CN212356568U - 一种氢氧化铝焙烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢氧化铝焙烧系统，包括焙烧炉、进料系统、冷却系统、旋风分离器、除尘器和引风机，以及烟风调节装置和烟气再循环装置。烟气再循环装置包括再循环烟气管、再循环烟气调节阀和再循环风机。通过将部分烟气作为再循环烟气引入烟风调节装置，与空气混合成为混合气，并作为冷却系统的冷却介质与焙烧后的高温氢氧化铝换热提高温度后，分别作为焙烧系统的一次风和二次风。本实用新型具有焙烧效果稳定、NOx排放低等优点。

Description

一种氢氧化铝焙烧系统

技术领域

本实用新型涉及一种氢氧化铝焙烧系统，属于冶金技术领域。

背景技术

氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，是决定了氧化铝的产量、质量和生产过程能耗及污染物排放的重要环节。目前我国氢氧化铝被烧技术广泛采用丹麦史密斯公司提出的气态悬浮焙烧炉(GSC焙烧炉)。在焙烧炉内，天然气或煤气与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过程，生成氧化铝，并经过多级冷却最终得到合格的氧化铝产品。GSC焙烧炉具有产能高、启停方便、产品质量好等优势。然而，该炉型氮氧化物排放量较高，随着环保排放标准的提高，降低氧化铝焙烧过程氮氧化物排放是一个亟待解决的问题。

目前氢氧化铝焙烧工艺中减少氮氧化物排放的主要手段是通过选择性催化还原(SCR) 和选择性非催化还原(SNCR)对燃烧后的烟气进行脱硝处理。然而，SCR技术虽然效率较高，但要求使用昂贵的催化剂，使用过程中催化剂会逐渐失活而需要定期更换，增加了运行工艺的成本。SNCR技术虽然成本相对低廉，但效率低，单独使用无法满足要求，并且SNCR技术存在严重的氨逃逸问题，容易造成二次污染。

专利文献CN107339690A公开了一种氧化铝焙烧炉及其轴向空气分级燃烧方法。该方法采用径向旋切燃烧+轴向空气分级燃烧工艺，将理论空气量的70％作为炉膛内部的一次风，从而使炉内的下部形成贫氧燃烧区，再通过径向旋切燃烧弱化燃烧火焰的集中度，减少局部高温区的产生，进而降低氮氧化物的生成。但其焙烧炉内过量空气系数达到了1.4，将70％的空气作为一次风很难形成贫氧燃烧区而抑制NOx生成，同时由于轴向空气分级后一次风量较小，破坏了焙烧炉内的流态，控制不当时会导致焙烧炉底部落料，危害运行安全。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种氢氧化铝焙烧系统，通过空气分级技术和烟气再循环技术的联合运用，在保证氢氧化铝焙烧炉正常运行的情况下，达到大幅减少其NOx排放的目的。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种氢氧化铝焙烧系统，包括焙烧炉、进料系统、冷却系统、旋风分离器、除尘器和引风机，所述焙烧炉中部以下设置有进料口与所述进料系统相连，所述焙烧炉上部设有连通管与所述旋风分离器相连；所述旋风分离器底部设有物料通道与所述冷却系统相连；所述焙烧炉底部设有一次风布风装置和燃料气入口，且所述焙烧炉中部以上设置有若干二次风口，若干二次风口之间设有二次风调配装置且通过所述二次风调配装置相连；所述旋风分离器烟气出口与所述进料系统相连；所述进料系统与所述除尘器及引风机依次相连；所述冷却系统设有冷却介质入口和冷却介质出口。所述焙烧系统还包括烟风调节装置和烟气再循环装置；所述烟风调节装置设置有空气入口和烟气入口，以及混合气出口，且所述混合气出口与所述冷却系统的冷却介质入口相连；所述烟气再循环装置包括再循环烟气管以及设置在所述再循环烟气管上的再循环烟气调节阀和再循环风机，所述再循环烟气管入口设置在所述引风机出口之后，且所述再循环烟气管出口与所述烟风调节装置的烟气入口相连；所述冷却系统的冷却介质出口设有风道分别与所述焙烧炉底部的一次风布风装置和二次风调配装置相连。

