氧化鋁生產(chǎn)采用流態(tài)化焙燒技術(shù)的試驗(yàn)研究開始于20世紀(jì)40年代

近40年來流態(tài)化焙燒在工業(yè)生產(chǎn)中顯示出其優(yōu)質(zhì)、低耗的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)技術(shù)發(fā)展十分迅速。目前廣泛應(yīng)用于氧化鋁生產(chǎn)的焙燒技術(shù)為美國(guó)的閃速焙燒、德國(guó)的循環(huán)焙燒、丹麥的氣態(tài)懸浮焙燒三種。其中氣態(tài)懸浮焙燒技術(shù)起步最晚，但技術(shù)先進(jìn)。
代表著最新流態(tài)化焙燒水平號(hào)稱“第三代”。然而因其在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較晚，實(shí)際運(yùn)行中仍然存在許多問題，若能很好地解決進(jìn)一步完善其工藝，則氣態(tài)懸浮焙燒技術(shù)無疑是氧化鋁生產(chǎn)的最佳選擇。

我國(guó)自1987年山西鋁廠引進(jìn)第一臺(tái)美鋁閃速焙燒爐以后，十多年來，相繼又引進(jìn)了德國(guó)魯奇循環(huán)流態(tài)化焙燒爐、丹麥?zhǔn)访芩箽鈶B(tài)懸浮焙燒爐，其中以氣態(tài)懸浮焙燒爐為主，占到總數(shù)的70%。目前國(guó)內(nèi)氧化鋁幾乎全部采用流態(tài)化焙燒。

1、前言

30%，系統(tǒng)的熱效率達(dá)85%以上。 八十年代以來，我國(guó)先后從國(guó)外引進(jìn)并逐步消化吸收了氫氧化

(5)產(chǎn)品質(zhì)量好、運(yùn)轉(zhuǎn)率高：因?yàn)榱鲬B(tài)化焙燒爐是非轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，鋁流態(tài)化焙燒爐，采用了目前所有的三種爐型。包括正壓操作的流

爐襯與物料的磨損較少，產(chǎn)品中的SiO2的含量比回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)品低約態(tài)化閃速焙燒爐、循環(huán)流態(tài)化焙燒爐及負(fù)壓操作的氣體懸浮焙燒

0.006%。不同粒級(jí)氧化鋁煅燒程度均勻。 爐。使用的重油、低熱值發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、天燃?xì)獾热剂稀?/p>

(6)自動(dòng)化程度高。由于流態(tài)化焙燒爐轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備少，自動(dòng)化儀經(jīng)過十多年的探索、改進(jìn)使流態(tài)化焙燒爐取代了傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯

表安裝、使用、維護(hù)方便。國(guó)內(nèi)流態(tài)化焙燒爐均采用了計(jì)點(diǎn)機(jī)集散焙燒氧化鋁，并適應(yīng)了我國(guó)氧化鋁特點(diǎn)，流態(tài)化焙燒爐技術(shù)得到了

控制系統(tǒng)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，自動(dòng)化程度高。 進(jìn)一步完善和發(fā)展。 

3、流態(tài)化焙燒爐在我國(guó)使用出現(xiàn)的問題：

2、氫氧化鋁流態(tài)化焙燒爐的優(yōu)點(diǎn)：

氫氧化鋁流態(tài)化焙燒爐是一種以稀相為主、稀濃相結(jié)合的焙燒裝置，是一種結(jié)合式冶金爐。一般由物料干燥、脫水預(yù)熱、主反應(yīng)爐和成品冷卻三大系統(tǒng)組成。干燥脫水預(yù)熱系統(tǒng)都是以稀相載流換熱。主反應(yīng)爐各有特色，冷卻系統(tǒng)大多以稀相載流換熱為主（物料冷卻、冷風(fēng)預(yù)熱），輔以濃相床間壁換熱。

