的结晶铝盐免结渣型、多级差温流化焙烧方法按如下步骤进行：
(1)含水率为5％～12％的结晶铝盐通过结晶铝盐料仓及给料装置1进入结晶铝盐低温焙烧系统32低温焙烧脱除晶体所含全部水分：
其中，在结晶铝盐低温焙烧系统32内，环境空气经第一助燃风机6增压后经过第一空气预热器7加热到250～350℃送入低温焙烧流化床燃烧器31；结晶铝盐颗粒通过结晶铝盐料仓及给料装置1储存、给入低温焙烧流化床本体3，结晶铝盐颗粒被床内烟气流化而脱水干燥，逐渐转化为Al2O3颗粒；当热空气所含热量不足以满足结晶铝盐升温脱水的过程中需要吸收大量的热能时，启动低温焙烧流化床燃烧器31；低温焙烧流化床本体3采用沸腾鼓泡床操作方式，减少物料的扬析量；温度在250～450℃以下并含有粉尘的低温干燥尾气从低温焙烧流化床本体3顶部进入第一旋风分离器4，采用第一旋风分离器4将尾气中携带出的小粒径颗粒通过第一回料装置2回送至低温焙烧流化床本体3下部密相区内继续焙烧干燥，过滤后的尾气自第一旋风分离器4进入第一高效旋风分离器5进一步回收细小粉尘颗粒后进入第一空气预热器7；采用空气预热器7回收尾气显热，预热自第一助燃风机6来的空气；尾气温度降至200℃左右后进入第一布袋除尘器8。尾气在第一布袋除尘器8进一步除尘后被送入成品酸预热器9进一步降温并预热自酸气吸收系统10来的成品酸，预热后的热酸输入至前面的酸熔工序；尾气经过成品酸预热器9后温度降为80℃左右，进入酸气吸收系统10中捕集尾气中的大量的酸性气体并形成浓度为15～31wt％的成品酸；尾气经过酸气吸收系统10后温度降至常温，直接进入第一碱洗塔11洗涤；洗涤后的烟气通过第一引风机13后经由烟囱12排放至大气，实现环保达标排放。
(2)低温焙烧流化床本体3内的粉料进入氧化铝高温成品焙烧系统33高温煅烧使之成为合格产品：
其中，在氧化铝高温成品焙烧系统33内，环境空气经第二助燃风机18增压后经过第二空气预热器16预热到140～160℃送入焙烧循环流化床风室25；焙烧循环流化床燃烧器26喷入燃料，使焙烧循环流出床本体27运行温度维持在700～1200℃；自低温焙烧流化床本体3和中间熟料仓29来的低温干燥粉料由氧化铝给料装置28送入焙烧循环流出床本体27内，粉料随气流上升，被焙烧转化成所需的Al2O3晶型；焙烧循环流出床本体27采用快速床操作方式，将焙烧后的高温粉尘夹带离开床层，焙烧床出口烟气温度保持在700～1200℃，所得高物料浓度的高温焙烧烟气从焙烧循环流出床本体27顶部进入第二旋风分离器17，采用第二旋风分离器17将烟气中携带出的大量粉尘通过第二回料装置24回送至焙烧循环流出床本体27下部，实现循环焙烧并逐渐转化为所需的Al2O3晶型；初除尘后的高温烟气自第二旋风分离器17进入第二高效旋风分离器21进一步回收细小粉尘颗粒后进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中的余热锅炉20，将锅炉给水加热蒸发产生中低压饱和蒸汽用于工厂生产用气。
(3)氧化铝高温成品焙烧系统33内的煅烧合格的Al2O3进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统34中，冷却后获得合格的工业氧化铝产品，其中Al2O3的含量为98.8wt％：
其中，煅烧合格的Al2O3经第二回料装置24、第二布袋除尘器19、余热锅炉20和第二高效旋风分离器21底部收集管排入多级沸腾冷却床22进行冷却；环境空气经冷却风机23增压后送入多级错流沸腾冷却床22作为流化介质；多级错流沸腾冷却床22内部设置有直立隔墙，高温Al2O3由左向右运动，空气由下而上，整个装置内构成气固错流，并形成固体物料的多级冷却；自多级错流沸腾冷却床22冷却后的Al2O3排料温度为80℃左右；冷却后的热空气作为焙烧循环流出床本体27二次风或直接进入余热锅炉20回收热量。
在氧化铝高温成品焙烧系统33内，高温烟气温度经过余热锅炉20降温后降至200℃左右进入第二布袋除尘器19；烟气在第二布袋除尘器19进一步除尘后被送入第二空气预热器16，采用第二空气预热器16回收烟气显热，预热自第二助燃风机16来的环境空气；由于焙烧后产生的烟气中酸性气体含量较低，直接进入第二碱洗塔5洗涤；洗涤后的烟气通过第二引风机14后经由烟囱12排放至大气，实现环保达标排放。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，若焙烧结晶铝盐为结晶氢氧化铝时，取消系统中的成品酸预热器9、酸气吸收系统10、第一碱洗塔11和第二碱洗塔15。第一布袋除尘器8为常规耐温型布袋除尘器。离开第一布袋除尘器8、第二布袋除尘器19后的烟气温度为130～150℃。其它组成、连接方式与实施例1相同。
