CN204848302U - 一种高温煅烧α-氧化铝生产节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及非金属新材料的技术领域，具体为一种高温煅烧α-氧化铝生产节能装置，包括回转窑，其特征在于，在回转窑窑尾连接旋风预热器组，该旋风预热器组包括至少两级旋风预热器；在回转窑的窑头连接冷却装置，设计了在中空长窑窑尾增加旋风预热器组（可设计2级、3级、4级）和冷却装置冷却高温煅烧物料，充分利用旋风预热器组将传统的中空回转窑窑尾400左右高温烟气降至220-160，同时利用设计独特的冷却装置多收回60%以上的热能，达到比传统法节约燃料30%以上，充分利用了回转窑尾气的热能，以及将煅烧后的物料的热能进行有效回收，大大降低尾气温度和最大化回收产品冷却时的热能，实现节能减排为非金属新材料行业发展奠定基础。

Description

一种高温煅烧α-氧化铝生产节能装置

技术领域

本实用新型涉及非金属新材料的技术领域，具体为一种高温煅烧α-氧化铝生产节能装置，为在用氢氧化铝和工业氧化铝作原料进行高温煅烧α-氧化铝时，大大降低尾气温度和最大化回收产品冷却时的热能，实现节能减排。

背景技术

高温煅烧α-氧化铝作为一种新型材料和环保材料，用途越来越广泛，其价值也一路狂飙，受到各界人士好评和选择，其主要用途为陶瓷行业、耐火材料以及磨料行业，另外可加工人造宝石，还能用于航空、导弹、军事等领域。无论用于何种行业，其最终晶型转化为α-氧化铝时都必须进行高温煅烧。目前我国高温煅烧α-氧化铝生产方法主要有：

1）倒焰窑：该窑型属于间歇窑。将原料装入匣钵，入窑一次煅烧而成，受到窑型结构限制，温度一般不超过1400℃，由于窑内空间大，温度控制有较大难度，上、下、内、外有较大误差，因此质量不均匀。

2）、隧道窑：该窑型属于连续性窑。将原料装入匣钵，从窑头进入经充分煅烧，从窑尾卸除，该窑的烧成带设计技术较为成熟，断面温度小，温控效果好，煅烧温度可达1600℃，因而温度易于控制。缺点：能耗高，效率低，不易大型化。

3）中空回转窑：该窑型属于连续性窑。原料有窑尾进入，煅烧后从窑头卸除，进入冷却机冷却，冷却机的二次热风进入回转窑助燃，该窑温度易于控制，烧成带温度根据需要进行调节，基本可以满足不同烧成制度的生产要求，该窑型产能大，生产成本低，适用于生产批量较大的产品。缺点是能耗高，其尾气温度400℃以上，废热无法利用。

而且，煅烧后产品经过回转窑窑头冷却带时温度900℃左右，需要冷却至80℃以下进行包装，我国传统法采用单筒冷却机，由于避免冷却机内二次扬尘（物料扬尘随着二次风进入回转窑过烧影响产品质量），冷却机内不设扬料板，采用筒体外喷淋冷却水进行降温，60%左右热能被冷却水带走，造成能耗大增，因此开发节能新技术实现节能减排对我国非金属新材料行业发展有深远意义。

传统生产工艺流程说明(见附图1)：我国高温α-氧化铝生产较先进的就是中空回转窑煅烧法（比倒焰窑、遂道窑先进），其工艺流程是，原料氢氧化铝用行车送入提升机提至计量斗内，经计量螺旋进入回转窑窑尾，回转窑采用天然气或煤气做燃料在窑头燃烧，温度控制1400℃左右，物料在回转窑转动下，自窑尾向窑头高温区流动，以次完成温度升到110-120℃时脱去物理水，温度升到200-250℃时脱去两个结晶水变成一水软铝石，物料温度升到550℃左右时脱去第三个结晶水无水r-氧化铝，物料温度达到850℃以上开始由无水r-氧化铝转化α-氧化铝，温度达到1300℃以上转化率达到95%以上，进入单筒无扬料板冷却机20冷却，冷却机采用筒体外冷却水循环降温冷却，冷却至80℃的产品经输送机送入包装仓进行包装，检验出厂。出窑的约400℃左右的热烟气，经两级旋风除尘器除尘降温，进入布袋收尘器进一步净化收尘，然后经引风机排空。

其中倒焰窑和隧道窑煅烧后的a-氧化铝从1200C°左右冷却至80C°采用自然降温，效率低；中空回转窑煅烧高温a-氧化铝采用单筒冷却机或螺旋冷却输送机。采用单筒冷却机时，由于高温煅烧a-氧化铝为粉状物料（原晶粒度<5um）,为避免冷却机内二次扬尘（物料扬尘随着二次风进入回转窑过烧影响产品质量），冷却机内不设扬料板，而是通常采用筒体外喷淋冷却水进行降温，此时，60%左右热能被冷却水带走，造成能耗大增；而螺旋冷却输送机采用机体外U型槽水冷却和螺旋空心轴水冷却，物料的显热被冷却水带走，增加能耗。因此需要开发节能新冷却设备，以实现节能减排。

