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白云石煅燒高溫?zé)煔庥酂峄厥绽猛緩?白云石煅燒高溫?zé)煔庥酂峄厥绽猛緩?/span> 白云石煅燒高溫?zé)煔庥酂峄厥绽猛緩?/span> 總第137期2012年第3期 文章編號(hào)：1672-1152（2012）03-0001-02山西冶金No.3，2012 白云石煅燒高溫?zé)煔庥酂峄厥绽猛緩?/span> 鄧建軍 （山西省冶金設(shè)計(jì)院，山西太原） 摘要：采用回轉(zhuǎn)窯煅燒白云石是金屬鎂廠應(yīng)用最廣的煅燒技術(shù)，但普遍存在能耗高、污染大、熱效率低等問(wèn) 回轉(zhuǎn)窯余熱利用 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2012-04-15題。就此問(wèn)題，對(duì)回轉(zhuǎn)窯節(jié)能降耗及高溫?zé)煔庥酂崂猛緩竭M(jìn)行了分析，提出了回轉(zhuǎn)窯余熱利用的必要性。關(guān)鍵詞：白云石煅燒中圖分類號(hào)：TF111.12 硅熱法（皮江法）生產(chǎn)金屬鎂是一個(gè)高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，屬于國(guó)家嚴(yán)格控制類項(xiàng)目。白云石鍛燒是硅熱法生產(chǎn)金屬鎂的主要環(huán)節(jié)之一，能耗占到總能耗的30%左右。白云石煅燒設(shè)備有回轉(zhuǎn)窯、豎窯、隧道窯和沸騰爐等，其中豎窯出現(xiàn)的時(shí)間最早，但由于煅白質(zhì)量差，能耗高，環(huán)境差，目前很少使用；回轉(zhuǎn)窯具有生產(chǎn)能力大，機(jī)械化程度高，維護(hù)操作簡(jiǎn)單，煅白活性度高等特點(diǎn)，被公認(rèn)為是目前熱法煉鎂的首選設(shè)備，近年來(lái)應(yīng)用最為廣泛。其他兩種窯沒(méi)有生產(chǎn)實(shí)例。 在皮江法生產(chǎn)金屬鎂的生產(chǎn)中，白云石煅燒所采用的回轉(zhuǎn)窯是重要的熱工設(shè)備，白云石煅燒每年要消耗大量能源，不僅其產(chǎn)品（煅白）是高能載體，而且在煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂驮O(shè)備散熱帶走了大量能量。如果不對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高熱量煙氣回收利用，煙氣任意排放，不僅污染了大氣，也是對(duì)能源的極大浪費(fèi)。 因此，在保證滿足鎂工藝條件要求的基礎(chǔ)上，提高這些熱工設(shè)備的熱效率是金屬鎂煅燒生產(chǎn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。煅燒爐煙氣余熱回收系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)。近年來(lái)，一些金屬鎂生產(chǎn)企業(yè)從節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，在工業(yè)生產(chǎn)中采取降低能耗、回收余熱的辦法和途徑，使得煅燒工序能耗指標(biāo)有了大幅度下降，白云石煅燒煅白能耗從270kgce/kg降到180kgce/kg，節(jié)能30%；煅燒工段余熱回收利用技術(shù)獲得了較為成功的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 白云石煅燒節(jié)能途徑較多，除選擇合適的燃料、耐火材料，回收產(chǎn)品顯熱，減少漏風(fēng)率，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率之外，回收利用窯尾高溫?zé)煔飧墙档桶自剖?/span> 作者簡(jiǎn)介：鄧建軍（1963—），男，就職于山西省冶金設(shè)計(jì)院。 煅燒能耗的有效途徑。1 白云石煅燒過(guò)程熱平衡分析 白云石是CaCO3與MgCO3的復(fù)合物，當(dāng)其加熱到某一溫度時(shí)，白云石中的CaCO3與MgCO3按下式分解為CaO和MgO。;MgCO3=CaO·MgO 2CO2 白云石的煅燒過(guò)程是一個(gè)吸熱分解過(guò)程，其分解熱為1561.276kJ/kg。白云石的熱分解主要分兩個(gè)生成MgO和CO2；然階段進(jìn)行：首先是MgCO3分解，后是CaCO3分解，生成CaO和CO2。MgCO3分解溫度為743～845℃，CaCO3分解溫度為904～1200℃。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，白云石煅燒溫度控制在1100～1250℃，回轉(zhuǎn)窯煅燒熱源為煤氣（或煤粉）。 