CN105000582B - 一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氧化铝生产技术领域，特别涉及一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统及方法。实现本发明目的的焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，包括水蒸汽回收装置、主炉、悬浮分离换热器和换热装置。本发明系统回收了氢氧化铝焙烧过程中的结晶水和附着水，进行循环再利用，能够降低焙烧过程的电能和热能消耗，促进节能减排，增加了企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，特别涉及一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统及方法。
背景技术
据统计，2014年我国氧化铝产量已达4777万吨，稳居世界第一。以氢氧化铝中附着水6%~10%（质量比）计算，每生产1吨氧化铝，就要排掉0.629~0.703t吨的水，仅2014年就排放掉高达3300万吨的水。
使用传统的焙烧炉，在焙烧过程中，氢氧化铝中的附着水和结晶水转化为水蒸汽，连同换热后的燃烧烟气，作为废气直接排入大气，这样，不仅增加了焙烧过程产生的废气量，加大了动力消耗，而且还造成了水资源的巨大浪费，直接导致了氧化铝生产成本的增加。
因此，如何对回收焙烧过程氢氧化铝中的结晶水和附着水进行循环再利用，降低焙烧过程的电能和热能的消耗，节能减排，增加企业的经济效益，是每个氧化铝科技工作者面临的重要课题之一。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统及方法，目的是通过将氢氧化铝中的大部分结晶水连同附着水一起制备成为水蒸汽加以循环利用，提高水资源利用率，同时降低焙烧废气排放，减少动力消耗，提高企业的经济效益。
实现本发明目的的焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，包括水蒸汽回收装置、主炉、悬浮分离换热器和换热装置；
所述的水蒸汽回收装置的进料口与氢氧化铝给料装置连通，水蒸汽回收装置的出料口与主炉的进料口连通，主炉的出料口与悬浮分离换热器的进料口连通，悬浮分离换热器的粉体出口为出料口，气体出口与换热装置的进气口连通，换热装置的出气口与气体净化系统连通，悬浮分离换热器的蒸汽出口与水蒸汽回收装置的进汽口连通；所述的悬浮分离换热器和换热装置都还设有进水口和进水管道，所述的水蒸汽回收装置还设有蒸汽进口和第一蒸汽出口，换热装置顶部设有第二蒸汽出口。
其中，所述的水蒸汽回收装置是采用载流管将气固换热器、汽包、冷凝器和冷凝水罐连接在一起得到的装置，在汽包上设有安全阀，所述的气固换热器是板壳式换热器或管壳式换热器，其壳程为氢氧化铝通道，板程或管程为蒸汽通道。
所述的主炉主体为高径比为2.5~4.0的圆柱体，主炉底部为圆台体，圆台体的锥角为的60°~65°，主炉下方设有热源进口。
所述的悬浮分离换热器内部装有水冷壁。
所述的换热装置采用载流管将液固换热器、汽包、冷凝器 和冷凝水罐连接在一起，在汽包上设有安全阀，所述的液固换热器是板壳式换热器或管壳式，其壳程为氧化铝通道，板程或管程为软水通道。
采用上述焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统对水蒸汽回收的方法，按照以下步骤进行：
（1）将含有质量百分比6%附着水的氢氧化铝滤饼喂入水蒸汽回收装置内，同时向水蒸汽回收装置的蒸汽进口中通入600℃、0.5MPa的过热蒸汽，氢氧化铝滤饼与过热蒸汽在水蒸汽回收装置内进行换热达到平衡温度，过热蒸汽温度降为330℃，氢氧化铝脱除n个结晶水，其中2≤n≤3，脱除的n个结晶水连同附着水一起变为330℃的过热蒸汽，氢氧化铝在水蒸汽回收装置的停留时间为30~90s，每生产一吨氧化铝，产出330℃、0.5MPa的第一蒸汽0.45t，脱除n个结晶水的物料经水蒸汽回收装置出料口进入主炉；
（2）进入主炉的物料经1000℃~1050℃的高温焙烧，继续脱除剩余的结晶水并完成晶型转变，在主炉中停留4 ~40 s，焙烧好的氧化铝物料及含尘气体经主炉出料口进入悬浮分离换热器，悬浮分离换热器引入软水进行换热，并将氧化铝物料和600℃的高温含尘气体分离，其中氧化铝物料进入冷却系统冷却至80℃以下，即得氧化铝产品，高温含尘气体进入换热装置；