中国实用新型专利CN103712462A，公开了一种粉煤灰石灰石煅烧氧化铝自粉化熟料间接冷却设备，如附图14所示，包括冷却机主体2，其包括多个冷却模块，所述冷却模块中包括数根冷却管，冷却管在冷却模块中平行排列，多个冷却模块竖直方向平行排列，每个冷却模块的冷却管相应连通，连通后同行相邻的冷却管两端通过弯管连接，其中最下端的冷却模块的每一排冷却管的边缘的冷却管的下端与冷却机的汇总管连接，最上端的冷却模块与边缘的冷却管对角的冷却管上端与冷却机的汇总管连接，进风道5一端与冷却机主体2最下端冷却模块的各行的汇总管连接，另一端与鼓风机4连接，出风道一端与冷却机主体2最上端冷却模块的各行的汇总管连接，另一端与外界连通。

在冷却机主体2顶部的冷却模块中，冷却管之外的空间形成了冷却机主体的进料口1，在冷却机主体2底部的冷却模块中，冷却管之外的空间形成了冷却机主体的出料口。粉料从进料口1进入冷却机主体2，粉料从冷却机主体2中的冷却管之间的缝隙落下，最后从出料口3流出到传送带上。该间接冷却设备采用间接冷却，可避免粉尘排放，但是其存在换热效率低、热能回收率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述能耗大等问题，提供一种高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，该方法可使每吨α-氧化铝产品比传统法降低热能约1027000千焦，折降低天然气消耗28.6m³/t产品，同时物料由于充分预热均匀产品质量相对稳定。

本实用新型的技术方案为：

一种高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，包括回转窑，其特征在于，在回转窑窑尾连接旋风预热器组，该旋风预热器组包括至少两级旋风预热器；在回转窑的窑头连接冷却装置。

本装置的特点还有：

所述的回转窑为中空长窑。

所述的旋风预热器组，其特征在于，包括至少两级旋风预热器，所述的旋风预热器包括圆柱筒体和位于下部的圆锥体，在圆柱筒体的上端设有侧向进风筒和中间出风立筒，在圆锥体的下部设有下料锁风翻板阀；上一级旋风预热器的侧向进风筒与下一级旋风预热器的中间出风立筒通过风管连接，风管上设有进料口，上一级旋风预热器的下部圆锥体连接下一级旋风预热器的风管上的进料口，连接处风管的进料口内部设撒料板；第一级旋风预热器的中间出风立筒用于连接布袋收尘器，最末级旋风预热器的下部圆锥体用于连接在回转窑窑尾烟室内的入窑溜槽，最末级旋风预热器的侧向进风筒通过风管连接回转窑窑尾烟室烟气排出筒。

所述的旋风预热器采用2-4级；所述的旋风预热器采用3级，几级预热器就有几个单体的旋风预热器组成，具有换热和气固分离双重功能；所述的侧向进风筒的气速为18-20m/s；所述的中间出风立筒排出气速为3-5m/s。

所述的冷却装置包括冷却筒，所述冷却筒包括一次冷却段和二次冷却段，所述一次冷却段包括料管和风腔，所述二次冷却段包括风管和料腔。

优选地，所述一次冷却段的一端设有连接板一，连接板一上设有通料孔和通风孔，一次冷却段的另一端设有连接板二，连接板二上设有通料孔和通风孔，料管的两端分别与通料孔连接。

优选地，所述二次冷却段的一端设有风箱一，二次冷却段的另一端设有风箱二，风箱一和风箱二的中部设有中心风管，中心风管通过连接风管与风管连接。

本实用新型的冷却装置包括：所述冷却筒包括筒体，筒体内位于一次冷却段位置处设有内筒，内筒内部的空腔形成风腔，料管安装在筒体与内筒之间的环形空腔内。

本实用新型的冷却装置包括：所述内筒外壁上设置有隔板，所述隔板包括间隔设置的隔板一和隔板二，隔板一的一端与内筒外壁固连，隔板一的另一端与料管固连，隔板二的一端与内筒外壁固连，隔板二的另一端悬空设置。

本实用新型的冷却装置包括：所述筒体包括依次连接的筒体一段、筒体二段和筒体三段，筒体与内筒之间的环形空腔内沿周向上均匀布置有一层料管，料管的轴线与筒体的轴线平行。

本实用新型的冷却装置包括：所述筒体内位于二次冷却段位置处沿周向上设置有至少两层风管，相邻层间的风管交错设置，风管的轴线与筒体的轴线平行。

本实用新型的冷却装置包括：所述一次冷却段远离二次冷却段的一端连接有进料箱，所述进料箱包括加料箱体，加料箱体上设有进料口，进料口连接有进料管，进料管包括勾型斗，勾型斗连接有推料螺旋，推料螺旋与料管连接，加料箱体上设有与风腔连通的出风管，加料箱体的下部连接有进料罩。