理論上計(jì)算，每千克煅白需要熱量約為3000kJ，但由于白云石在煅燒過(guò)程中一部分熱量被直接傳遞給了窯體內(nèi)的耐火磚，一部分隨產(chǎn)品帶走，還有一部分熱量隨煙氣從窯尾排放，實(shí)際每千克煅白需要熱量約為7500kJ�；剞D(zhuǎn)窯窯尾煙氣溫度為1000°C，窯尾廢氣和煙塵帶走的熱在回轉(zhuǎn)窯的熱損失中占回轉(zhuǎn)窯熱量總支出的25％～35％。由此可見(jiàn)，回收利用回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)煔庵械臒崃糠浅１匾?/span> 白云石煅燒窯尾高溫?zé)煔庥酂峄厥绽猛緩郊?/span> 分析 由于回轉(zhuǎn)窯煅燒產(chǎn)生大量高溫?zé)煔�，高溫�(zé)煔庥趾写罅繜崃�，因此，各鎂生產(chǎn)企業(yè)積極想辦法，進(jìn)行技術(shù)改造，根據(jù)鎂發(fā)展趨勢(shì)和工藝要求，對(duì)回轉(zhuǎn) ［1］窯煙氣進(jìn)行回收利用，其途徑主要有兩種方式。 ）在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置余熱鍋爐，利用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽為還原車間射流泵真空系統(tǒng)提供蒸汽。 目前，很多鎂冶煉企業(yè)采用將窯尾排出的煙經(jīng)過(guò)煙道集中后進(jìn)入余熱鍋爐以回收煙氣中的部分余 山西冶金第35卷 熱，以高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t中進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的蒸汽來(lái)帶動(dòng)蒸汽噴射泵產(chǎn)生真空，這種方式也是前幾年興起的一種回收回轉(zhuǎn)窯余熱的方式。窯尾1000℃的高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t中與水進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生中溫中壓蒸汽，經(jīng)過(guò)熱交換后的廢氣溫度約為300℃。根據(jù)計(jì)算和在部分企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，使用根據(jù)這種方式大概能回收煙氣中熱量的40%~50%， ［2］徐日瑤教授的理論，煙氣帶走的余熱大概占回轉(zhuǎn) 均布的推桿將其均勻地推入窯內(nèi)，白云石物料緩慢而有序地通過(guò)窯內(nèi)煅燒；煙氣在豎式預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行氣物熱交換后，廢氣溫度降低到220℃以下進(jìn)入除塵器。 煅燒工序由縮短回轉(zhuǎn)窯和安裝在窯尾的豎式預(yù)熱器所組成，相當(dāng)于將傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的預(yù)熱帶變成了一個(gè)豎式預(yù)熱器。其主要節(jié)能原理是把由上料系統(tǒng)送來(lái)的白云石物料送到預(yù)熱器體內(nèi)，利用窯尾高溫廢氣（1000℃以上）在預(yù)熱器內(nèi)將物料均勻地預(yù)熱到約900℃。預(yù)熱過(guò)程中有約30%的白云石在預(yù)熱器內(nèi)分解，預(yù)熱后的白云石由液壓推桿推入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)煅燒，熱交換后的廢氣經(jīng)除塵器后排放。采用此煅燒工藝不僅使白云石在窯內(nèi)煅燒時(shí)間大大縮短，單位面積產(chǎn)能大為提高，同時(shí)還能獲得較高活性 ［4］ ，從而提高鎂的收益率。度的煅白窯總收入熱量的22.42%，所以可以計(jì)算得知使用余熱鍋爐的方式大概能回收燃料燃燒熱的10%左右。 雖然通過(guò)在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置余熱鍋爐的方式可以回收煙氣中的一部分熱量，但是也存在一些問(wèn)題。主要是需要建設(shè)較長(zhǎng)的煙道，煙道的保溫和密封需與此同要較多的耐火材料和保溫材料，增加了投資。時(shí)，由于煙氣在煙道的溫降會(huì)造成熱量損失，再加上余熱鍋爐的排煙溫度依然較高，達(dá)300℃以上，所以采用余熱鍋爐回收煙氣熱量熱利用率較低。 另外，還存在一個(gè)蒸汽量不足或蒸汽去向的問(wèn)題。