CN110316748A - 一种焙烧系统及生产α-氧化铝的方法 - Google Patents

Abstract

一种焙烧系统及生产α‑氧化铝的方法，属于氧化铝焙烧系统技术领域。特征在于：所述的焙烧装置包括流化床焙烧炉（14），预热装置与流化床焙烧炉（14）的进料管（35）相连通，冷却装置与流化床焙烧炉（14）的出料管（43）相连通，流化床焙烧炉（14）内设置有停留槽（44），停留槽（44）设置在流化床焙烧炉（14）的进料管（35）和出料管（43）之间，停留槽（44）内沿物料流动方向间隔设置有多个隔板（45），并将停留槽（44）分隔成多个上侧敞口的停留仓，流化床焙烧炉（14）底部的流化风分布装置同时与多个停留仓相连通。本焙烧系统的实现了预期的停留时间目标；本生产α‑氧化铝的方法实现α‑氧化铝转化率在5%~95%范围内可调可控。

Description

一种焙烧系统及生产α-氧化铝的方法

技术领域

一种焙烧系统及生产α-氧化铝的方法，属于氧化铝焙烧系统技术领域。

背景技术

氢氧化铝的焙烧过程是氧化铝生产过程中的最后一道工序，是决定氧化铝的产量、质量和生产过程能耗及污染物排放的重要环节。目前我国氢氧化铝焙烧技术广泛采用丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧技术。在气态悬浮焙烧炉内，天然气或煤气与预热到700~1000℃空气燃烧产生高温烟气，高温烟气加热氢氧化铝物料，使其完成脱水和部分晶相转变的过程，生成氧化铝，氧化铝经过多级的冷却最终成为合格的氧化铝产品。气态悬浮焙烧技术具有产能高、启停方便、产品质量好等优势。氢氧化铝的焙烧工艺经历了传统回转窑工艺，改进回转窑工艺和流态化焙烧工艺三个发展阶段。流态化焙烧工艺与回转窑相比有明显优势：热效率高、热耗低；产品质量好；投资少；设备简单、寿命长、维修费用低；对环境污染低。流态化装置在氧化铝生产中迅速得到广泛应用。

随着非冶金用途氧化铝产品的市场容量扩大，针对特定要求氧化铝产品的需求量也逐年增加，对于α-氧化铝转化率在40~70%的特定产品，采用目前的循环流化床焙烧炉或者气态悬浮焙烧炉这两种流态化焙烧炉均无法实现生产目标，亟需有新的装置发明才能满足产品需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够精确控制停留时间，以保证特定产品转化率的焙烧系统及生产α-氧化铝的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该焙烧系统，包括依次相连的预热装置、焙烧装置以及冷却装置，其特征在于：所述的焙烧装置包括流化床焙烧炉，预热装置与流化床焙烧炉的进料管相连通，冷却装置与流化床焙烧炉的出料管相连通，流化床焙烧炉内设置有停留槽，停留槽设置在流化床焙烧炉的进料管和出料管之间，停留槽内沿物料流动方向间隔设置有多个隔板，并将停留槽分隔成多个上侧敞口的停留仓，流化床焙烧炉底部的流化风分布装置同时与多个停留仓相连通。

优选的，每个所述的停留仓的底部均间隔设置有多个风帽，每个风帽均与流化风分布装置相连通。

优选的，所述的焙烧装置还包括加热炉，加热炉的输入口与预热装置相连通，加热炉的输出口与进料管相连通。

优选的，所述的预热装置包括一级预热器和二级预热器，一级预热器的出料口与二级预热器的进料口相连通，二级预热器的出料口与流化床焙烧炉的进料管相连通，二级预热器的进气口与流化床焙烧炉的出风筒相连通，二级预热器的出气口与一级预热器的进气口相连通。

优选的，所述的冷却装置包括串联设置的风冷装置和水冷装置，流化床焙烧炉的出料管与风冷装置相连通，水冷装置上连接有物料输出管。

优选的，所述的风冷装置包括风冷却器，风冷却器串联设置有多级，风冷却器连接有冷却器风机。

优选的，所述的水冷装置为流化床冷却器，流化床冷却器内设置有换热盘管，换热盘管的进水口连接有循环水泵。

优选的，所述的流化床焙烧炉的出料管在高度方向上间隔设置有两根。

一种利用上述焙烧系统来生产α-氧化铝的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）称量好的物料氢氧化铝送入预热装置内完成物理水的脱除，然后升温至650~750℃，并部分脱除结晶水；