（3）中高温含尘气体进入换热装置的同时，换热装置引入软水，高温含尘气体与软水进行热交换达到平衡温度，使软水变成158℃、0.6MPa的第二蒸汽，158℃的含尘气体送入净化系统净化后排空，换热装置还收集含尘气体沉降下来的粉尘，即为热态的氧化铝产品，将其送入冷却系统中冷却。
其中，所述的过热蒸汽通入量按每生产1吨氧化铝2.60吨过热蒸汽计。
所述的第一蒸汽经减温加压后送入铝土矿溶出工序，所述的第二蒸汽送去蒸发、洗水加热等工序。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明中，氢氧化铝的结晶水和附着水在水蒸气回收装置中被回收，期间发生的反应是：
其中，每生产1吨氧化铝能够回收氢氧化铝中的两个结晶水，计0.352t第一蒸汽，能够全部回收氢氧化铝中的附着水，计0.098t第一蒸汽，共计0.45吨330℃的第一蒸汽。
同时，通过软水与换热器内温度为600℃的高温含尘气体换热，每生产1吨氧化铝，能够产生0.33吨158℃的第二蒸汽。
由于预先回收了水蒸汽，因此减少了焙烧过程中废气量，节省了焙烧的电能消耗和燃料消耗，每生产1吨氧化铝能够减少焙烧过程产生的废气0.56Nm3，折合节省5.3kW·h的电能和123.5MJ的热能。
综上所述，本发明回收了氢氧化铝焙烧过程中的结晶水和附着水，进行循环再利用，能够降低焙烧过程的电能和热能消耗，促进节能减排，增加了企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明的焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统结构示意图；
其中：1：水蒸汽回收装置；2：主炉；3：悬浮分离换热器；4：换热装置;
A：氢氧化铝滤饼；B：过热蒸汽；C：第一蒸汽：D：软水；E：热源；F：第二蒸汽；G：含尘气体；H：氧化铝产品。
具体实施方式
下面对本发明的实施例结合附图1加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。
如图1 所示，本实施例的焙烧氢氧化铝回收水蒸汽的系统，包括水蒸汽回收装置1、主炉2、悬浮分离换热器3和换热装置4；
所述的水蒸汽回收装置1的进料口与氢氧化铝给料装置连通，水蒸汽回收装置1的出料口与主炉2的进料口连通，主炉2的出料口与悬浮分离换热器3的进料口连通，悬浮分离换热器3的粉体出口为出料口，气体出口与换热装置4的进气口连通，换热装置4的出气口与气体净化系统连通，悬浮分离换热器3的蒸汽出口与水蒸汽回收装置1的进汽口连通；所述的悬浮分离换热器3和换热装置4都还设有进水口和进水管道，所述的水蒸汽回收装置1还设有蒸汽进口和第一蒸汽出口，换热装置4顶部设有第二蒸汽出口。
其中，所述的水蒸汽回收装置1是采用载流管将气固换热器、汽包、冷凝器和冷凝水罐连接在一起得到的装置，在汽包设有安全阀，所述的气固换热器是板壳式换热器或管壳式换热器，其壳程为氢氧化铝通道，板程或管程为蒸汽通道。
所述的主炉2主体为高径比为2.5~4.0的圆柱体，主炉底部为圆台体，圆台体的锥角为的60°~65°，主炉下方设有热源E进口。
所述的悬浮分离换热器3内部装有水冷壁。
所述的换热装置4采用载流管将液固换热器、汽包、冷凝器 和冷凝水罐连接在一起，在汽包上设有安全阀，所述的液固换热器是板壳式换热器或管壳式，其壳程为氧化铝通道，板程或管程为软水通道。
采用上述焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统对水蒸汽回收的方法，按照以下步骤进行：
（1）将含有质量百分比6%附着水的氢氧化铝滤饼A喂入水蒸汽回收装置1内，同时向水蒸汽回收装置的蒸汽进口中通入600℃、0.5MPa的过热蒸汽B，氢氧化铝滤饼A与过热蒸汽B在水蒸汽回收装置1内进行换热达到平衡温度，过热蒸汽B温度降为330℃，氢氧化铝脱除n个结晶水，其中2≤n≤3，脱除的n个结晶水连同附着水一起变为330℃的过热蒸汽，氢氧化铝在水蒸汽回收装置1的停留时间为30~90s，每生产一吨氧化铝，产出330℃、0.5MPa的第一蒸汽C0.45t，脱除n个结晶水的物料经水蒸汽回收装置1出料口进入主炉2；
（2）进入主炉2的物料经1000℃~1050℃的高温焙烧，继续脱除剩余的结晶水并完成晶型转变，在主炉2中停留4 ~40 s，焙烧好的氧化铝物料及含尘气体经主炉2出料口进入悬浮分离换热器3，悬浮分离换热器3引入软水D进行换热，并将氧化铝物料和600℃的高温含尘气体分离，其中氧化铝物料进入冷却系统冷却至80℃以下，即得氧化铝产品H，高温含尘气体进入换热装置4；