本实用新型的冷却装置包括：所述二次冷却段远离一次冷却段的一端连接有出料箱，所述出料箱包括出料箱体，出料箱体上设有细料口和粗料口，细料口的上方设有筛筒，出料箱体上设有与中心风管连通的进风管，出料箱体的下部连接有出料罩。

本实用新型的冷却装置包括：所述冷却筒通过中间齿圈减速机与电机连接，冷却筒的安装斜度是3～5%，风管的直径小于料管的直径。

本实用新型的另一目的还提供了一种高温煅烧α-氧化铝高效节能新方法，该方法包括以下步骤：原料与回转窑尾气换热步骤、回转窑煅烧步骤、冷却步骤；在原料与回转窑尾气换热步骤中，原料氢氧化铝和工业氧化铝进入旋风预热器组物料进料口（第一级旋风预热器风管进料口），来自回转窑的尾气进入旋风预热器组尾气入口（最末级旋风预热器侧向进风筒），物料与尾气在旋风预热器组内进行逆流气-固换热；物料经旋风预热器组换热后，温度达到550-650℃进入回转窑，回转窑尾气换热后温度降至220-160℃进入布袋收尘器净化后经引风机达标排放。

本工艺方法的特点还有：

在冷却步骤中，由回转窑加热得到α-氧化铝进入冷却装置冷却物料，冷风有鼓风机在冷却装置出料端吹进与进入冷却装置850-950℃高温物料间接换热，空气温度升到400-500℃进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80℃以下送入成品库。

在冷却步骤中，详细步骤为：由回转窑加热得到α-氧化铝进入冷却装置冷却物料，该冷却装置有两部分组成，为前部分和后部分，物料在前部分走管里空气走管外，物料进入后部分走管外空气走管里，冷风有鼓风机在冷却装置出料端吹进与进入冷却装置850-950℃高温物料间接换热，空气温度升到400-500℃进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80℃以下送入成品库。

本实用新型的一种高温煅烧α-氧化铝高效节能新方法，其详细步骤如下：

（1）原料与尾气换热步骤：原料氢氧化铝和工业氧化铝计量后进入第一级旋风预热器进料口，来自回转窑650-750℃的尾气进入最末级预热器侧向进风筒，与来自第一级预热器的物料分别在旋风预热器组内进行逆流气-固换热；第一级旋风预热器进口烟气温度380-420℃，出口烟气温度200-240℃，最末级旋风预热器进口烟气温度680-720℃，出口烟气温度约530-570℃；物料经旋风预热器组换热后，温度达到550-650℃进入回转窑，回转窑尾气换热后温度降至220-160℃进入布袋收尘器净化后经引风机达标排放；

（2）回转窑煅烧步骤：利用天然气或煤气作燃料，在窑头喷入燃烧，烧成温度控制到1350-1450℃,温度到550-650℃的物料进入回转窑窑尾，在回转窑的转动下向窑头流动，温度达到1300℃以上转化率达到95%以上；

（3）冷却步骤：由回转窑加热得到α-氧化铝进入冷却装置冷却物料，冷风有鼓风机在冷却装置出料端吹进与进入多风管冷却机850-950℃高温物料间接换热，空气温度升到400-500℃进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80℃以下送入成品库。

本实用新型的一种高温煅烧α-氧化铝高效节能新方法，更详细步骤如下：

（1）原料与尾气换热步骤：原料氢氧化铝和工业氧化铝计量后进入第一级旋风预热器进料口，来自回转窑650-750℃的尾气进入第三级预热器侧向进风筒，与来自第一级预热器的物料分别在旋风预热器组内进行逆流气-固换热；第一级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度380-420℃，中间出风立筒出口烟气温度200-240℃，第二级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度530-570℃，中间出风立筒出口烟气温度380-420℃，第三级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度680-720℃，中间出风立筒出口烟气温度约530-570℃；物料经旋风预热器组换热后，温度达到550-650℃进入回转窑，回转窑尾气换热后温度降至220-160℃进入布袋收尘器净化后经引风机达标排放；

物料在第一级预热器内温度升到110-120℃时脱去物理水，温度升到200-250℃时脱去两个结晶水变成一水软铝石；物料进入第二级旋风预热器继续脱净两个结晶水；物料进入第三级旋风预热器温度升到550℃时脱去第三个结晶水变为无水r-氧化铝；

（2）回转窑煅烧步骤：利用天然气或煤气作燃料，在窑头喷入燃烧，烧成温度控制到1350-1450℃,温度到550-650℃的物料进入回转窑窑尾，在回转窑的转动下向窑头流动，达到850℃以上开始由无水r-氧化铝转化α-氧化铝，温度达到1300℃以上转化率达到95%以上；