步骤2）预热后的物料进入到流化床焙烧炉内焙烧，焙烧温度为1150~1250℃，焙烧时间为1.5~2h；

步骤3）焙烧后的物料经冷却装置内冷却，得到α-氧化铝。

优选的，步骤2）中所述的预热后的物料送入加热炉内，并在加热炉内悬浮状态经过10~20s加热到1200~1300℃，然后再将物料送入流化床焙烧炉内。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、本焙烧系统的预热装置能够对物料预热，焙烧装置能够使物料快速到达焙烧的温度，冷却装置能够对焙烧后的物料冷却，从而生产出合格产品，停留槽内通过隔板分隔成多个停留仓，物料在停留槽内部以分仓溢流方式进行逐仓前进，从而实现预期的停留时间目标，可以用于α-氧化铝转化率可控的焙烧系统，实现α-氧化铝转化率在5%~95%范围内可调可控，通过针对性系统设计可以适用于杂质少无熔融态出现的粉体焙烧行业。

2、每个停留仓底部均设置有多个风帽，使每个停留仓内的物料均处于动态流动状态，使物料以溢流的方式流至下一停留仓内，保证了物料焙烧均匀。

3、加热炉能够使物料快速升温至指定温度，流化床焙烧炉能够对升温后的物料进行长时间的保温焙烧，产品的转化率高，且转化稳定。

4、通过两级的预热器，使物料在预热器内升温并部分脱除结晶水。

5、通过风冷却装置和水冷却装置实现对物料的逐步冷却，避免物料冷却过程中发晶相转变。

6、通过设置多根高度不同的出料管，实现物料停留时间分段控制的目标，扩大设备的适用范围。

7、本生产α-氧化铝的方法采用热效率最高的流态化焙烧技术，实现产品指标控制需要的焙烧温度和晶型转化时间可控可调的目的，从而实现投资最省、效率最高、指标可调可控的目标，实现α-氧化铝转化率在5%~95%范围内可调可控，通过针对性系统设计可以适用于杂质少无熔融态出现的粉体焙烧行业。

8、物料在加热炉内迅速加热至1200~1300℃，能够避免生产的α-氧化铝纯度低的问题，进一步提高了α-氧化铝的转化率。

附图说明

图1为焙烧系统的结构示意图。

图2为流化床焙烧炉的主视示意图。

图3为图2中A-A方向的剖视示意图。

图4为停留槽的主视剖视示意图。

图中：1、皮带秤 2、喂料机 3、干燥器 4、干燥器分离器 5、旋风除尘器 6、布袋除尘器 7、排风机 8、烟囱 9、一级预热器 10、二级预热器 11、加热炉分离器 12、加热炉 13、焙烧炉分离器 14、流化床焙烧炉 15、四级风冷却器 16、三级风冷却器 17、二级风冷却器18、一级风冷却器 19、风冷却器除尘器 20、流化床冷却器除尘器 21、流化床冷却器 22、循环水泵 23、流化床冷却器风机 24、风冷却器风机 25、焙烧炉流化风机 26、加压风机 27、分离器卸料阀 28、焙烧炉卸料阀 29、风箱 30、物料输出管 31、进水管 32、回水管 33、出风筒 34、焙烧炉主体 35、进料管 36、弹簧吊架 37、风帽 38、布风管 39、人孔 40、燃气喷枪 41、温度探头 42、压力探头 43、出料管 44、停留槽 45、隔板。

具体实施方式

图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。

一种焙烧系统，包括依次相连的预热装置、焙烧装置以及冷却装置，焙烧装置包括流化床焙烧炉14，预热装置与流化床焙烧炉14的进料管35相连通，冷却装置与流化床焙烧炉14的出料管43相连通，流化床焙烧炉14内设置有停留槽44，停留槽44设置在流化床焙烧炉14的进料管35和出料管43之间，停留槽44内沿物料流动方向间隔设置有多个隔板45，并将停留槽44分隔成多个上侧敞口的停留仓，流化床焙烧炉14底部的流化风分布装置同时与多个停留仓相连通。本焙烧系统的预热装置能够对物料预热，焙烧装置能够使物料快速到达焙烧的温度，冷却装置能够对焙烧后的物料冷却，从而生产出合格产品，停留槽44内通过隔板45分隔成多个停留仓，物料在停留槽44内部以分仓溢流方式进行逐仓前进，从而实现预期的停留时间目标，可以用于α-氧化铝转化率可控的焙烧系统，实现α-氧化铝转化率在5%~95%范围内可调可控，通过针对性系统设计可以适用于杂质少无熔融态出现的粉体焙烧行业。下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

