CN112174175A - 一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备，包括一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、焙烧主炉、风分离器和旋风冷却系统，旋风分离器料管与冷却系统的物料进口相连，焙烧主炉的排气口与旋风分离器的进风口相连，旋风分离器的排气口与二级旋风预热器的进风口相连，三级旋风预热器的进气口与冷却系统的排气口相连，三级旋风预热器的排气口与焙烧主炉的进气口相连，三级旋风预热器的排料管与焙烧主炉的物料进口相连。本发明在物料进入主炉之前增加了一级旋风换热器，降低了进入主炉的热风温度，提高了进入主炉的物料温度，本发明提供了一种可以降低热力型NOx产生的节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备。

Description

一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备
技术领域
本发明涉及冶金化工技术领域中的节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备。
背景技术
通过悬浮焙烧设备对氢氧化铝焙烧是氧化铝制取的主要手段之一，现有的悬浮焙烧工艺如图1所示：包括螺旋喂料器A01、闪速干燥器A02、一级旋风预热器P01、二级旋风预热器P02、主焙烧主炉P04、热分离旋风筒P03和冷却系统，冷却系统包括C01、C02、C03、C04四级旋风冷却器和流化床冷却器。图中K01表示硫化床冷却器；T12表示燃烧器； P17表示排风机；L01表示喂料小仓；P18表示烟囱；P11表示除尘器；L1表示料封泵。
具体工作时，湿氢氧化铝由螺旋喂料器A01喂入文丘罩闪速干燥器A02，由二级旋风预热器P02吹来的300~360℃的烟气将物料在此烘干并送至一级旋风预热器P01，经P01分离后的150℃的物料进入二级旋风预热器P02预热至300~360℃（普遍在320℃左右），然后物料进入主焙烧主炉P04进行焙烧，焙烧温度一般控制在950~1100℃。焙烧后的氧化铝从顶部送入热分离旋风筒P03进行分离，从P03出来的900~1050℃的氧化铝逐级进入冷却系统，经C01、C02、C03、C04四级旋风冷却器后，进入硫化床冷却器进行二次冷却至80℃以下。
冷风口吸入的冷风经过C01 、C02、C03、C04四级冷却器后被预热至650~850℃后进入主焙烧主炉P04，主焙烧主炉P04包括下部的燃烧器T11，燃烧产生的烟气在主焙烧主炉P04、热分离旋风筒P03和二级旋风预热器P02中与粉料进行混合换热，换热后的热烟气经过旋风预热器P02、闪速干燥器A02和旋风分离器P01后进入电收尘P11，收尘后的废气经烟囱P18排入大气，收尘器收下来的粉尘返回焙烧主炉的C01或C02旋风分离器。
由此可见，进入主焙烧主炉P04的热风来自冷却设备，被冷却设备加热后，热风温度达650~850℃，而主焙烧主炉下部的燃烧火焰温度最高可达1600℃以上，在局部高温区域会产生较多的热力型NOx，导致焙烧主炉烟气中的NOx排放浓度普遍超标，燃烧热值越低，预热空气温度越高，烟气中NOx的超标越严重。
为实现达标排放，现有技术中对悬浮焙烧主炉不得不采用进行脱硝改造，当前较为成熟的NOx处理技术，主要包括：低氮燃烧技术、非选择性催化还原脱硝技术（SNCR）、选择性催化还原脱硝技术（SCR）。低氮燃烧技术主要包括空气分级燃烧技术，具体过程是在C01支P04连接管引出部分高温空气接至P04，减小进入P04燃烧室部分的空气量，降低该区域的空气过量系数，从而降低高温区域的氧含量，使燃烧室处在低氧还原环境中，抑制氮氧化物的生成。SNCR技术:将尿素或氨水等还原剂通过喷枪喷入氢氧化铝焙烧主炉P03和P04筒体，在此处温度条件下还原剂热解为NH3，NH3与烟气中的NOx发生还原反应，生成N2和H20，实现脱硝目的。SCR技术：对P02和A02间烟道进行改造，放置SCR反应器，烟气中的NOx与热解的NH3在催化剂的催化作用下生成N2和H2O，实现脱硝目的。