2.1 流態(tài)化焙燒爐的節(jié)能機(jī)理：物料與氣體逆流換熱

大部分結(jié)晶水后，氣體再去干燥喂入系統(tǒng)的氫氧化鋁附著水，

從而可以使廢氣溫度下降到最適合于電收塵的水平。 焙燒成品的熱

量用供入系統(tǒng)的助燃空氣和水冷卻到常溫，同時(shí)充分預(yù)熱了助燃空氣，從而有利于燃料充分燃燒。焙燒爐的氣、固走向及溫度變化見圖一。燃料的充分燃燒，較少的電除塵設(shè)備都大大減少了氫氧化鋁流態(tài)化焙燒對(duì)環(huán)境的污染。

2.2 流態(tài)化焙燒爐的主要特點(diǎn)：

與傳統(tǒng)的焙燒設(shè)備--回轉(zhuǎn)窯相比較，流態(tài)化焙燒爐主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)投資少：流態(tài)化焙燒爐效率高，其機(jī)電設(shè)備重量不及回轉(zhuǎn)窯的一半，建筑面積僅為回轉(zhuǎn)窯的三分之一，占地少。因此，投資比回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)少40%-60%。

(2)設(shè)備簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低。流態(tài)化焙燒爐系統(tǒng)除了風(fēng)機(jī)、油泵與給料設(shè)備外，沒有大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，內(nèi)襯使用壽命長(zhǎng)達(dá)6--10年以上，維修費(fèi)用僅為回轉(zhuǎn)窯的40%。

(3)有利與環(huán)境保護(hù)。由于燃燒的過剩空氣系數(shù)低，燃燒充分，廢氣量減少，廢氣中SO2和NOX的生成量均運(yùn)低于回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)。

(4)熱耗低 ：與回轉(zhuǎn)窯相比，流態(tài)化焙燒爐熱耗降低約三分之一，主要是因?yàn)槿紵諝獾念A(yù)熱溫度高，燃料燃燒的過剩空氣系

自山西鋁1987年引進(jìn)我國(guó)第一臺(tái)流態(tài)化焙燒爐以來，我國(guó)氧化鋁廠先后全部或部分引進(jìn)多臺(tái)流態(tài)化焙燒爐。這些焙燒爐在我國(guó)使用過程中或多或少存在一些問題。主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 流態(tài)化焙燒爐的達(dá)產(chǎn)問題：

我國(guó)最早引進(jìn)的山西鋁廠1#焙燒爐是流態(tài)化閃速焙燒爐，其達(dá)產(chǎn)問題一直是個(gè)難題。主要表現(xiàn)在，設(shè)計(jì)日產(chǎn)1320t/d的爐子長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際產(chǎn)能只有設(shè)計(jì)產(chǎn)能的70%左右。主要原因，一是鼓風(fēng)機(jī)出

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口風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)的61000m/h，試生產(chǎn)期間實(shí)際只有49000m/h。在2001 ABB公司的新風(fēng)機(jī)，這個(gè)問題才得以解決。山西鋁廠的2#、3#爐以及中州鋁廠的1#焙燒爐是我國(guó)引進(jìn)較早的氣體懸浮焙燒爐，都存在試生產(chǎn)期間甚至投產(chǎn)幾年內(nèi)達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能的問題。在經(jīng)過多次改造后才達(dá)到了設(shè)計(jì)產(chǎn)能。

3.2 設(shè)計(jì)過程中存在的問題：

我國(guó)最初引進(jìn)的流態(tài)化焙燒爐均由國(guó)外設(shè)計(jì)，以后國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院逐漸消化并進(jìn)行自行設(shè)計(jì)。問題主要表現(xiàn)在：氣體懸浮焙燒爐預(yù)熱旋風(fēng)筒分離效率低，造成電收塵進(jìn)口含塵量升高，電收塵負(fù)荷加重；二是采用下料管鎖氣閥鎖氣工藝，易造成氣流反竄短路，一方面破壞了旋風(fēng)筒內(nèi)氣流走向，影響了分離效率和熱交換效率；另一方面造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，熱效率下降；三是PO2下降煙道與AO2煙道的強(qiáng)度及伸縮補(bǔ)償不合理造成PO2下降煙道吸扁，破裂漏風(fēng)，AO5部位落料嚴(yán)重；四是電收塵倉卸料及返灰系統(tǒng)極不成熟，嚴(yán)重影響了焙燒爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；五是冷風(fēng)進(jìn)口AO7處冒料嚴(yán)重。