具体的：如图1所示：预热装置的输入端设置有计量装置，计量装置为皮带秤1，皮带秤1水平设置，皮带秤1与预热装置的输入端之间设置有喂料机2，在本实施例中，喂料机2为螺旋喂料机，喂料机2的输入端与皮带秤1的输出端相连通，喂料机2的输出端与预热装置的输入端相连通，从而精确的添加物料。

喂料机2与预热装置之间设置有干燥器3，干燥器3的进料口与喂料机2的输出端相连通，干燥器3的出料口与预热装置的输入端相连通，从而实现了物料的干燥。在本实施例中，干燥器3为文丘里干燥器。

干燥器3的出风口依次连接有干燥器分离器4、旋风除尘器5、布袋除尘器6以及烟囱8，干燥器3的出风口与干燥器分离器4的输入口相连通，干燥器分离器4的出风口与旋风除尘器5的输入口相连通，旋风除尘器5的出风口与布袋除尘器6的输入口相连通，布袋除尘器6的出风口与烟囱8相连通，且布袋除尘器6的出风口与烟囱8之间设置有排风机7。

预热装置包括一级预热器9以及二级预热器10，干燥器3的出料口与一级预热器9的输入口相连通，一级预热器9的出料口与二级预热器10的进料口相连通，二级预热器10的出风口与一级预热器9的进风口相连通，一级预热器9的出风口与干燥器3的进风口相连通。干燥器分离器4的出料口也与一级预热器9的进料口相连通。

焙烧装置包括加热炉12以及流化床焙烧炉14，加热炉12的出料口连接有加热炉分离器11，流化床焙烧炉14的出料口连接有焙烧炉分离器13，加热炉12的进料口与二级预热器10的出料口相连通，加热炉12的出料口与加热炉分离器11的输入口相连通，加热炉分离器11的出料口与流化床焙烧炉14的进料管35相连通，流化床焙烧炉14的出料口与焙烧炉分离器13的输入口相连通，流化床焙烧炉14的出料管43与冷却装置相连通。加热炉分离器11的出料口与流化床焙烧炉14的进料口之间设置有分离器卸料阀27，流化床焙烧炉14的出料口与冷却装置之间设置有焙烧炉卸料阀28。旋风除尘器5的出料口还与加热炉12的进料口相连通，布袋除尘器6的出料口还与流化床焙烧炉14的进料管35相连通。

流化床焙烧炉14的出风筒33也与焙烧炉分离器13的输入口相连通，焙烧炉分离器13的出风口与加热炉12的进风口相连通，加热炉12的出风口还与加热炉分离器11的输入口相连通，加热炉分离器11的出风口与二级预热器10的进风口相连通。

流化床焙烧炉14的下侧设置有风箱29，风箱29的上侧通过流化风分布装置与流化床焙烧炉14相连通。流化床焙烧炉14的燃气喷枪40连接有加压风机26，并通过加压风机26连接燃气管。风箱29的底部连接有焙烧炉流化风机25，焙烧炉流化风机25的输出口同时与风箱29的底部以及焙烧炉卸料阀28连通，并通过焙烧炉卸料阀28与流化床焙烧炉14的底部相连通，从而为燃气的燃烧提供足够的氧气。

冷却装置包括串联设置的风冷装置和水冷装置，风冷装置包括串联设置的多级风冷却器，风冷却器还连接有风冷却器除尘器19和风冷却器风机24。在本实施例中，风冷却器设置有四级，分别为一级风冷却器18、二级风冷却器17、三级风冷却器16以及四级风冷却器15，流化床焙烧炉14的出料管43通过焙烧炉卸料阀28与一级风冷却器18的进料口相连通，一级风冷却器18的出料口与二级风冷却器17的进料口相连通，二级风冷却器17的出料口与三级风冷却器16的进料口相连通，三级风冷却器16的出料口与四级风冷却器15的进料口相连通，四级风冷却器15的出料口与水冷装置相连通。风冷却器风机24的出风口与四级风冷却器15的进风口相连通，四级风冷却器15的出风口与三级风冷却器16的进风口相连通，三级风冷却器16的出风口与二级风冷却器17的进风口相连通，二级风冷却器17的出风口与一级风冷却器18的进风口相连通，一级风冷却器18的出风口与风冷却器除尘器19的输入口相连通，风冷却器除尘器19的出风口与加热炉12的进风口相连通。