上述技术方案中，所述进料系统包括料仓、第一干燥器及连接料仓和第一干燥器的给料器，以及预热装置；所述预热装置至少包括首级旋风预热器和末级旋风预热器；所述第一干燥器依次与所述首级旋风预热器和末级旋风预热器相连，且所述末级旋风预热器与所述焙烧炉进料口相连；所述首级旋风预热器的烟气出口与除尘器相连；所述末级旋风预热器的烟气出口与所述第一干燥器相连；所述旋风分离器的烟气出口与所述末级旋风预热器通过管道相连，且所述首级旋风预热器的物料出口与所述管道相连。

另一种实施方式是，所述进料系统包括料仓、第一干燥器及连接料仓和第一干燥器的给料器，以及预热装置；所述预热装置至少包括首级旋风预热器、末级旋风预热器和一个中级旋风预热器，所述中级旋风预热器连接在首级旋风预热器和末级旋风预热器之间；所述第一干燥器与首级旋风预热器入口相连；首级旋风预热器的物料出口和末级旋风预热器的烟气出口通过预热管道相连通后与中级旋风预热器入口相连；所述旋风分离器的烟气出口与末级旋风预热器入口通过管道相连，且中级旋风预热器的物料出口与所述管道相连；所述末级旋风预热器物料出口与所述焙烧炉进料口相连；所述中级旋风预热器的烟气出口与所述第一干燥器相连；所述首级旋风预热器的烟气出口与除尘器相连。

上述技术方案中，所述冷却系统包括若干相互连接的旋风冷却器，且所述最后一级旋风冷却器的冷却介质入口与所述烟风调节装置混合气出口相连。

上述技术方案中，所述焙烧炉与所述旋风分离器之间设置有SNCR喷口。

上述技术方案中，所述焙烧系统还包括燃料气洗氨系统，所述燃料气洗氨系统包括燃料气源、洗氨塔、氨水槽、蒸氨塔和第二干燥器；所述洗氨塔分别与所述燃料气源、第二干燥器和氨水槽相连，所述蒸氨塔分别连接氨水槽和SNCR喷口；所述第二干燥器与所述燃料气入口相连。

本实用新型具有以下优点及有益效果：1)再循环烟气从冷却介质入口和空气混合作为冷却器进入氢氧化铝焙烧炉系统，在冷却了产品的同时，混合气被预热到750℃左右，保证焙烧炉内保持1100℃和燃烧稳定性，进而保证产品质量；2)使用烟气再循环技术降低焙烧炉的过量空气系数，但维持了气体体积流量不变，使得利用空气分级技术将焙烧炉下部形成还原性氛围进行气态悬浮焙烧，从而降低NOx排放，并可以保持焙烧炉正常运行而不发生落料。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的其中一种实施方式的氢氧化铝焙烧系统示意图(图中虚线为气体流动路线，实线为物料流动路线)。

图2为本实用新型所涉及的另一种实施方式的氢氧化铝焙烧系统示意图(图中虚线为气体流动路线，实线为物料流动路线)。

图3为本实用新型所涉及的包括中级旋风预热器的预热装置示意图(图中虚线为气体流动路线，实线为物料流动路线)。

图中：1–料仓；2–给料器；3–干燥器；4–首级旋风预热器；5–末级旋风预热器；6–旋风分离器；7–焙烧炉；8–第一旋风冷却器；9–第二旋风冷却器；10–第三旋风冷却器；11–第四旋风冷却器；12–流化床冷却器；13–燃料气源；14–燃料气入口；15–引风机；16–烟风调节装置；17–除尘器；18–烟囱；19–再循环烟气调节阀；20–再循环风机；21–二次风调配装置； 22–干燥器；23–洗氨塔；24–氨水槽；25–蒸氨塔；26–SNCR喷口；27–排水管；28–中级旋风预热器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1和图2所示，一种氢氧化铝焙烧系统，包括焙烧炉7、进料系统、冷却系统、旋风分离器6、除尘器17、引风机15和烟囱18。引风机15设置在除尘器17和烟囱18之间，使系统维持负压运行。