（3）冷却步骤：由回转窑加热得到α-氧化铝进入冷却装置冷却物料，该冷却装置有两部分组成，为前部分和后部分，物料在前部分走管里空气走管外，物料进入后部分走管外空气走管里，冷风有鼓风机在冷却装置出料端吹进与进入多风管冷却机850-950℃高温物料间接换热，空气温度升到400-500℃进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80℃以下送入成品库。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的高温煅烧α-氧化铝生产节能装置及新方法，设计了在中空长窑窑尾增加旋风预热器组（可设计2级、3级、4级）和冷却装置冷却高温煅烧物料，充分利用旋风预热器组将传统的中空回转窑窑尾400左右高温烟气降至220-160，同时利用设计独特的冷却装置多收回60%以上的热能，达到比传统法节约燃料30%以上，充分利用了回转窑尾气的热能，以及将煅烧后的物料的热能进行有效回收，大大降低尾气温度和最大化回收产品冷却时的热能，实现节能减排为非金属新材料行业发展奠定基础。

通过将冷却筒设计成分段式结构，即包括高温的一次冷却段和低温的二次冷却段，并使高温段和低温段采用不同的冷却换热方式，高温段中让物料走管里，风走管外，利用高的物料温度梯度和热风进行换热，热能回收率高且可避免高温段难以清理的问题；低温段中让物料走管外，冷风走管里，能够确保有足够的换热面积来提高换热效率，整个冷却过程中，物料与冷却风始终不直接接触，即采用间接换热，可避免风将粉状物料带入回转窑二次过烧影响产品质量和性能。

附图说明

图1为现有技术传统工艺流程图；

图2为工艺实施例2的流程示意图；

图3为旋风预热器组的结构示意图；

图4为旋风预热器结构示意图；

图5为图4中A-A剖面图；

图6为撒料板安装位置示意图；

图7为撒料板的结构示意图；

图8是本实用新型冷却装置的结构示意图。

图9是图8中A-A剖视示意图。

图10是本实用新型一次冷却段示意图。

图11是本实用新型二次冷却段示意图。

图12是图11中B部放大示意图。

图13是图11中C部放大示意图。

图14是本实用新型风箱示意图。

图15是进料箱主视结构示意图。

图16是进料箱侧视结构示意图。

图17是进料箱俯视结构示意图。

图18是出料箱主视结构示意图。

图19是出料箱侧视结构示意图。

图20是出料箱俯视结构示意图。

图21现有技术示意图。

其中，1-侧向进风筒，2-中间出风立筒，3-圆柱筒体，4-圆锥体，5-下料锁风翻板阀，6-风管，7-进料口，8-布袋收尘器，9-回转窑，10-进料绞龙，11-第一级预热器，12-第二级预热器，13-第三级预热器，14-冷却装置，15-冷风进口，16-料仓，17-计量称，18-输送机，19-成品仓,20-单筒无扬料板冷却机，21、冷却筒，101、一次冷却段，102、二次冷却段，22、料管，23、进料箱，31、进料口，32、进料管，33、出风管，34、进料罩，35、进料箱支架，36、加料箱体，37、勾型斗，38、推料螺旋，24、出料箱，41、出料箱体，42、进风管，43、出料罩，44、出料箱支架，45、筛筒，46、细料口，47、粗料口，25、连接板一，51、通料孔，52、通风孔，26、连接板二，61、通料孔，62、通风孔，27、风腔，28、风箱一，29、风箱二，70、风管，71、料腔，72、内筒，73、筒体，131、筒体一段，132、筒体二段，133、筒体三段，74、隔板一，75、隔板二，76、中心风管，77、连接风管。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

实施例1高温煅烧α-氧化铝高效节能装置

一种高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，包括回转窑，在回转窑窑尾连接旋风预热器组，该旋风预热器组包括至少两级旋风预热器；在回转窑的窑头连接冷却装置。

旋风预热器组以三级为例，包括三级旋风预热器，所述的旋风预热器包括圆柱筒体3和位于下部的圆锥体4，在圆柱筒体的上端设有侧向进风筒1和中间出风立筒2，在圆锥体4的下部设有下料锁风翻板阀5；上一级旋风预热器的侧向进风筒1与下一级旋风预热器的中间出风立筒2通过风管6连接，风管6上设有进料口7，上一级旋风预热器的下部圆锥体4连接下一级旋风预热器的风管上的进料口7，连接处风管的进料口内部设撒料板；第一级旋风预热器的中间出风立筒2用于连接布袋收尘器8，最末级旋风预热器的下部圆锥体用于连接在回转窑9窑尾烟室内的入窑溜槽，最末级旋风预热器的侧向进风筒通过风管连接回转窑窑尾烟室烟气排出筒。

