煙氣再循環與空氣分級對氫氧化鋁焙燒爐運行參數的影響

李瀟峰,鄒 俊,張 揚,王志寧,張 海,呂俊復,劉 青，張守玉

(1.上海理工大學 能源與動力工程學院，上海 200093；2.清華大學山西清潔能源研究院，山西 太原 030032； 3.清華大學 能源與動力工程系 熱科學與動力工程教育部重點實驗室，北京 100086)

0 引 言

氫氧化鋁的焙燒是在高溫下脫去氫氧化鋁的附著水和結晶水，完成晶相轉變，制取符合要求的氧化鋁的工藝過程。氫氧化鋁的焙燒是氧化鋁生產過程的最后一道工序，其能耗占氧化鋁工藝總能耗的10%以上[1]。

目前我國氫氧化鋁焙燒生產主要采用氣態懸浮焙燒爐(gaseous suspension calciner，GSC)工藝過程?？紤]到生產成本，我國GSC爐大多采用煤氣作為燃料。煤氣在GSC爐的燃燒過程中會產生大量NOx。傳統燃燒煤氣的GSC爐中NOx排放值為150～400 mg/m3。我國于2013年修訂了《鋁工業污染物排放標準》(GB 25465—2010)[2]，規定氧化鋁焙燒爐的NOx排放應低于100 mg/m3。因此，降低焙燒爐中的NOx排放具有現實意義。

GSC爐具特點：主焙燒爐P04內焙燒溫度高，平均1 000～1 200 ℃，由于焙燒溫度與氧化鋁產品質量直接相關，要求焙燒溫度不能降低；氫氧化鋁氣態懸浮焙燒爐的主焙燒爐P04內物料處于懸浮焙燒狀態，要求較大的空氣流量，因此焙燒爐內的總過量空氣系數一般在1.4左右；焙燒爐系統的焙燒時間短，只有1～2 s；主焙燒爐入口處的助燃空氣溫度高，一般在700 ℃以上。

GSC爐燃燒過程中NOx主要有熱力型和燃料型2種。由于GSC爐的助燃空氣溫度較高，一般可達700 ℃以上，傳統的擴散式燒嘴的局部火焰溫度可達2 000 ℃，局部高溫條件下會產生大量熱力型NOx。而在煤氣生產過程中，由于工藝不同，煤氣NH3含量為50×10-6～400×10-6，在焙燒過程中生成燃料型NOx。……