水冷装置为流化床冷却器21，流化床冷却器21还连接有流化床冷却器除尘器20，流化床冷却器除尘器20的进料口与四级风冷却器15的出料口相连通，流化床冷却器除尘器20的出料口连接有物料输出管30，流化床冷却器21的出风口与流化床冷却器除尘器20的输入口相连通，流化床冷却器21的进风口连接有流化床冷却器风机23，流化床冷却器除尘器20的出料口也与物料输出管30相连通。

流化床冷却器21内设置有换热盘管，换热盘管的进水口连接有进水管31，换热盘管的出水口连接有回水管32，进水管31上设置有循环水泵22。

如图2~3所示：流化床焙烧炉14包括焙烧炉主体34、设置在焙烧炉主体34下侧的流化风分布装置以及设置在焙烧炉主体34底部的加热装置，加热装置设置在流化风分布装置的上侧，焙烧炉主体34内设置有停留槽44，停留槽44设置在焙烧炉主体34的进料管35和出料筒43之间，停留槽44内沿物料流动方向间隔设置有多个隔板45，并将停留槽44分隔成多个上侧敞口的多个停留仓，每个停留仓的下部均与流化风分布装置相连通。本流化床焙烧炉14的停留槽44内通过隔板45分隔成多个停留仓，物料在停留槽44内部以分仓溢流方式进行逐仓前进，从而实现预期的停留时间目标，可以用于α-氧化铝转化率可控的焙烧系统，实现α-氧化铝转化率在5%~95%范围内可调可控，通过针对性系统设计可以适用于杂质少无熔融态出现的粉体焙烧行业。

焙烧炉主体34竖向设置，焙烧炉主体34的上侧中部设置有竖向的出风筒33，出风筒33的下端与焙烧炉主体34内腔相连通，焙烧炉主体34的左侧中部连接有进料管35，焙烧炉主体34的右侧中部连接有出料管43，焙烧炉主体34沿进料管35到出料管43的方向并排设置有三个炉室，即沿物料流动方向并排设置有三个炉室。

每个炉室的中部均设置有用于检修的人孔39，每个炉室的底部均设置有流化风分布装置，每个流化风分布装置的两侧均通过弹簧吊架36与焙烧炉主体34相连接。每个炉室的下部均连接有加热装置，加热装置设置在对应的流化风分布装置上侧。每个炉室的下部还设置有温度探头41和压力探头42，分别用于检测炉室的温度和压力，检测方便。

每个炉室的下侧均设置有风箱29，流化风分布装置设置在对应的风箱29内，流化风分布装置包括设置在风箱29上侧的布风板，布风板通过弹簧吊架36安装在焙烧炉主体34上。

焙烧炉主体34的左侧中部设置有进料管35，进料管35为由左至右逐渐向下的倾斜状，进料管35的下端与焙烧炉主体34内腔连通，从而方便向焙烧炉主体34内添加物料。焙烧炉主体34的右侧中部连接有出料管43，出料管43由上至下依次设置有多根，在本实施例中，出料管43由上至下设置有两根，从而能够实现物料停留时间分段控制的目标，扩大设备的适用范围。

如图4所示：停留槽44设置在焙烧炉主体34内，且停留槽44设置在焙烧炉主体34的进料管35和出料管43之间，停留槽44为上侧敞口的槽体，停留槽44与焙烧炉主体34内壁合围成上侧敞口的箱体。停留槽44内设置有隔板45，隔板45竖向设置，隔板45沿由进料管35至出料管43的方向间隔设置有多块，从而将停留槽44分隔成并排设置的多个停留仓。隔板45可拆卸的与停留槽44相连，从而方便调节物料在每个停留仓内的停留时间。

每个停留仓的侧部均设置有多个风帽37，在本实施例中，每个停留仓的侧部均设置有三个风帽37，布风板通过布风管38与风帽37相连通，布风管38与风帽37一一对应，从而能够使各个停留仓内的物料处于流动状态，能够通过溢流的方式向下移停留仓溢流。

一种利用上述焙烧系统来生产α-氧化铝的方法，包括如下步骤：

步骤1）称量好的物料送入预热装置内完成物理水的脱除，然后升温至650~750℃，并部分脱除结晶水；

物料氢氧化铝经过皮带秤1计量后进入到喂料机2内，并经过喂料机送入干燥器内干燥，并在干燥器3内加热完成物理水的脱除，然后进入到一级预热器9和二级预热器10内升温至650~750℃，物料在一级预热器9和二级预热器10完成部分结晶水的脱除，尾气依次经过干燥器分离器4、旋风除尘器5和布袋除尘器6除尘后经烟囱8排出，且经烟囱8排出的尾气的温度降至200℃以下，干燥器分离器4、旋风除尘器5和布袋除尘器6捕获的收尘灰返回一级预热器9内。