在立面布置为：最上一级称为第一级，最下一级称为第3级，第二级预热器12的中间出风立筒2连接第一级预热器的侧向进风筒1，第一级预热器的中间出风立筒2连接布袋收尘器8，第一级旋风预热器11风管6上的进料口7用于连接原始进料装置，如进料绞龙10，第三级预热器13的中间出风立筒2连接第二级预热器的侧向进风筒1，第一级预热器的下部圆锥体4连接在第三级预热器的中间出风立筒2和第二级预热器的侧向进风筒1连接风管6上的进料口7处，连接处管道进料口7内部设撒料板，其目的是将固体粉料均匀分散被热烟气带走，并且物料在被热烟气分散输送过程中进行快速换热，达到物料蒸发和预热的目的。

预热器下料圆锥体下部设下料锁风翻板阀，其目的是控制旋风预热器下部圆锥体内的物料有一定的料位，既保证下部圆锥体的物料不能下空造成热烟气短路从下部圆锥体进入影响气固分离，又保证下部圆锥体的物料料位不能过高造成旋风预热器堵塞。

第三级旋风预热器的侧向进风筒1连接回转窑9窑尾烟室烟气排出筒，第三级旋风预热器的下部圆锥体4连接在回转窑9窑尾烟室内的入窑溜槽，完成预热的物料进人回转窑煅烧。

所述的侧向进风筒的气速为18-20m/s。

所述的中间出风立筒排出气速为3-5m/s。

单体旋风预热器工作原理为：含粉体物料的热烟气经侧向进风筒进入圆柱筒体延切向旋转，固相粉体物料碰到圆柱筒体后速度降低后延圆柱筒体滑落到下部圆锥体，物料由下部圆锥体经下料锁风翻板阀排出，热烟气沿切向旋转降低气速后由中间出风立筒排出。

所述的冷却装置如图8所示，本实用新型的一种高温煅烧生产用冷却装置，用来对经过高温煅烧后的粉状物料进行冷却，尤其适用于不能二次煅烧的热敏性粉状产品的冷却，如氧化铝和钛白粉等。具体地，该冷却装置包括冷却筒21，冷却筒21包括筒体73，筒体设计成分段式结构，即筒体73包括依次连接的筒体一段131、筒体二段132和筒体三段133，其好处在于能够方便安装与维修。筒体73的配置参数包括：长径比为9～13：1，传动方式采用中间齿圈减速机传动，转速为1～5r/min变配电机调速，安装斜度为3～5%，材质为金属耐热材料。

筒体73内部设置有对高温物料进行冷却的冷却部件，具体地包括高温的一次冷却段101和低温的二次冷却段102。将冷却筒设计成分段式冷却结构，能够提高换热效率和热能回收率。

如图9和图10所示，一次冷却段101包括料管22、内筒72、连接板一25和连接板二26。料管22的一端通过连接板一25与进料箱23相连，连接板一25通过法兰固定在筒体73上，料管22的另一端固定在连接板二26上。具体地，连接板一25的中部设有用来与风腔27连通的通风孔52，通风孔52的外周设有用来与料管22连通的通料孔51。相应地，连接板二26的中部也设有用来与风腔27连通的通风孔62，通风孔62的外周设有用来与料管22连通的通料孔61。工作时，从进料箱23进入的高温物料通过连接板一25的通料孔51进入料管22，在料管22中进行一次冷却后，从连接板二26的通料孔62中进入二次冷却段102中进一步冷却降温；与此同时，在二次冷却段102中与物料换热后温度有所升高的冷却风从风箱一28的中心风管76流出经过连接板二26的通风孔62进入一次冷却段101的风腔27中，在与料管3中物料进行换热后，经连接板一25的通风孔52从进料箱23的出风管33中排出。

内筒72的内部空腔形成风腔27，可对冷却风起到一定的导向作用，内筒72通过隔板一74与料管22和筒体73固定，内筒72的外壁上还固连有一端悬空的隔板二75，其可以增大扰动，从而增加换热效率。隔板一74和隔板二75在内筒72外壁上间隔设置，即在内筒72的外壁上依次设置有隔板一74、隔板二75、隔板一74、隔板二75……，将隔板一和隔板二按照该方式布置，并使相邻的隔板一和隔板二存在一定的间距。

料管22通过隔板一74安装在内筒72与筒体73之间形成的环形空腔内，具体地，料管22在周向上单层均布，料管22的直径是300～600mm，厚度为6～10mm，长度为筒体的1/3～1/2，材质为不锈钢或耐热钢。冷却时，物料从料管22中通过，风从内筒72形成的风腔27中通过，利用高的物料温度梯度和热风进行换热，可提供热能回收率。同时，高温段设计成单层粗料管均布，主要是为了避免少部分块状物料堵塞料管以及高温段清理困难的问题。

