新型冷氣機在高溫煅燒α-氧化鋁生產(chǎn)中的應用

武文煥，馮怡利，劉 堯

（山東魯北企業(yè)集團總公司，山東 濱洲 251909）

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新型冷氣機在高溫煅燒α-氧化鋁生產(chǎn)中的應用

武文煥，馮怡利，劉 堯

（山東魯北企業(yè)集團總公司，山東 濱洲 251909）

摘要：針對高溫煅燒生產(chǎn)α-氧化鋁所用幾種冷卻技術在生產(chǎn)的應用和分析，我公司開發(fā)出了一種新型多風管冷卻技術，不僅能解決生產(chǎn)能耗大、效率低問題，更能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

關鍵詞：新型冷氣機；高溫煅燒；α-氧化鋁

E-mail：1135822363@qq.com

0　引　言

α-氧化鋁生產(chǎn)需用氫氧化鋁或氧化鋁為原料在1200 ℃以上高溫煅燒下生成，目前我國高溫煅燒α-氧化鋁一般采用隧道窯、中空長窯或帶預熱器回轉窯生產(chǎn)。由于α-氧化鋁晶型轉化要求，燒成的物料不能再進入窯內(nèi)二次煅燒，造成目前煅燒α-氧化鋁冷卻時均采用自然冷卻或外噴淋冷氣機生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)效率，增加了能耗。因此，迫切需要開發(fā)一種冷卻效率高能耗低的冷卻設備滿足α-氧化鋁的生產(chǎn)。本文所介紹的是我公司自主創(chuàng)新的一種冷卻裝置。

圖1　浸入式深槽冷卻機原理圖Fig. 1 Mechanism of immersion deep-trough cooler

1　傳統(tǒng)的冷卻設備

1.1浸入式深槽冷卻機

其工作原理如圖1所示，其冷卻效果的好壞主要與在水中停留的時間和鏈輪的速度成正比［1］。

該方法的缺點是要想達到理想的效果必須增加物料在水中停留的時間，這就要求鏈輪必須保證一定的長度或鏈輪速度保持在較慢的一個狀態(tài)，這無疑增加了生產(chǎn)成本和降低了生產(chǎn)效率。并且在冷卻過程中物料始終處于靜止狀態(tài)，造成貼壁的一處冷卻較快而遠離槽壁的冷卻效果遠沒有達到。

1.2外噴淋式單筒冷卻機

外噴淋式單筒冷卻機工作原理［2］是，接近1000 ℃左右的高溫物料出回轉窯后進入單筒冷卻機，通過筒體轉動物料向冷氣機出口移動，冷卻筒外壁噴灑冷卻水，與筒內(nèi)高溫物料間接換熱，物料冷卻至80 ℃以下出冷氣機經(jīng)輸送設備送入包裝庫。

以上兩種冷卻設備存在問題，主要歸結為兩點：

（1）物料在冷卻過程中始終處于靜止狀態(tài)，冷卻效果始終達不到理想效果，生產(chǎn)效率低下。

（2）物料的顯熱被冷卻水帶走增加了能耗。

2　多風筒冷氣機的開發(fā)利用

綜合上述分析，以上兩種設備均不能滿足生產(chǎn)要求，我公司的創(chuàng)新性在于將冷卻機設計為分段結構（如圖2），即高溫一次冷卻和低溫兩次冷卻段。每段采用不同的多風管結構進行物料的傳送，生產(chǎn)效率得到較大提高，有效地解決了上述技術問題。

2.1新型冷卻筒的工作原理

1000 ℃左右的高溫物料垂直進入多風管筒式冷卻筒1的進料箱3，隨著筒體13的轉動帶入料管2進行一次冷卻。此時，空氣走管外間接換熱，物料溫度降至250-350 ℃左右；然后，物料穿過風箱一7進入風管10的外側進行二次冷卻，此時，物料走管外空氣走管里，冷風由鼓風機經(jīng)出料箱4的進風管吹進均勻分布到每個風管與物料間接換熱，空氣溫度升到400-500 ℃經(jīng)過進料箱3的出風管進入回轉窯作為二次風助燃，物料冷卻到80 ℃以下經(jīng)出料箱4進入輸送設備。