本发明中各级分床独立控温运行，满足了结晶铝盐低温焙烧阶段大量吸热特性的需求，解决了铝盐在低温焙烧阶段极易结渣、结块的难题；同时，焙烧工艺能耗低：①结晶铝盐分解产气量大，采用差温多次焙烧方法，将产气量大的低温焙烧烟气的出口温度降低，将大大降低了烟气携带的显热；②合理的能量梯级利用，将工艺系统输入的燃料化学能，最大限度的转化为系统有效的热量。本发明具有解决现有多级串联旋风预热结晶铝盐时，物料可能结团和酸低温露点腐蚀设备的问题；以及单温焙烧流化床初次投资较大问题。对结晶铝盐附着水含量的适应性强、系统调节性和稳定性好、产品纯度高、能耗低、低投资、占地面积小等明显的优点。

Claims (10)

1.一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：该系统包括结晶铝盐低温焙烧系统(32)、氧化铝高温成品焙烧系统(33)、高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统(34)和烟囱(12)；
所述的结晶铝盐低温焙烧系统(32)，其包括低温焙烧流化床本体(3)，低温焙烧流化床本体(3)底部连接低温焙烧流化床风室(30)，低温焙烧流化床本体(3)下部还与结晶铝盐料仓及给料装置(1)固定连接，低温焙烧流化床本体(3)顶部出口与第一旋风分离器(4)上部一侧固定连接；低温焙烧流化床燃烧器(31)安装在低温焙烧流化床风室(30)前侧或低温焙烧流化床本体(3)上；第一旋风分离器(4)底部与第一回料装置(2)一侧固定连接，第一回料装置(2)另一侧与低温焙烧流化床本体(3)下部固定连接；第一高效旋风分离器(5)上部的一侧与第一旋风分离器(4)顶部出口固定连接，第一高效旋风分离器(5)顶部出口与第一空气预热器(7)一侧连接，第一高效旋风分离器(5)底部出口连接中间熟料仓(29)；第一空气预热器(7)另一侧连接第一布袋除尘器(8)一侧；第一布袋除尘器(8)底部也连接中间熟料仓(29)；第一助燃风机(6)与第一空气预热器(7)空气入口连接，第一空气预热器(7)空气出口与低温焙烧流化床风室(30)连接；
所述的氧化铝高温成品焙烧系统(33)，其包括氧化铝给料装置(28)，氧化铝给料装置(28)进料口与低温焙烧流化床本体(3)和中间熟料仓(29)均连接，氧化铝给料装置(28)出料口与焙烧循环流出床本体(27)下部固定连接；焙烧循环流出床本体(27)底部连接焙烧循环流化床风室(25)，焙烧循环流出床本体(27)顶部出口还与第二旋风分离器(17)上部一侧固定连接；焙烧循环流出床燃烧器(26)安装在焙烧循环流化床风室(25)前侧或焙烧循环流出床本体(27)下部；第二旋风分离器(17)底部与第二回料装置(24)一侧固定连接，第二回料装置(24)另一侧与焙烧循环流出床本体(27)下部固定连接，第二回料装置(24)分流管与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统(34)中多级错流沸腾冷却床(22)热料入口连接；第二高效旋风分离器(21)上部的一侧与第二旋风分离器(17)顶部出口固定连接，第二高效旋风分离器(21)顶部出口与高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统(34)中余热锅炉(20)烟气进口连接；
