鈦白粉煅燒系統生產節能技術發展淺談

馬志國　張曉鋒　朱微娜

摘 要：我國鈦白工業的生產和研究始于50年代中期，進入21世紀我國鈦白粉生產迅速發展，主要以硫酸法為主，能耗較低的氯化法還有待開發。本文主要介紹了鈦白粉煅燒系統生產節能技術的發展。

關鍵詞：鈦白粉；鈦白生產；節能技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.036

0 引言

鈦白粉工業生產主要有硫酸法和氯化法兩種。我國鈦白工業的生產和研究始于50 年代中期。隨著市場競爭的激烈、環保法規的日益嚴格，節能降耗減排的壓力以及企業降低生產成本要求促使節能降耗技術在硫酸法鈦白粉生產等到研究與應用得到迅速發展，對能耗較高的工序采用新技術、新設備。硫酸法鈦白粉生產中能耗比重較高的煅燒工序相關的生產技術也取巨大進步，大量采用新的節能與能量回收技術，可以分為以下三部分：煅燒物料脫水、煅燒設備、尾氣利用。

1 煅燒物料的處理

經過鹽處理偏鈦酸漿料，含有大量的水，減少在進入磚窯偏鈦酸的含水量，就可以相對減少回轉窯里脫水區熱量消耗。主要采用真空轉鼓與板框壓濾機兩種設備，具體數據參考山東某企業比較如表1。

由表1可知脫水后偏鈦酸相對減少10%的含水量，物料進入轉窯一可以減少尾氣量減少尾氣的處理量；二是可以減少燃料的消耗量；板框壓濾機脫水電量消耗相對較低。近幾年來板框壓濾機制造技術的國產化，投資成本減低，自動化水平較高；漿料預脫水處理板框壓濾機處理基本上代替轉鼓過濾機。

2 煅燒設備

偏鈦酸在回轉窯內經過脫水、脫硫、晶型轉化和粒子成長等一系列過程， 確定TiO2 顏料粒子的基本性能，它是鈦白生產的重要環節。煅燒窯是鈦白粉生產用能最大的設備，約占鈦白粉生產能耗的30%左右，能量主要由燃料燃燒產生再把熱量傳遞煅燒物料、尾氣、設備，如何保證燃料有效燃燒，物料余熱利用是降低煅燒設備能耗的關鍵。主要從以下幾方面考慮：回轉窯的尺寸選擇內部改造、燃燒系統、煅燒出口物料的冷卻系統。

回轉窯的尺寸選擇內部改造：選型依據生產能力而定， 如生產能力在15kt/ a 、20kt/ a 宜選用Φ2180mm ×53m、Φ3100mm ×55m。隨著產能的擴大煅燒窯的直徑向大型化發展。按照原來的小轉窯簡單增加生產線擴大產能已經不符合節能降耗的要求，如50Kt/a的單臺回轉窯的，宜選用Φ3600mm ×70m。與相同規模的選用2條Φ2180mm ×53m、一條Φ3100mm ×55m的方式比可以節省人工減少勞動強度、降低能源消耗如風機的總風量可以減少、減少工廠用地和投資額度，既節能有經濟同時實現大規模生產，產品更穩定穩定一致。同時通過對轉窯構造進行改造，增加產能：如適當縮小窯尾的直徑、螺旋片擋板，減少物料窯尾脫落，并強行加快窯尾物料向窯頭方向移動，增加填充量而增加轉窯的產能。

燃燒系統與物料冷卻系統：我國早期的一些轉窯的燃燒系統比較簡單，在窯頭簡單安裝裝上燃燒器、直接通入燃料和新鮮空氣混合燃燒把熱量輸入回轉窯，基本上沒有燃燒室和混合室，降低窯頭部分物料傳熱；物料的冷卻采用簡單的水冷滾筒，煅燒后物料從1000℃左右冷卻到60℃的余熱得不到有效利用。為此必須改良燃燒系統和合理利用煅燒物料的冷卻熱而節約能能耗，煅燒物料冷卻采用空氣冷卻筒，同時把吸熱后的空氣經過除塵后作為作為燃燒室的二次風使用，減少燃燒器燃燒的新鮮空氣，減少熱量用于提高新鮮空氣到到二次風進入燃燒室的溫度。

3 尾氣余熱利用

回轉窯的排放的尾氣帶有大量的熱量、氣量大溫度高，根據目前的實際生產指標可知，生產1 t 鈦白粉可產生約1.7 萬m3 尾氣[4]， 大約在300℃左右。尾氣中主要含有：鈦白粉粉塵、硫氧化物、水蒸氣、空氣等不凝氣體[5]。在酸性氣體露點與水結合腐蝕嚴重，直接利用余熱對設備腐蝕太嚴重，尾氣一般經過重力沉降室和旋風除塵器預處理除塵、文氏管和空塔噴淋降溫除塵吸收硫氧化物、電除霧達標排放。噴淋降溫的水冷卻循環使用，熱量直接排到環境，沒有得到充分利用造成熱量的浪費、水資源的浪費。現在尾氣余熱的利用用來廢酸濃縮，余熱再回收。余熱回收又分為間接換熱和直接換熱。

a.間接換熱：南京某鈦白粉廠鈦白尾氣余熱回收新技術借鑒了在硫酸行業及焚燒爐廢氣余熱回收的成功經驗，采用高溫熱媒作為余熱回收介質，高溫尾氣和熱媒以逆流方式進入取熱裝置吸收尾氣的熱量，吸熱升溫后的熱媒進入熱媒蒸發器統放出熱量，產生飽和蒸汽，降溫后的熱媒在熱媒泵的驅動下又回到取熱裝置再次吸熱，如此循環源源不斷地將尾氣的熱量取出，產出高品位的飽和蒸汽。

b.直接換熱：四川某廠采用重力熱管傳熱原理設計換熱器，增加加散熱高溫煙氣自熱管換熱器氣體進口進入，橫向掠過翅片管，熱管的蒸發段受熱，熱管內的介質蒸發汽化，蒸汽在微小壓差下流向冷凝段放出熱量凝結成冷凝液，在重力的作用下流回蒸發段。如此循不已，熱量就從高溫煙氣傳給了低溫介質。原始數據：鈦白粉生產線，年產15000 噸，轉窯排放煙氣16000Nm3/h，溫度320℃降至190℃，用空氣作為冷介質，溫度由30℃升至196℃，然后用鼓風機輸送進窯爐，回收熱能781kw。

綜上所述，鈦白粉煅燒系統采用合適技術和設備，充分利用物料的尾氣的余熱充分的，減少不必要的物料耗熱量，就可以節約大量能量，降低生產成本，增加能源的利用效率。

參考文獻：

[1]龔家竹.鈦白粉生產工藝技術進展[J].無機鹽工業，2012，44（08）：1-4.

[2]龔家竹.鈦白粉生產工藝技術進展[J].無機鹽工業，2003，35（06）：5-7.

[3]毛明，周曉東，胡宗烈等.硫酸法鈦白粉生產中回轉窯煅燒煙

氣熱能利用方法及裝置：中國，102080928[P].2011（06）.