步骤2）预热后的物料进入到流化床焙烧炉14内焙烧，焙烧温度为1150~1250℃，焙烧时间为1.5~2h；

预热后的物料先进入到加热炉12内，并在加热炉12内以悬浮状态经过10~20s加热到1200~1300℃，然后再将物料送入流化床焙烧炉14内，物料在流化床焙烧炉14内焙烧，焙烧温度为1150~1250℃，焙烧时间为1.5~2h，完成氧化铝晶型转化，大部分天然气在加热炉12内燃烧，少部分天然气在流化床焙烧炉14内燃烧，作为补热。物料停留时间可以通过调节流化床焙烧炉14的隔板45的高度来控制，流化床焙烧炉14的炉温可以通过调节燃气喷枪40的天然气气量控制。流化床焙烧炉14以空气为流化风，空气先经过预热到600℃入炉。流化床焙烧炉14尾气经过焙烧炉分离器13除尘后进入加热炉12内。

步骤3）焙烧后的物料经冷却装置内冷却，得到α-氧化铝；

焙烧后的物料依次经过一级风冷却器18、二级风冷却器17、三级风冷却器16、四级风冷却器15以及流化床冷却器21冷却，得到α-氧化铝。流化床冷却器21、一级风冷却器18、二级风冷却器17、三级风冷却器16、四级风冷却器15内的冷却空气再次进入到加热炉12内参与燃烧，充分利用了热量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种焙烧系统，包括依次相连的预热装置、焙烧装置以及冷却装置，其特征在于：所述的焙烧装置包括流化床焙烧炉（14），预热装置与流化床焙烧炉（14）的进料管（35）相连通，冷却装置与流化床焙烧炉（14）的出料管（43）相连通，流化床焙烧炉（14）内设置有停留槽（44），停留槽（44）设置在流化床焙烧炉（14）的进料管（35）和出料管（43）之间，停留槽（44）内沿物料流动方向间隔设置有多个隔板（45），并将停留槽（44）分隔成多个上侧敞口的停留仓，流化床焙烧炉（14）底部的流化风分布装置同时与多个停留仓相连通。

2.根据权利要求1所述的焙烧系统，其特征在于：每个所述的停留仓的底部均间隔设置有多个风帽（14），每个风帽（14）均与流化风分布装置相连通。

3.根据权利要求1所述的焙烧系统，其特征在于：所述的焙烧装置还包括加热炉（12），加热炉（12）的输入口与预热装置相连通，加热炉（12）的输出口与进料管（35）相连通。

4.根据权利要求1所述的焙烧系统，其特征在于：所述的预热装置包括一级预热器（9）和二级预热器（10），一级预热器（9）的出料口与二级预热器（10）的进料口相连通，二级预热器（10）的出料口与流化床焙烧炉（14）的进料管（35）相连通，二级预热器（10）的进气口与流化床焙烧炉（14）的出风筒（33）相连通，二级预热器（10）的出气口与一级预热器（9）的进气口相连通。

5.根据权利要求1所述的焙烧系统，其特征在于：所述的冷却装置包括串联设置的风冷装置和水冷装置，流化床焙烧炉（14）的出料管（35）与风冷装置相连通，水冷装置上连接有物料输出管（30）。

6.根据权利要求5所述的焙烧系统，其特征在于：所述的风冷装置包括风冷却器，风冷却器串联设置有多级，风冷却器连接有冷却器风机。

7.根据权利要求5所述的焙烧系统，其特征在于：所述的水冷装置为流化床冷却器（21），流化床冷却器（21）内设置有换热盘管，换热盘管的进水口连接有循环水泵（22）。

8.根据权利要求1或5所述的焙烧系统，其特征在于：所述的流化床焙烧炉（14）的出料管（35）在高度方向上间隔设置有两根。

9.一种利用权利要求1~8任一项所述的焙烧系统来生产α-氧化铝的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）称量好的物料氢氧化铝送入预热装置内完成物理水的脱除，然后升温至650~750℃，并部分脱除结晶水；

步骤2）预热后的物料进入到流化床焙烧炉（14）内焙烧，焙烧温度为1150~1250℃，焙烧时间为1.5~2h；

步骤3）焙烧后的物料经冷却装置内冷却，得到α-氧化铝。

10.根据权利要求9所述的生产α-氧化铝的方法，其特征在于：步骤2）中所述的预热后的物料送入加热炉（12）内，并在加热炉（12）内以悬浮状态经过10~20s加热到1200~1300℃，然后再将物料送入流化床焙烧炉（14）内。