所述的高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统(34)，其包括余热锅炉(20)，余热锅炉(20)烟气出口连接第二布袋除尘器(19)一侧，第二布袋除尘器(19)另一侧接第二空气预热器(16)一侧，第二空气预热器(16)另一侧连接第二碱洗塔(15)底部，第二碱洗塔(15)顶部与第二引风机(14)入口连接，第二引风机(14)出口接烟囱(12)；第二助燃风机(18)与第二空气预热器(16)空气入口连接，第二空气预热器(16)空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统(33)中焙烧循环流化床风室(25)连接；第二高效旋风分离器(21)、余热锅炉(20)和第二布袋除尘器(19)底部均连接多级错流沸腾冷却床(22)热料入口连接；冷却风机(23)与多级错流沸腾冷却床(22)底部连接，多级错流沸腾冷却床(22)顶部空气出口与氧化铝高温成品焙烧系统(33)中焙烧循环流出床本体(27)下部或余热锅炉(20)入口连接。
2.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的第一布袋除尘器(8)另一侧接成品酸预热器(9)一侧，成品酸预热器(9)另一侧与酸气吸收系统(10)连接，酸气吸收系统(10)后连接第一碱洗塔(11)底部，第一碱洗塔(11)顶部与第一引风机(13)入口连接，第一引风机(13)出口接烟囱(12)。
3.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的结晶铝盐料仓及给料装置(1)，结晶铝盐料仓为抗盐酸腐蚀材质制作，给料装置为皮带输送、抗腐蚀螺旋给料装置或气力输送给料装置。
4.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的低温焙烧流化床本体(3)外形上为单台圆形或方形设备，内部为多层沸腾流化床并行结构；所述的焙烧循环流出床本体(27)外形上为单台圆形或方形设备，为常规循环流化床焙烧炉或悬浮态流化床焙烧炉，炉墙可为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。
5.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的低温焙烧流化床燃烧器(31)为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于低温焙烧流化床风室(30)或沿低温焙烧流化床本体(3)轴线高度方向布置若干层；所述的焙烧循环流出床燃烧器(26)为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器，布置于焙烧循环流化床风室(25)前侧或焙烧循环流出床本体(27)下部。
6.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的氧化铝给料装置(28)为耐高温螺旋给料装置或气力输送给料装置；所述的余热锅炉(20)形式上为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽；所述的第二回料装置(24)为J型双向返料器，收集的氧化铝一部分送回焙烧循环流出床本体(27)，一部分通过分流管去多级错流沸腾冷却床(22)。
7.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的多级错流沸腾冷却床(22)内部设置有直立隔墙，限制物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的冷却风风室结构；多级错流沸腾冷却床(22)顶部空气出口带有旋风式空气过滤器。
8.如权利要求1所述的一种结晶铝盐的免结渣型、多级差温流化焙烧系统，其特征在于：所述的结晶铝盐包括六水结晶氯化铝、结晶硫酸铝或氢氧化铝；所述的结晶铝盐焙烧烟气后含腐蚀气体时，第一布袋除尘器(8)为耐酸材质布袋除尘器；或者采用一般耐温型布袋除尘器；所述的成品酸预热器(9)为酸-烟气换热器，为陶瓷预热器或聚四氟乙烯材质间接换热器。
9.一种采用权利要求1～8所述任意一种系统的结晶铝盐免结渣型、多级差温流化焙烧方法，其特征在于：该方法按如下步骤进行：
(1)含水率为5％～12％的结晶铝盐通过结晶铝盐料仓及给料装置(1)进入结晶铝盐低温焙烧系统(32)低温焙烧脱除晶体所含全部水分：