（3）中高温含尘气体进入换热装置4的同时，换热装置4引入软水D，高温含尘气体与软水D进行热交换达到平衡温度，使软水变成158℃、0.6MPa的第二蒸汽F，158℃的含尘气体G送入净化系统净化后排空，换热装置4还收集含尘气体沉降下来的粉尘，即为热态的氧化铝产品，将其送入冷却系统中冷却。
其中，所述的过热蒸汽B通入量按每生产1吨氧化铝2.60吨过热蒸汽计。
所述的第一蒸汽C经减温加压后送入铝土矿溶出工序，所述的第二蒸汽F送去蒸发、水洗加热工序。
Claims (8)
1.一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，其特征在于包括水蒸汽回收装置、主炉、悬浮分离换热器和换热装置；
所述的水蒸汽回收装置的进料口与氢氧化铝给料装置连通，水蒸汽回收装置的出料口与主炉的进料口连通，主炉的出料口与悬浮分离换热器的进料口连通，悬浮分离换热器的粉体出口为出料口，气体出口与换热装置的进气口连通，换热装置的出气口与气体净化系统连通，悬浮分离换热器的蒸汽出口与水蒸汽回收装置的进汽口连通；所述的悬浮分离换热器和换热装置都还设有进水口和进水管道，所述的水蒸汽回收装置还设有蒸汽进口和第一蒸汽出口，换热装置顶部设有第二蒸汽出口。
2.根据权利要求1所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，其特征在于所述的水蒸汽回收装置是采用载流管将气固换热器、汽包、冷凝器和冷凝水罐连接在一起得到的装置，在汽包上设有安全阀，所述的气固换热器是板壳式换热器或管壳式换热器，其壳程为氢氧化铝通道，板程或管程为蒸汽通道。
3.根据权利要求1所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，其特征在于所述的主炉主体为高径比为2.5~4.0圆柱体，主炉底部为圆台体，圆台体的锥角为的60°~65°，圆台体下方设有热源进口。
4.根据权利要求1所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，其特征在于所述的悬浮分离换热器内部装有水冷壁。
5.根据权利要求1所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统，其特征在于所述的换热装置采用载流管将液固换热器、汽包、冷凝器 和冷凝水罐连接在一起，在汽包上设有安全阀，所述的液固换热器是板壳式换热器或管壳式换热器，其壳程为氧化铝通道，板程或管程为软水通道。
6.采用如权利要求1所述的焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统对水蒸汽回收的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将含有质量百分比6%附着水的氢氧化铝滤饼喂入水蒸汽回收装置内，同时向水蒸汽回收装置的蒸汽进口中通入600℃、0.5MPa的过热蒸汽，氢氧化铝滤饼与过热蒸汽在水蒸汽回收装置内进行换热达到平衡温度，过热蒸汽温度降为330℃，氢氧化铝脱除n个结晶水，其中2≤n≤3，脱除的n个结晶水连同附着水一起变为330℃的过热蒸汽，氢氧化铝在水蒸汽回收装置的停留时间为30~90s，每生产一吨氧化铝，产出330℃、0.5MPa的第一蒸汽0.45t，脱除n个结晶水的物料经水蒸汽回收装置出料口进入主炉；
（2）进入主炉的物料经1000℃~1050℃的高温焙烧，继续脱除剩余的结晶水并完成晶型转变，在主炉中停留4 ~40 s，焙烧好的氧化铝物料及含尘气体经主炉出料口进入悬浮分离换热器，悬浮分离换热器引入软水进行换热，并将氧化铝物料和600℃的高温含尘气体分离，其中氧化铝物料进入冷却系统冷却至80℃以下，即得氧化铝产品，高温含尘气体进入换热装置；
（3）高温含尘气体进入换热装置的同时，换热装置引入软水，高温含尘气体与软水进行热交换达到平衡温度，使软水变成158℃、0.6MPa的第二蒸汽，158℃的含尘气体送入净化系统净化后排空，换热装置还收集含尘气体沉降下来的粉尘，即为热态的氧化铝产品，将其送入冷却系统中冷却。
7.根据权利要求6所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统对水蒸汽回收的方法，其特征在于所述的过热蒸汽通入量按每生产1吨氧化铝2.60吨过热蒸汽计。
8.根据权利要求6所述的一种焙烧氢氧化铝回收水蒸汽系统对水蒸汽回收的方法，其特征在于所述的第一蒸汽经减温加压后送入铝土矿溶出工序，所述的第二蒸汽送去蒸发、洗水加热工序。
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