如图11至图14所示，二次冷却段102包括风管70、风箱一28和风箱二29。风箱一28和风箱二29的结构为方形圈状并固定在筒体73内部，风箱的侧面设有起连接和固定风管用的连接板，中间设直径为1200～1600mm的中心风管76，纵向有6～8个连接风管77对称相连，连接风管77的直径是200～300mm。设置风箱的目的就是不让风与物料接触和固定风管，其材质为不锈钢或普通碳钢，高度大于料管22直径和风管70的层高，宽度为200～400mm。

风管70与连接风管77相连从而将冷风引入，在筒体73内侧设置有至少两层风管70，具体地，可沿周向上均布2～4层风管，风管70的直径是50～100mm，长度为筒体的2/3～1/2，材质为不锈钢或普通碳钢。风管70的一端与风箱二29的连接风管77相连通，风管70的另一端与风箱一28的连接风管77连通。工作时，冷却风从出料箱24的进风管42进入风箱二29的中心风管76，进而再通过连接风管77进入风管70中对料腔71内的物料进行冷却，换热完成后的冷却风进入风箱一28中，然后从风箱一28的中心风管76进入一次冷却段内对物料进行冷却；与此同时，在一次冷却段101中经过一次冷却降温处理的物料从风箱一28中连接风管77之间的空腔进入二次冷却段102的料腔71内，与风管70内的冷却风换热完成后从出料箱24中排出。冷却时，物料走料腔71，冷风走风管70，这样设计的目的在于确保有足够的换热面积来提高换热效率，同时物料走管外可避免大颗粒物料堵塞风管。

如图18至图20所示，在二次冷却段102的右端（也就是远离与一次冷却段101相连的一端）连接有出料箱24。出料箱24包括出料箱体41，出料箱体41的轴向中部上连接有进风管42，出料箱体41的下部设有筛筒45，筛筒45的下方设有细料口46，细料口46旁设有粗料口47。出料箱体41的下方设有出料箱支架44，以起到支撑和固定作用，在出料箱体41的下部还连接有出料罩43。

出料箱24的材质为不锈钢或普通碳钢，出料箱24与筒体73分离安装，物料利用筒体转动在斜度作用下，与冷风进行换热，当物料冷至80C°以下时离开筒体，小颗粒通过出料箱筛筒进入输送设备，大颗粒进入粉碎系统，冷却完成。

进风管42与鼓风机相连，具体地，采用离心式鼓风机，风量既能保证物料冷却效果，又能保证回转窑煅烧a-氧化铝所需的空气量。鼓风机与出料箱的进风管相连，因风箱随冷却筒体转动，接头采用动静密封装置。

如图15至图20所示，一次冷却段101的左端（也就是远离与二次冷却段相连的一端）连接有进料箱23。进料箱23包括加料箱体36，加料箱体36上设有进料口31，进料口31连接有进料管32，进料管32包括勾型斗37，勾型斗37连接有推料螺旋38，推料螺旋38与料管22连接，随着冷却筒的转动进料管可将物料导入料管22中，加料箱体36上设有与风腔27连通的出风管33，加料箱体36的下部连接有进料罩34。

进料箱23的材质为不锈钢或耐热钢，冷却时，从进料口31中加入物料，物料在自身重力和筒体转动的作用下通过进料管32进入料管22中与风腔27中的热风换热，换热完成后的热风从出风管中进入回转窑中作为二次风助燃。

冷却筒的工作原理是：1200C°的高温物料垂直进入多风管筒式冷却筒21的进料箱23，随着筒体73的转动带入料管22进行一次冷却，此时，空气走管外间接换热，物料温度降至250～350C°左右；然后，物料穿过风箱一28进入风管70的外侧进行二次冷却，此时，物料走管外空气走管里，冷风由鼓风机经出料箱24的进风管42吹进均匀分布到每个风管与物料间接换热，空气温度升到400～500C°经过进料箱23的出风管33进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80C°以下经出料箱24进入输送设备。

实施例2高温煅烧α-氧化铝高效节能新方法（以三级旋风预热器为例）

（1）原料与尾气换热步骤：原料氢氧化铝和工业氧化铝从料仓16出来计量后（计量称17）进入第一级旋风预热器进料口（第一级旋风预热器风管进料口），来自回转窑650-750℃的尾气进入第三级预热器侧向进风筒，与来自第一级预热器的物料分别在旋风预热器组内进行逆流气-固换热；第一级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度380-420℃，中间出风立筒出口烟气温度200-240℃，第二级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度530-570℃，中间出风立筒出口烟气温度380-420℃，第三级旋风预热器侧向进风筒进口烟气温度680-720℃，中间出风立筒出口烟气温度约530-570℃；物料经旋风预热器组换热后，温度达到550-650℃进入回转窑，回转窑尾气换热后温度降至220-160℃进入布袋收尘器净化后经引风机达标排放；