其中，在结晶铝盐低温焙烧系统(32)内，环境空气经第一助燃风机(6)增压后经过第一空气预热器(7)加热到250～350℃送入低温焙烧流化床燃烧器(31)；结晶铝盐颗粒通过结晶铝盐料仓及给料装置(1)储存、给入低温焙烧流化床本体(3)，结晶铝盐颗粒被床内烟气流化而脱水干燥，逐渐转化为Al2O3颗粒；当热空气所含热量不足以满足结晶铝盐升温脱水的过程中需要吸收大量的热能时，启动低温焙烧流化床燃烧器(31)；低温焙烧流化床本体(3)采用沸腾鼓泡床操作方式，减少物料的扬析量；温度在250～450℃以下并含有粉尘的低温干燥尾气从低温焙烧流化床本体(3)顶部进入第一旋风分离器(4)，采用第一旋风分离器(4)将尾气中携带出的小粒径颗粒通过第一回料装置(2)回送至低温焙烧流化床本体(3)下部密相区内继续焙烧干燥，过滤后的尾气自第一旋风分离器(4)进入第一高效旋风分离器(5)进一步回收细小粉尘颗粒后进入第一空气预热器(7)；采用空气预热器(7)回收尾气显热，预热自第一助燃风机(6)来的空气；尾气温度降至200℃左右后进入第一布袋除尘器(8)；
(2)低温焙烧流化床本体(3)内的粉料进入氧化铝高温成品焙烧系统(33)高温煅烧使之成为合格产品：
其中，在氧化铝高温成品焙烧系统(33)内，环境空气经第二助燃风机(18)增压后经过第二空气预热器(16)预热到140～160℃送入焙烧循环流化床风室(25)；焙烧循环流化床燃烧器(26)喷入燃料，使焙烧循环流出床本体(27)运行温度维持在700～1200℃；自低温焙烧流化床本体(3)和中间熟料仓(29)来的低温干燥粉料由氧化铝给料装置(28)送入焙烧循环流出床本体(27)内，粉料随气流上升，被焙烧转化成所需的Al2O3晶型；焙烧循环流出床本体(27)采用快速床操作方式，将焙烧后的高温粉尘夹带离开床层，焙烧床出口烟气温度保持在700～1200℃，所得高物料浓度的高温焙烧烟气从焙烧循环流出床本体(27)顶部进入第二旋风分离器(17)，采用第二旋风分离器(17)将烟气中携带出的大量粉尘通过第二回料装置(24)回送至焙烧循环流出床本体(27)下部，实现循环焙烧并逐渐转化为所需的Al2O3晶型；初除尘后的高温烟气自第二旋风分离器(17)进入第二高效旋风分离器(21)进一步回收细小粉尘颗粒后进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统中的余热锅炉(20)，将锅炉给水加热蒸发产生中低压饱和蒸汽用于工厂生产用气；
(3)氧化铝高温成品焙烧系统(33)内的煅烧合格的Al2O3进入高温氧化铝多级流化冷却及热量回收系统(34)中，冷却后获得合格的工业氧化铝产品：
其中，煅烧合格的Al2O3经第二回料装置(24)、第二布袋除尘器(19)、余热锅炉(20)和第二高效旋风分离器(21)底部收集管排入多级沸腾冷却床(22)进行冷却；环境空气经冷却风机(23)增压后送入多级错流沸腾冷却床(22)作为流化介质；多级错流沸腾冷却床(22)内部设置有直立隔墙，高温Al2O3由左向右运动，空气由下而上，整个装置内构成气固错流，并形成固体物料的多级冷却；自多级错流沸腾冷却床(22)冷却后的Al2O3排料温度为70～90℃；冷却后的热空气作为焙烧循环流出床本体(27)二次风或直接进入余热锅炉(20)回收热量；
在氧化铝高温成品焙烧系统(33)内，高温烟气温度经过余热锅炉(20)降温后降至220℃以下进入第二布袋除尘器(19)；烟气在第二布袋除尘器(19)进一步除尘后被送入第二空气预热器(16)，采用第二空气预热器(16)回收烟气显热，预热自第二助燃风机(16)来的环境空气；由于焙烧后产生的烟气中酸性气体含量较低，直接进入第二碱洗塔(15)洗涤；洗涤后的烟气通过第二引风机(14)后经由烟囱(12)排放至大气，实现环保达标排放。
10.如权利要求9所述的一种结晶铝盐免结渣型、多级差温流化焙烧方法，其特征在于：所述的尾气在第一布袋除尘器(8)进一步除尘后被送入成品酸预热器(9)进一步降温并预热自酸气吸收系统(10)来的成品酸，预热后的热酸输入至前面的酸熔工序；尾气经过成品酸预热器(9)后温度降为70～90℃，进入酸气吸收系统(10)中捕集尾气中的大量的酸性气体并形成浓度为15～31wt％的成品酸；尾气经过酸气吸收系统(10)后温度降至常温，直接进入第一碱洗塔(11)洗涤；洗涤后的烟气通过第一引风机(13)后经由烟囱(12)排放至大气，实现环保达标排放。
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