焙烧炉7底部设有一次风布风装置和燃料气入口14，且焙烧炉7中部以上设置有若干二次风口，若干二次风口之间设有二次风调配装置21并通过二次风调配装置21相连。

作为本领域的常识，所述旋风分离器、旋风预热器、旋风冷却器等均包括物料(包括烟气、含尘烟气、风等)入口/入口、气体(包括烟气、空气等)出口和固体物料出口，本领域一般技术人员均能够理解和想象。

焙烧炉7中部以下设置有进料口与进料系统相连。进料系统包括料仓1、第一干燥器3 及连接料仓1和第一干燥器3的给料器2，以及预热装置；预热装置至少包括首级旋风预热器4和末级旋风预热器5；第一干燥器3依次与首级旋风预热器4和末级旋风预热器5相连，且末级旋风预热器5与焙烧炉7进料口相连；首级旋风预热器4的烟气出口与除尘器17相连；末级旋风预热器5的烟气出口与第一干燥器3相连；旋风分离器6的烟气出口与末级旋风预热器5物料入口通过管道相连，且首级旋风预热器4的物料出口与管道相连，使得从首级旋风预热器4预热分离后的固体物料能够在旋风分离器6分离的高温烟气均匀携带和预热下进入末级旋风预热器5。

焙烧炉7上部设有连通管与旋风分离器6相连；旋风分离器6底部设有物料通道与冷却系统相连。冷却系统设有冷却介质入口和冷却介质出口。冷却系统包括若干相互连接的旋风冷却器，且最后一级旋风冷却器的冷却介质入口与烟风调节装置16的混合气出口相连。作为一种优化技术方案，冷却系统下方还设置有流化床冷却器12，对产品进一步进行冷却。

焙烧系统还包括烟风调节装置16和烟气再循环装置。烟风调节装置16设置有空气入口和烟气入口，以及混合气出口，且混合气出口与冷却系统的冷却介质入口相连。烟气再循环装置包括再循环烟气管以及设置在再循环烟气管上的再循环烟气调节阀19和再循环风机20，再循环烟气管入口设置在引风机15和烟囱18之间，且再循环烟气管出口与烟风调节装置16 的烟气入口相连。再循环风机20前设置有排水管27，用于将再循环烟气冷凝后的水分排出。冷却系统的冷却介质出口设有风道分别与焙烧炉7底部的一次风布风装置和二次风调配装置 21相连。

其中一个实施例为，冷却系统包括四级相互连接的旋风冷却器：第一旋风冷却器8、第二旋风冷却器9、第三旋风冷却器10和第四旋风冷却器11。第四旋风冷却器11的冷却介质入口与烟风调节装置16的混合气出口相连，其冷却介质出口与第三旋风冷却器10的冷却介质入口相连。如此依次相连。第一旋风冷却器8的冷却介质出口则分别一次风布风装置和二次风调配装置21相连。

使料仓1内的原料通过给料器2进入第一干燥器3，在从末级旋风预热器5烟气出口进入第一干燥器3的干燥热介质直接换热干燥后，随着烟气进入首级旋风预热器4中进行首级预热并在首级旋风预热器4气固分离，分离下来的预热固体物料进入管道，在从旋风分离器 6分离后进入管道的高温烟气携带并进一步加热后进入末级旋风预热器5中，在末级旋风预热器5中完成原料预热并气固分离，分离下来的固体物料通过进料口进入焙烧炉7，分离后的高温烟气进入第一干燥器3作为干燥热介质。

