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单筒冷却机在氧化铝煅烧工艺中的应用和改造

发布时间:2015-04-24 09:28:04 更新时间:2018-08-23 14:31:44 作者:红星机器 免费咨询箭头

单筒冷却机是回转窑系统中重要设备之一,该设备的作用是将从回转窑出来的熟料(1000-1300℃)冷却到(200℃以下),同时提高熟料质量和易磨性。由于各企业的生产条件不同,回转窑系统的规格也不尽相同,用来生成氧化铝熟料的设备就和生成水泥熟料的设备有所区别,这一区别主要体现在冷却机上,氧化铝生产工艺要求氧化铝熟料必需缓慢冷却,传统的单筒冷却机虽然可以满足不了它的生产要求,但在冷却技术还是存在许多问题,因此,我们在传统单筒冷却机的基础上,对其加以改造。

冷却机细节图

煅烧氧化铝熟料的流程是生料进入回转窑生成熟料,熟料出窑进入冷却机进行冷却,冷却之后然后通过输送机送到熟料仓内。整个系统中回转窑和冷却机都是核心设备;这里所用冷却机大多为单筒冷却机,且通常布置在回转窑的下方。在生产运行中,随着冷却机的旋转,出窑熟料先经冷却机头部(有内衬部分,风冷)初步冷却,再经冷却机中部(外部淋水强冷+风冷)强制冷却,经冷却机尾部(风进口)冷却进入输送装置。冷却机在对熟料进行冷却的同时,对进窑冷空气进行预热,以提高回转窑的热效率。冷却机本体的冷却采用外部淋水的方式进行。

传统的单筒冷却机内衬长度约占冷却机总长的35%,淋水区域占总长的43%,自由端占22%。我公司通过对冷却机的内衬改造,同时改进淋水区域布置,在保证冷却机出料温度不变的情况下,提高了二次风的温度,以便能取得更高的经济效益。

一、关于冷却机内衬改进效果分析

熟料烧结后,通过下料室流入冷却机,高温熟料(1000~1100℃)在冷却机内与窑内燃烧煤粉所需的二次风进行热交换,要注意以下几个问题:

(1)尽可能地提高二次风温度,很显然,二次风温度提高,不仅有利于煤粉的燃烧,同时充分利用熟料显热,降低燃料消耗。

(2)烧结后熟料通过冷却机的冷却,使熟料的温度降低到200℃以下,以满足熟料溶出工艺方面的要求。仅靠二次风对熟料的冷却很难在较短的时间内使熟料的温度降低到200℃以下,因此必须采取冷却机筒体外淋水冷却,同时,在喷淋水冷却区域设置扬料板换热器,以强化熟料与筒体及熟料与二次风的热交换。

(3)冷却机对熟料的冷却过程中,应避免急剧冷却,高温熟料中有25% 左右的液体,假若他们被快速急剧冷却,来不及形成Na2O·Al2O3,Na2O·Fe2O3,2CaO·SiO2 等,而是以4CaO·Al2O3·Fe2O3, 或xNa2O·yCaO·zSiO2 等三元化合物或玻璃体存在时,都使熟料的NaO、Al2O3 溶出率降低,也将影响溶出赤泥的沉降性。

红星技术人员正在安装调试冷却机

二、关于冷却机改进方案设计

通过以上分析,减少熟料显热的浪费,强化二次风与高温熟料之间的热交换是冷却机内衬改进根本的目的。

(1)延长冷却机内衬的长度。冷却机内衬有两个方面的作用,一方面保护冷却机筒体,使其免遭高温熟料对其造成热损害及机械磨损,另一方面还可以减少冷却机筒体表面散热,显而易见,冷却机内衬越长,则在冷却机运转过程中,高温熟料处于高温状态的路径越长,越有利于熟料对二次风的预热。同时,考虑到工艺对出料温度的要求,内衬长度不宜太长,以免冷却机出料温度太高。根据粗略计算,内衬长度占冷却机总长的65~70% 为宜。

(2)缩短自然散热区域。实际上,自然散热区域是冷却机筒体长度的浪费,既不利于熟料对二次风的预热,又不利于熟料的冷却,因此应根据现有冷却机运转的外部条件,尽量缩短该区域。

(3)确保淋水冷却区域的长度。冷却机内衬长度的增加一方面对提高二次风的温度极为有利,但另一方面也大幅度降低了原来冷却机对熟料的冷却能力,因此,为了保证冷却机的出料温度不高于200℃,必须确保淋水区域的长度,一般情况下,该区域不应小于冷却机总长的20%。

(4)在内衬区域采取强制换热措施即在内衬中增加扬料砖。虽然此举并不能形成有利于粉状换热的料幕,但却能强化熟料与二次风的热交换。首先,冷却机动过转过程中,扬料砖的应用使得熟料的温度更加均匀,有利于熟料对二次的预热;其次,冷却机扬料砖的应用抑制了熟料的前进速度,延长了熟料与二次风之间的交换时间;第三,增加了内衬与二次风之间的换热面积,熟料加热内衬,内衬再预热了二次风,这也是熟料与二次风之间热交换的主要途径,扬料砖的应用,使得这种热交换的途径更加有效。虽然扬料砖的应用非常有利于熟料与二次风之间的热交换,但考虑到必须避免对氧化铝熟料的缓慢冷却,因此,扬料砖的设置区域不宜超过内衬总长度的3/4,即靠近进料端的内衬区域一般不低于内衬总长的1/4,不宜设置扬料砖。

上述方案,是我公司对生成氧化铝的冷却机的一个设计,并也已经落到的实处。改造之后的冷却机,既优化了氧化铝的出料环境,又减少了熟料显热浪费,在提高产量的基础上又节约了能源,这样的双重优势,一定会受到广大厂商的青睐。

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