如果還原車間的真空泵全部選用蒸汽噴射泵，根據(jù)計(jì)算和一些廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，得知如果單純將回轉(zhuǎn)窯的煙氣余熱產(chǎn)生的蒸汽用于還原車間的蒸汽噴射泵，則這些蒸汽量不能夠滿足同規(guī)模還原車間抽真空的蒸汽用量，這就導(dǎo)致鎂廠還必須再增加至少1臺(tái)普通鍋爐以滿足蒸汽噴射泵所要求的蒸汽如果還原車間的真空泵全部選用機(jī)械泵，則余熱量。 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽除用作生活用氣外，金屬鎂工藝上并不需要蒸汽，剩余蒸汽無(wú)去向，這就讓這種余熱回收方式陷入兩難的境地。所以，使用余熱鍋爐來(lái)回收煙氣的熱量并不是一種最佳的節(jié)能方式。 在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置豎式預(yù)熱器，用煙氣預(yù)熱白云石。 在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置豎式預(yù)熱器，用煙氣預(yù)熱白云石是合理利用回轉(zhuǎn)窯尾氣熱能的另一種有效方 在窯尾設(shè)置窯外白云石預(yù)熱裝置，用煙氣預(yù)熱式 從2006年開(kāi)始，大多數(shù)新建或技改金屬鎂廠均采用這種工藝技術(shù)，從各企業(yè)反饋回的意見(jiàn)來(lái)看，采用豎式預(yù)熱器的回轉(zhuǎn)窯能將噸煅白的單位產(chǎn)品能耗由原來(lái)使用普通回轉(zhuǎn)窯的270kg/kg降低到180kg/kg左右，節(jié)能效果達(dá)到30%，同時(shí)回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能提高35%左右。這種新型回轉(zhuǎn)窯除了比普通回轉(zhuǎn)窯節(jié)能外，其環(huán)保指標(biāo)也比普通回轉(zhuǎn)窯要好。 為了進(jìn)一步回收利用煙氣余熱，一些鎂廠又在煙道上再增加1臺(tái)熱水鍋爐，煙氣經(jīng)鍋爐吸熱降溫后，再用低溫低壓鍋爐回收余熱生產(chǎn)熱水，主進(jìn)入布袋收塵。要用于冬季取暖和生活用熱水，不僅達(dá)到了環(huán)保除塵的要求，具有良好的社會(huì)效益，而且還有一定的經(jīng)濟(jì)效益。煙氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐使溫度進(jìn)一步降低，避免了因煙氣溫度過(guò)高而燒壞濾袋，造成不必要的損失。 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)以上對(duì)金屬鎂廠白云石煅燒回轉(zhuǎn)窯能耗分析，得知白云石煅燒高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃空嫉娇偰芎牡?/span>30%左右，回收利用這部分余熱對(duì)眾多鎂生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益還是環(huán)保效益都非常重要。余熱利用途徑主要有兩種，經(jīng)比較，我們認(rèn)為采用回轉(zhuǎn)窯 豎式預(yù)熱器裝備更有利于節(jié)能和減排，熱利用率高，鎂廠可以優(yōu)先考慮。 參考文獻(xiàn) ［1］史金東.金屬鎂廠回轉(zhuǎn)窯節(jié)能降耗的途徑分析［J］.輕金屬， （10）：54-58. ［2］徐日瑤.硅熱法煉鎂生產(chǎn)工藝學(xué)［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社， 礦石是對(duì)白云石煅燒一次較大的革新。 在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置豎式預(yù)熱器，用煙氣預(yù)熱礦石，最早用于活性石灰的煅燒，此工藝技術(shù)為國(guó)內(nèi)通過(guò)消化吸收引進(jìn)的國(guó)外技術(shù)，并已在活性石灰生產(chǎn)中取得非常明顯的效果。其工作原理是在窯尾設(shè)置窯外豎式預(yù)熱器，白云石在預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進(jìn)行熱交換，白云石吸收熱廢氣的熱量進(jìn)行預(yù)熱，約20％~25％預(yù)分解，預(yù)熱后的白云石再通過(guò)窯尾溜槽，由效縮短溶液澄清時(shí)間，我們進(jìn)行了必要的加的探索，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，入能夠縮短澄清等待時(shí)間，有效提高了工作效率。
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