如图3所示，预热装置还可以包括至少一个中级旋风预热器28，中级旋风预热器28连接在首级旋风预热器4和末级旋风预热器5之间。第一干燥器3与首级旋风预热器4相连，使得干燥后的原料能够进入首级旋风预热器4中预热。首级旋风预热器4的物料出口和末级旋风预热器5的烟气出口通过预热管道相连通后与中级旋风预热器28入口相连，使得从首级旋风预热器4预热分离后的固体物料能够在末级旋风预热器5的烟气均匀携带和预热下进入中级预热器。旋风分离器6的烟气出口与末级旋风预热器5入口通过管道相连，且中级旋风预热器28的物料出口与管道相连，使得从中级旋风预热器28预热分离后的固体物料能够在旋风分离器6分离的高温烟气均匀携带和预热下进入末级旋风预热器5。末级旋风预热器 5的物料出口与焙烧炉7进料口相连。首级旋风预热器4的烟气出口与除尘器17相连。中级旋风预热器28的烟气出口与第一干燥器3相连，使经过中级旋风预热器28分离后的热烟气进入第一干燥器3作为干燥热介质。

首级旋风预热器气固分离后的含尘烟气进入除尘器除尘，除尘后一部分烟气作为再循环烟气，在再循环风机20作用下，通过再循环风机19调节流量，由再循环烟气管引入烟风调节装置的烟气入口。再循环烟气中的水蒸气在再循环烟气管中冷凝形成的液态水从排水管27 中排出。

调节烟风调节装置，按照总过量空气系数1.1～1.2调节通过空气入口进入的空气量和通过烟气入口进入的再循环烟气量成为混合气，并使混合气通过冷却介质入口进入冷却系统作为冷却介质；冷却介质在冷却系统换热过程中温度升高，分别作为一次风和二次风，通过一次风配风装置和二次风调配装置分别进入焙烧炉，且调节一次风量为总风量的80％～85％；

使固体物料在气一次风形成的还原性气氛下高温流态化焙烧，并在二次风作用下进一步焙烧完全，形成夹带着氢氧化铝的高温烟气，从焙烧炉上部进入旋风分离器分离；旋风分离器分离下的固态颗粒进入冷却系统，在空气和再循环烟气形成的混合气冷却下成为氧化铝产品。最后氧化铝物料进入流化床冷却器12进一步冷却至80℃以下并排出系统。

在此过程中，混合气在冷却系统内被加热至750℃左右，能够使焙烧炉内温度可以维持在1100℃左右，进而保障产品质量。通过烟气再循环，并以预热后温度较高的混合气作为一次风和二次风，能够将总过量空气系数调节至1.1～1.2，从而在大幅降低焙烧炉系统的总过量空气系数的同时又能够维持气体体积流量不变，从而使焙烧炉内流态有利于生产高品质产品和系统的稳定运行。此外，在大幅降低了总过量空气系数的基础上，调节一次风量为 80％～85％，使得焙烧炉7下部可以形成还原性气氛抑制NOx生成的同时，来流气体流速依旧保持较高的速度，而不会造成落料，从而维持焙烧炉系统的正常运行。

旋风分离器分离后的高温烟气通过烟气出口进入管道，作为加热介质进入进料系统加热原料，并最终进入除尘器。

为进一步降低NOx排放，焙烧炉7与旋风分离器6之间设置有SNCR喷口26。

在氢氧化铝焙烧过程中，由于燃料气中往往含有较多的氨，若直接使用会增加NOx的排放。因此作为一种优化的技术方案，如图2所示，焙烧系统还包括燃料气洗氨系统，燃料气洗氨系统包括燃料气源13、洗氨塔23、氨水槽24、蒸氨塔25和第二干燥器22；洗氨塔 23分别与燃料气源13、第二干燥器22和氨水槽24相连，蒸氨塔25分别连接氨水槽24和 SNCR喷口26。第二干燥器22与燃料气入口14相连。将燃料气通过洗氨塔23清洗并经第二干燥器22干燥后进入焙烧炉7作为燃料对原料进行焙烧。而洗下的氨水经氨水槽24收集后通过蒸氨塔25浓缩后从SNCR喷口26喷入对焙烧后的气固混合物进行脱硝处理。