流態(tài)化閃速焙燒爐主要存在的問題：一是三級(jí)逆流冷卻換熱效率低，造成進(jìn)入冷卻器的物料溫度太高，給冷卻器水冷造成較大困難，一方面降低了流化床的使用壽命；另一方面造成大量熱量無謂散失，嚴(yán)重時(shí)造成焙燒爐出料溫度太高甚至燒壞輸送皮帶；二是燃燒系統(tǒng)不完善，油槍霧化系統(tǒng)效果差，導(dǎo)致重油燃燒速度慢、不徹底，嚴(yán)重時(shí)造停留槽溫度比主爐溫度高，甚至出黑（灰）料，現(xiàn)改為焦?fàn)t煤氣這個(gè)問題得以解決。

3.3 選用設(shè)備、材料達(dá)不到設(shè)計(jì)性能要求：

我國(guó)目前使用的氫氧化鋁流態(tài)化焙燒爐不同程度的存在著選用設(shè)備及材料達(dá)不到設(shè)計(jì)性能要求的情況。如山西2#焙燒爐耐火內(nèi)襯脫落頻繁；多臺(tái)焙燒爐的喂料螺旋斷軸、燒電機(jī)；電收塵卸灰螺旋等設(shè)備及材料達(dá)不到設(shè)計(jì)性能要求，成為制約焙燒爐達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)及穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。

3.4 爐體尺寸與物料不匹配

我國(guó)引進(jìn)的流態(tài)化焙燒爐幾乎都存在與物料不匹配問題，造成一方面分離及熱交換效率低、電收塵進(jìn)口含塵量升高，負(fù)荷增大，給返灰系統(tǒng)及質(zhì)量指標(biāo)控制造成困難；另一方面造成物料散落嚴(yán)重，如A05處積料等。