空气分级燃烧技术需要准确控制空气的分配比例，对后续生产中的流量控制要求较高，在生产中需要不断摸索。SNCR技术脱硝效率低、脱硝温度区域要求严格、氨逃逸难以控制。SCR技术使用催化剂、系统阻力大、催化剂需要定期更换、运行成本较高。
目前焙烧主炉产生的烟气中NOx含量为50-800mg/Nm3，高于环保排放限值。因此有必要开发一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备，在不影响氧化铝品质的前提下，从源头降低NOx的生成量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以降低热力型NOx产生的节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：包括一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、焙烧主炉、旋风分离器和旋风冷却系统，旋风分离器的排料管与冷却系统的物料进口相连，焙烧主炉的排气口与旋风分离器的进风口相连，旋风分离器的排气口与二级旋风预热器的进风口相连，三级旋风预热器的进气口与冷却系统的排气口相连，三级旋风预热器的排气口与焙烧主炉的进气口相连，三级旋风预热器的排料管与焙烧主炉的物料进口相连。
冷却系统包括沿物料走向顺序设置的一级旋风冷却器、二级旋风冷却器、三级旋风冷却器和四级旋风冷却器，一级旋风冷却器的排气口构成所述冷却系统的排气口。
焙烧主炉的侧壁上具有一个或多个沿周向间隔布置的物料进口。
三级旋风预热器的排气口的热风温度为450~650℃，物料和助燃空气进入焙烧主炉内的焙烧温度为900~1100℃。
三级旋风预热器的排料管的物料温度为450~650℃。
本发明的有益效果为：本发明中，进入焙烧主炉的空气，并非由冷却系统的排气口直接提供，而是经三级旋风预热器与物料进行换热后，再进入焙烧主炉，进入焙烧主炉的空气温度得到降低，也就是说进入焙烧主炉燃烧区域的热风温度得到降低，降低焙烧主炉的燃烧火焰温度和能量密度，可以有效的减少焙烧主炉的热力型NOx的生成量，同时还可以提高进入焙烧主炉的物料的温度，降低粉料在焙烧主炉内的升温幅度，提高焙烧主炉产能的同时，节约焙烧主炉的能耗。
附图说明
图1是本发明中背景技术中氢氧化铝悬浮焙烧设备的结构示意图；
图2是本发明中氢氧化铝悬浮焙烧设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明中一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备的实施例如图2所示：包括一级旋风预热器P01、二级旋风预热器P02、三级旋风预热器P21、冷却系统、热分离旋风筒P03、焙烧主炉P04、文丘里闪速干燥器A02和螺旋喂料器1。一级旋风预热器P01、二级旋风预热器P02、三级旋风预热器P21均包括预热器壳体，预热器壳体的切线方向上设置有物料进口，预热器壳体内设置有预热器上升管和预热器下降管，预热器上升管的上端管口构成对应预热器的排气口，预热器下降管的下端管口构成对应预热器的排料管，旋风预热器属于现有技术，其具体结构不再详述。文丘里闪速干燥器的排料管与一级旋风预热器P01的物料进口相连，一级旋风预热器P01的排料管和旋风分离器P03的排气口8一起与二级旋风预热器P02的物料进口相连，一级旋风预热器P01的排气口与除尘器1相连，除尘器的排气经排风机和烟囱排出，除尘器收集的烟尘经料封泵处理。冷却系统包括沿物料走向顺序设置的一级旋风冷却器C01、二级旋风冷却器C02、三级旋风冷却器C03和四级旋风冷却器C04，一级旋风冷却器的排气口构成所述冷却系统的排气口7，冷却系统的排气口与二级旋风预热器P02的排料口一起与三级旋风预热器P21的物料进口3相连，旋风分离器P03的排料口9和二级旋风冷却器CO2的排气口一起与一级旋风冷却器CO1的物料进口相连。三级旋风预热器P21的排气口2与焙烧主炉P04的进风口相连，三级旋风预热器P21的排料管与焙烧主炉的物料进口相连。图中项V19表示燃烧器；项6表示放料口。