燃料气入口14设有喷嘴。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氢氧化铝焙烧系统，包括焙烧炉(7)、引风机(15)、进料系统、冷却系统、旋风分离器(6)和除尘器(17)，所述焙烧炉(7)中部以下设置有进料口与所述进料系统相连，所述焙烧炉(7)上部设有连通管与所述旋风分离器(6)相连；所述旋风分离器(6)底部设有物料通道与所述冷却系统相连；所述焙烧炉(7)底部设有一次风布风装置和燃料气入口(14)，且所述焙烧炉(7)中部以上设置有若干二次风口，若干二次风口之间设有二次风调配装置(21)，且通过所述二次风调配装置(21)相连；所述旋风分离器(6)烟气出口与所述进料系统相连；所述进料系统与所述除尘器(17)及引风机(15)依次相连；所述冷却系统设有冷却介质入口和冷却介质出口；其特征在于，所述焙烧系统还包括烟风调节装置(16)和烟气再循环装置；所述烟风调节装置(16)设置有空气入口和烟气入口，以及混合气出口，且所述混合气出口与所述冷却系统的冷却介质入口相连；所述烟气再循环装置包括再循环烟气管以及设置在所述再循环烟气管上的再循环烟气调节阀(19)和再循环风机(20)，所述再循环烟气管入口设置在所述引风机(15)出口，且所述再循环烟气管出口与所述烟风调节装置(16)的烟气入口相连；所述冷却系统的冷却介质出口设有风道分别与所述焙烧炉(7)底部的一次风布风装置和二次风调配装置(21)相连。

2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝焙烧系统，其特征在于，所述进料系统包括料仓(1)、第一干燥器(3)及连接料仓(1)和第一干燥器(3)的给料器(2)，以及预热装置；所述预热装置至少包括首级旋风预热器(4)和末级旋风预热器(5)；所述第一干燥器(3)依次与所述首级旋风预热器(4)和末级旋风预热器(5)相连，且所述末级旋风预热器(5)物料出口与所述焙烧炉(7)进料口相连；所述首级旋风预热器(4)的烟气出口与除尘器(17)相连；所述末级旋风预热器(5)的烟气出口与所述第一干燥器(3)相连；所述旋风分离器(6)的烟气出口与所述末级旋风预热器(5)的入口通过管道相连，且所述首级旋风预热器(4)的物料出口与所述管道相连。

3.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝焙烧系统，其特征在于，所述进料系统包括料仓(1)、第一干燥器(3)及连接料仓(1)和第一干燥器(3)的给料器(2)，以及预热装置；所述预热装置至少包括首级旋风预热器(4)、末级旋风预热器(5)和一个中级旋风预热器，所述中级旋风预热器连接在首级旋风预热器(4)和末级旋风预热器(5)之间；所述第一干燥器(3)与首级旋风预热器(4)入口相连；首级旋风预热器(4)的物料出口和末级旋风预热器(5) 的烟气出口通过预热管道相连通后与中级旋风预热器入口相连；所述旋风分离器(6)的烟气出口与末级旋风预热器(5)入口通过管道相连，且中级旋风预热器的物料出口与所述管道相连；所述末级旋风预热器(5)物料出口与所述焙烧炉(7)进料口相连；所述中级旋风预热器的烟气出口与所述第一干燥器(3)相连；所述首级旋风预热器(4)的烟气出口与除尘器(17)相连。

4.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝焙烧系统，其特征在于，所述冷却系统包括若干相互连接的旋风冷却器，且所述最后一级旋风冷却器的冷却介质入口与所述烟风调节装置(16)的混合气出口相连。

5.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝焙烧系统，其特征在于，所述焙烧炉(7)与所述旋风分离器(6)之间设置有SNCR喷口(26)。

6.根据权利要求5所述的一种氢氧化铝焙烧系统，其特征在于，所述焙烧系统还包括燃料气洗氨系统，所述燃料气洗氨系统包括燃料气源(13)、洗氨塔(23)、氨水槽(24)、蒸氨塔(25)和第二干燥器(22)；所述洗氨塔(23)分别与所述燃料气源(13)、第二干燥器(22)和氨水槽(24)相连，所述蒸氨塔(25)分别连接氨水槽(24)和SNCR喷口(26)；所述第二干燥器(22)与所述燃料气入口(14)相连。

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