物料在第一级预热器内温度升到110-120℃时脱去物理水，温度升到200-250℃时脱去两个结晶水变成一水软铝石；物料进入第二级旋风预热器继续脱净两个结晶水；物料进入第三级旋风预热器温度升到550℃时脱去第三个结晶水变为无水r-氧化铝；

（2）回转窑煅烧步骤：利用天然气或煤气作燃料，在窑头喷入燃烧，烧成温度控制到1350-1450℃,温度到550-650℃的物料进入回转窑窑尾，在回转窑的转动下向窑头流动，达到850℃以上开始由无水r-氧化铝转化α-氧化铝，温度达到1300℃以上转化率达到95%以上；

（3）冷却步骤：由回转窑加热得到α-氧化铝进入冷却装置14冷却物料，该冷却装置14有两部分组成，为前部分和后部分，物料在前部分走管里空气走管外，物料进入后部分走管外空气走管里，冷风有鼓风机在冷却装置出料端吹进与进入多风管冷却机850-950℃高温物料间接换热，空气温度升到400-500℃进入回转窑作为二次风助燃，物料冷却到80℃以下由输送机18送入成品仓19。

实例1年产15万吨α-氧化铝装置三级旋风预热器应用

1）主要设备规格

三级旋风预热器：

第一级旋风直径3960*4000mm，中心筒直径1650mm；

第二级旋风直径3960*4000mm，中心筒直径1650mm；

第三级旋风直径3960*4000mm，中心筒直径1650mm。

回转窑：直径4m*75m。

冷却机：直径4m*38m风管换热面积1020m²。

鼓风机风量22500m³/h。

主引风机：风量43150-45000Nm³/h（不考虑漏风系数）。

其他设备：略。

2)操作指标

消耗氢氧化铝31.9t/h，产量18.75t/h。

第一级旋风预热器进口烟气温度约400℃，出口烟气温度约220℃；第二级旋风预热器进口烟气温度约550℃，出口烟气温度约400℃；第三级旋风预热器进口烟气温度约700℃，出口烟气温度约550℃。

回转窑窑头温度900℃烧成带温度1350-1450℃窑尾温度700℃。

主引风量：43150-45000Nm³/h。

入回转窑物料温度600℃左右，出回转窑（入冷却机）物料温度890℃左右，出冷却机物料温度80℃。

a-氧化铝转化率>95%。

3)节能效果

回转窑节能量：（400℃-220℃）×1.3kj/kg.℃×1.1kg/Nm3×1726Nm³/t=444401.1kj/t

冷却机节能效果：

1.23kj/kg.℃×1000kg×（890℃-100℃）=971700kj/t

971700kj/t×60%=583020kj/t

每吨产品节能共计444401.1+583020=1027421.1kj/t折天然气降低消耗28.6m³/t.

年节天然气消耗4290000m³/t.效益可观。

实例2年产8万吨α-氧化铝装置四级旋风预热器应用

1）主要设备规格

四级旋风预热器：

第一级旋风直径3260*3880mm，中心筒直径1360mm；

第二级旋风直径3260*3880mm，中心筒直径1360mm；

第三级旋风直径3010*3800mm，中心筒直径1220mm；

第四级旋风直径3010*3800mm，中心筒直径1220mm。

回转窑：直径3m*75m；

冷却机：直径3m*38m，风管换热面积700m²。

鼓风机风量15000m³/h。

主引风机：风量21575-23000Nm³/h（不考虑漏风系数）。

其他设备：略。

2)操作指标

消耗氢氧化铝17t/h，产量10t/h。

第一级旋风预热器进口烟气温度约330℃，出口烟气温度约160℃；第二级旋风预热器进口烟气温度约480℃，出口烟气温度约330℃；第三级旋风预热器进口烟气温度约620℃，出口烟气温度约480℃；第四级旋风预热器进口烟气温度约750℃，出口烟气温度约620℃。

回转窑窑头温度900℃烧成带温度1350-1450℃窑尾温度750℃。

主引风量：21575-23000Nm³/h。

入回转窑物料温度670℃.出回转窑（入冷却机）物料温度910℃左右，出冷却机物料温度80℃。

b-氧化铝转化率>95%

3)节能效果

回转窑节能量：（400℃-160℃）×1.3kj/kg.℃×1.1kg/Nm3×1726Nm³/t=592363.2kj/t

冷却机节能效果：

1.23kj/kg.℃×1000kg×（910℃-100℃）=971700kj/t

996300kj/t×60%=597780kj/t

每吨产品节能共计592363.2+597780=1190143.2kj/t折天然气降低消耗33.1m3/t.年节天然气消耗2648000m³/t.效益可观。

实例3：冷却18～20t/h高温煅烧a-氧化铝

冷却前物料温度890C°，物料量18～20t/h，冷却后物料温度<100C°。

冷却筒的规格：筒体73直径3.6m*38m，料管22直径470mm、厚度6mm、长度18000mm、数量18个、单层分布、材质不锈钢，风管70直径108mm、厚度6mm、长度18000mm、数量100个、双层分布、材质碳钢，鼓风机风量22500m3/h。