 4、對(duì)流態(tài)化焙燒爐應(yīng)用初期問題的優(yōu)化改進(jìn)：

對(duì)流態(tài)化焙燒爐應(yīng)用初期問題，各個(gè)廠家均進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)；如山西鋁廠流態(tài)化閃速焙燒爐風(fēng)機(jī)風(fēng)量嚴(yán)重不足的問題，重新引進(jìn)了一臺(tái)比利時(shí)ABB公司的達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的鼓風(fēng)機(jī)；中州鋁廠1#氣體懸浮焙燒爐除原排風(fēng)機(jī)外，在冷風(fēng)進(jìn)口處增加了一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，形成前拉后推提供動(dòng)力；山西鋁廠4#焙燒爐在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)，特別注意風(fēng)機(jī)留有一定余量，為日后生產(chǎn)及超產(chǎn)創(chuàng)造條件；對(duì)于預(yù)熱段旋風(fēng)筒分離及熱交換效率低的問題，各家采用了如增加中心管長(zhǎng)度、改進(jìn)進(jìn)風(fēng)口尺寸、改造錐部鎖氣料封翻板等方法，都取得了較好的效果；對(duì)于氣體懸浮焙燒爐PO2下降煙道吸扁，伸縮補(bǔ)償不合理的問題，采用了一方面核準(zhǔn)伸縮量，重新配置膨脹節(jié)；另一方面增加煙道加強(qiáng)圈，山西鋁廠4#焙燒爐還考慮增加了煙道材料強(qiáng)度，增加了加強(qiáng)圈；電收塵倉卸料問題，山西鋁廠2#、3#爐及中州鋁廠1#爐改卸料螺旋為灰斗錐底卸料，吹灰器返灰；鄭鋁及中鋁2#爐、山西4#爐采用改造卸料螺旋吊瓦至倉外的做法，也解決了卸料螺旋無法長(zhǎng)周期運(yùn)行的問題；對(duì)于燃燒系統(tǒng)的問題，中州兩臺(tái)爐均加大了主燃燒器的尺寸及數(shù)量，鄭州及山西1#爐對(duì)重油霧化系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)及優(yōu)化，山西4#爐則采用了高熱值的焦?fàn)t煤氣；對(duì)系統(tǒng)漏風(fēng)及AO5落料問題，一方面，采用系統(tǒng)堵漏；改造薄弱點(diǎn)，減少系統(tǒng)漏風(fēng)；另一方面，強(qiáng)化操作，確保系統(tǒng)負(fù)壓，保證AO5處不落料，AO7處不冒料。對(duì)于耐火內(nèi)襯方面的問題，經(jīng)過不斷摸索、試驗(yàn)，總結(jié)出一套在施工中控制內(nèi)襯質(zhì)量的方法，新試驗(yàn)了一種適合氣體懸浮爐使用的系列耐火內(nèi)襯（DN系列）。通過一系列改造，國(guó)內(nèi)流態(tài)化焙燒爐中的各項(xiàng)性能指標(biāo)都接近或達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，還有些指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，如：中州1#、2#爐及鄭州焙燒爐的產(chǎn)能等。

5、流態(tài)化焙燒爐在我國(guó)的發(fā)展方向：

5.1 流態(tài)化焙燒爐設(shè)備朝國(guó)產(chǎn)化方向發(fā)展

隨著流態(tài)化焙燒爐在我國(guó)使用過程中的應(yīng)用優(yōu)化和國(guó)內(nèi)機(jī)械的發(fā)展，流態(tài)化焙燒爐逐漸朝國(guó)產(chǎn)化方向發(fā)展。如九十年代中期以后尤其是二十世紀(jì)引進(jìn)的爐子，除幾處關(guān)鍵部位外基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)及大部分設(shè)備、材料的國(guó)產(chǎn)化，燃燒設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、大型變頻調(diào)速、風(fēng)門調(diào)節(jié)等由于國(guó)產(chǎn)設(shè)備不過關(guān)，仍采用引進(jìn)設(shè)施。 5.2 流態(tài)化焙燒爐燃料由液體燃料朝高熱值氣體燃料發(fā)展 最近幾年，隨著石油化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，焙燒爐的燃料由液體燃料逐漸朝氣體燃料方向發(fā)展，由低熱值氣體燃料朝高熱值氣體燃料發(fā)展。如隨著西部大開發(fā)的不斷深入，西氣東輸使天燃?xì)獬蔀楝F(xiàn)實(shí)。鄭州鋁廠、山東鋁廠、中州鋁廠都可以采用高熱值的天然氣燃料取代目前使用的重油及低熱值發(fā)生爐煤氣。山西鋁廠由于其獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)，4#焙燒爐采用了高熱值的焦?fàn)t煤氣；正壓操作的流態(tài)化閃速爐也改燒重油為焦?fàn)t煤氣。新投產(chǎn)的氧化鋁廠基本上都采用了新型燃料。

 總結(jié)：本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)氫氧化鋁流態(tài)化焙燒爐采用的正壓流態(tài)化閃速焙燒爐、循環(huán)流態(tài)化焙燒爐及負(fù)壓的氣體懸浮焙燒爐三種爐型。使用的重油、低熱值發(fā)生爐煤氣三種燃料進(jìn)行了應(yīng)用分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)對(duì)幾種爐型的應(yīng)用優(yōu)化，提出了對(duì)流態(tài)化焙燒爐的一些改進(jìn)意見及發(fā)展方向。