2.2性能分析

如圖3可以看出，冷卻設備始終是一個封閉空間，較上兩種設備而言，大大降低了雜質(zhì)的存在性，并且有利于周圍環(huán)境的可控性。

冷卻筒設計成分段式結構，即包括高溫的一次冷卻段和低溫的二次冷卻段，這樣能夠提高換熱效率和熱能回收率。

圖2　外噴淋式單筒冷卻機Fig.2 External spray single barrel cooler

圖3　分段式冷卻工藝Fig.3 Sectional cooling process

圖5　低溫二次冷卻Fig.5 Low temperature secondary cooling

2.2.1高溫一次冷卻段

如圖4所示，高溫一次冷卻段主要有料管2和內(nèi)筒14構成，料管2在周向上單層均布，料管2的直徑是300-600 mm，厚度為6-10 mm，長度為筒體的1/3-1/2，材質(zhì)為不銹鋼或耐熱鋼。在冷卻時物料從料管2中通過，風從內(nèi)筒形成的風腔14中通過，利用高的物料溫度梯度和熱風進行換熱，可提供熱能回收率。同時，高溫段設計成單層粗料管均布，主要是為了避免少部分塊狀物料堵塞料管以及高溫段清理困難的問題。

2.2.2低溫二次冷卻

如圖5所示，二次冷卻段12包括風管10、風箱一7和風箱二9。風箱一7和風箱二9的結構為方形圈狀并固定在筒體13內(nèi)部，風箱的側面設有起連接和固定風管用的連接板，中間設直徑為1200-1600 mm的風筒18，縱向有6-8個連接風管17對稱相連，連接風管17的直徑是200-300 mm。設置風箱的目的就是不讓風與物料接觸和固定風管，其材質(zhì)為不銹鋼或普通碳鋼，高度大于料管2直徑和風管10的層高，寬度為200-400 mm。

風管10與連接風管17相連從而將冷風引入，在筒體13內(nèi)側設置有至少兩層風管10，具體地，可沿周向上均布2-4層風管，風管10的直徑是50-100mm，長度為筒體的2/3-1/2，材質(zhì)為不銹鋼或普通碳鋼。風管10的一側與進風管相連通，風管10的另一側與風箱一7相連并固定在風箱一7上。冷卻時，物料走料腔19，冷風走風管10，這樣設計的目的在于確保有足夠的換熱面積來提高換熱效率，同時物料走管外可避免大顆粒物料堵塞風管。

3　結　論

相比傳統(tǒng)冷卻設備而言，多風管冷卻裝置的應用不僅有效地提高了生產(chǎn)效率，而且實現(xiàn)了節(jié)能，同時解決了燒成的物料不再進入窯內(nèi)二次煅燒問題，保證了產(chǎn)品的物理性能。我公司在年產(chǎn)10萬噸和年產(chǎn)20萬噸兩套高溫煅燒α-氧化鋁裝置上分別使用φ3×36m和φ4×40m兩條多風管冷卻裝置，經(jīng)熱工標定分別比傳統(tǒng)冷卻機節(jié)能30%左右。

參考文獻：

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通信聯(lián)系人：劉堯，男，助理工程師。

Received date：2014-10-12.Revised date： 2014-10-15.

Correspondent author：LIU Yao， male， Assistant Engineer.

Application of a New Type of Cooling Machine in High Temperature Calcination of α-Alumina

WU Wenhuan， FENG Yili， LIU Yao

（Shandong Lubei Enterprise Group General Company， Binzhou 251909， Shandong， China）

Abstract：Several cooling technologies used in the high temperature calcinations of α-alumina have been introduced and analyzed. Then， a new type of multi-air duct cooling technology has been proposed the Lubei Group. It has not only solved large energy consumption and low production effciency， but also improved product quality and output.

Key words：new type of cooling machine； high temperature calcination； α-Alumina

中圖分類號：TQ174.75

文獻標志碼：A

文章編號：1006-2874（2016）01-0044-03

收稿日期：2014-10-12。

修訂日期：2014-10-15。