筒体安装斜度：4%，筒体转速：4.23r/min。

冷却装置节能效果：

1.23kj/kg.℃×1000kg×（890℃-100℃）=971700kj/t

971700kj/t×60%=583020kj/t

每小时节约热能583020kj。

实例4：冷却10t/h高温煅烧a-氧化铝

冷却前物料温度910C°，物料量10t/h，冷却后物料温度<100C°。

冷却筒规格：直径3.m*38m，料管22直径400mm、厚度6mm、长度18000mm、数量16个、单层分布、材质不锈钢，风管70直径108mm、厚度6mm、长度18000mm、数量80个、双层分布、材质碳钢，鼓风机风量15000m³/h。

筒体安装斜度：4%，筒体转速：4.23r/min。

冷却装置节能效果：

1.23kj/kg.℃×1000kg×（910℃-100℃）=996300kj/t

996300kj/t×60%=597780kj/t

每小时节约热能5977800kj。

Claims (15)

1.一种高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，包括回转窑，其特征在于，在回转窑窑尾连接旋风预热器组，该旋风预热器组包括至少两级旋风预热器；在回转窑的窑头连接冷却装置。

2.根据权利要求1所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述的回转窑为中空长窑。

3.根据权利要求1所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述的旋风预热器组，包括至少两级旋风预热器，所述的旋风预热器包括圆柱筒体和位于下部的圆锥体，在圆柱筒体的上端设有侧向进风筒和中间出风立筒，在圆锥体的下部设有下料锁风翻板阀；上一级旋风预热器的侧向进风筒与下一级旋风预热器的中间出风立筒通过风管连接，风管上设有进料口，上一级旋风预热器的下部圆锥体连接下一级旋风预热器的风管上的进料口，连接处风管的进料口内部设撒料板；第一级旋风预热器的中间出风立筒用于连接布袋收尘器，最末级旋风预热器的下部圆锥体用于连接在回转窑窑尾烟室内的入窑溜槽，最末级旋风预热器的侧向进风筒通过风管连接回转窑窑尾烟室烟气排出筒。

4.根据权利要求1所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述的旋风预热器采用2-4级。

5.根据权利要求1所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述的冷却装置包括冷却筒，所述冷却筒包括一次冷却段和二次冷却段，所述一次冷却段包括料管和风腔，所述二次冷却段包括风管和料腔。

6.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述一次冷却段的一端设有连接板一，连接板一上设有通料孔和通风孔，一次冷却段的另一端设有连接板二，连接板二上设有通料孔和通风孔，料管的两端分别与通料孔和通料孔连接。

7.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述二次冷却段的一端设有风箱一，二次冷却段的另一端设有风箱二，风箱一和风箱二的中部设有中心风管，中心风管通过连接风管与风管连接。

8.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述冷却筒包括筒体，筒体内位于一次冷却段位置处设有内筒，内筒内部的空腔形成风腔，料管安装在筒体与内筒之间的环形空腔内。

9.根据权利要求8所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述内筒外壁上设置有隔板，所述隔板包括间隔设置的隔板一和隔板二，隔板一的一端与内筒外壁固连，隔板一的另一端与料管固连，隔板二的一端与内筒外壁固连，隔板二的另一端悬空设置。

10.根据权利要求8所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述筒体包括依次连接的筒体一段、筒体二段和筒体三段，筒体与内筒之间的环形空腔内沿周向上均匀布置有一层料管，料管的轴线与筒体的轴线平行。

11.根据权利要求8所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述筒体内位于二次冷却段位置处沿周向上设置有至少两层风管，相邻层间的风管交错设置，风管的轴线与筒体的轴线平行。

12.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述一次冷却段远离二次冷却段的一端连接有进料箱，所述进料箱包括加料箱体，加料箱体上设有进料口，进料口连接有进料管，进料管包括勾型斗，勾型斗连接有推料螺旋，推料螺旋与料管连接，加料箱体上设有与风腔连通的出风管，加料箱体的下部连接有进料罩。

13.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述二次冷却段远离一次冷却段的一端连接有出料箱，所述出料箱包括出料箱体，出料箱体上设有细料口和粗料口，细料口的上方设有筛筒，出料箱体上设有与中心风管连通的进风管，出料箱体的下部连接有出料罩。

14.根据权利要求5所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述冷却筒通过中间齿圈减速机与电机连接，冷却筒的安装斜度是3～5%，风管的直径小于料管的直径。

15.根据权利要求1所述的高温煅烧α-氧化铝高效节能装置，其特征在于，所述的旋风预热器采用3级。