本发明与现有技术的主要区别在于：三级旋风预热器P21的设置，冷却系统的热风并非直接连向焙烧主炉，而是在三级旋风预热器P21中与氢氧化铝物料进行再次的换热，经过三级旋风预热器P21换热后，热风温度低于冷却系统直接排出的热风温度，当然物料的温度高于二级旋风预热器直接排出的物料温度。一级旋风冷却器CO1排出的热风温度为650~850℃，该热风与从二级旋风预热器P02出来的氢氧化铝粉（300~350℃）一同进行入三级旋风预热器，在气固的混合输送及分离过程中实现物料与热风混合均匀。与固体物料换热后，从三级旋风预热器排气管出来的热风温度在450~650℃，该热风从焙烧主炉底部的中心进风管进入焙烧主炉，从三级旋风预热器的排料管的固体粉料温度在450~650℃，从焙烧主炉侧部进料口进入到焙烧主炉，在燃烧器V19的作用下，物料与助燃空气进入焙烧主炉的温度为900~1100℃，停留1～2秒，完成晶型转变后进入旋风分离器P03分离后，通过旋风分离器P03的排料管进入冷却系统。本方案实施后，物料在焙烧主炉内升温幅度由320→1000℃变为450→1000℃，升温幅度降低了130℃，可有效提高焙烧主炉产能的同时，节约焙烧主炉的能耗；进入焙烧主炉的热风温度由现有技术中的650~850℃下降至450~650℃，可以降低焙烧主炉燃烧区域的热风温度，降低焙烧主炉火焰温度和能量目的，有效减少热力型N0x生成量。在一次实验中，采用该设备后，分体物料进入焙烧主炉的温度由现有技术中的320℃提高到450℃左右，进入焙烧主炉的热风温度由700℃降低至480℃左右，焙烧主炉产生的初始NOx产生量可降低50%以上。在本发明的其它实施例中，三级旋风预热器的排料管排出的物料还可以通过多点方式进入焙烧主炉，比如说在焙烧主炉的侧壁上设置有多个沿周向间隔布置的物料进口，各物料进口均与三级旋风预热器的排料管相连。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：包括一级旋风预热器(P01)、二级旋风预热器(P02)、三级旋风预热器（P21）、焙烧主炉（P04）、旋风分离器（P03）和旋风冷却系统，旋风分离器（P03）的排料管与冷却系统的物料进口相连，焙烧主炉（P04）的排气口与旋风分离器（P03）的进风口相连，旋风分离器（P03）的排气口与二级旋风预热器（P02）的进风口相连，三级旋风预热器（P21）的进气口与冷却系统的排气口相连，三级旋风预热器（P21）的排气口与焙烧主炉（P04）的进气口相连，三级旋风预热器（P21）的排料管与焙烧主炉（P04）的物料进口相连。
2.根据权利要求1所述的氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：冷却系统包括沿物料走向顺序设置的一级旋风冷却器、二级旋风冷却器、三级旋风冷却器和四级旋风冷却器，一级旋风冷却器的排气口构成所述冷却系统的排气口。
3.根据权利要求1所述的氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：焙烧主炉（P04）的侧壁上具有一个或多个沿周向间隔布置的物料进口。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：三级旋风预热器的排气口的热风温度为450~650℃，物料和助燃空气进入焙烧主炉内的焙烧温度为900~1100℃。
5.根据权利要求1~3任意一项所述的氢氧化铝悬浮焙烧设备，其特征在于：三级旋风预热器的排料管的物料温度为450~650℃。
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