一种氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法和专用设备

摘要

本发明涉及氧化铝厂气态悬浮焙烧炉领域，具体为一种氧化铝厂焙烧工序中气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法和专用设备。在旋风冷却器CO1顶部出口至主焙烧炉PO4底部之间的管道上，采用两段燃烧工序，第一段燃烧工序中通入气态悬浮焙烧所用燃气量体积的5％～10％，燃烧放热对助燃空气进行升温；第二段燃烧工序中其余的燃气与助燃空气混合燃烧。在旋风冷却器CO1至主焙烧炉PO4的管道弯折处预热燃烧管上安装四级预热的预热燃烧器，对助燃空气进行逐级分阶段预热。在主焙烧炉PO4底部进助燃空气处安装主燃烧器，通入气态悬浮焙烧所用燃气量体积的90％～95％。本发明工艺简单，工序少，设备投资少，成果见效快，产品质量高和环保效果显著。

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝厂气态悬浮焙烧炉领域，具体为一种氧化铝厂焙烧工序中 气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法和专用设备。

背景技术

目前，气态悬浮焙烧炉由于具有能源消耗低，日产量大，在国内外氧化铝厂 应用非常广泛，其燃料主要以天然气，焦炉煤气和发生炉煤气等作为热量来源。 但是，伴随着中国社会经济的快速发展，对产品质量的要求和环境保护越来越严 格，气态悬浮焙烧炉是火法冶金，产生的烟气量巨大，并且烟气中有害物质较多， 增加了后续的环保处理费用，通过对气态悬浮焙烧炉的优化和改进，一方面提高 产品质量，一方面降低烟气中有害物质的含量，从而相应的降低氧化铝厂的生产 成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种氧化铝厂气态悬浮焙烧 炉的优化燃烧方法和专用设备，可以提高氧化铝厂产品成品率，提高焙烧产品质 量，并使烟气达到环保要求，降低烟气中的氮氧化合物和一氧化碳等有害物质排 放，达到环保高效要求。

为达上述目的，本发明的技术方案是：

一种氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，在旋风冷却器CO1顶部出口 至主焙烧炉PO4底部之间的管道上，采用两段燃烧工序，第一段燃烧工序中通入 气态悬浮焙烧所用燃气量体积的5％～10％，燃烧放热对助燃空气进行升温；第二 段燃烧工序中其余的燃气与助燃空气混合燃烧。

所述的氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，第一段燃烧工序中5％～ 10％燃气燃烧放出热量，对助燃空气进行显著的升温，从而使助燃空气达到一个 较高的温度，将来自旋风冷却器CO1的助燃空气温度从700℃～800℃提高到900 ℃～1000℃，并且产生的烟气量将助燃空气中的氧体积浓度稀释到2％～10％。

所述的氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，助燃空气经过升温和烟气 稀释后，变成高温低氧浓度的助燃空气在第二段燃烧工序与其余的燃气混合，进 行燃烧。

所述的氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，在旋风冷却器CO1至主焙 烧炉PO4的管道弯折处预热燃烧管上安装四级预热的预热燃烧器，对助燃空气进 行逐级分阶段预热。

所述的氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，在主焙烧炉PO4底部进助 燃空气处安装主燃烧器，通入气态悬浮焙烧所用燃气量体积的90％～95％。

所述的氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法的专用设备，该设备包括主 焙烧炉PO4、氢氧化铝进口、主燃烧管、预热燃烧管、助燃空气管、主燃烧器、 预热燃烧器和旋风冷却器CO1，具体结构如下：

在主焙烧炉PO4底部至旋风冷却器CO1顶部出口之间通过S形管路连通， 该S形管路上依次设置主燃烧管、预热燃烧管、助燃空气管，主燃烧管上设置主 燃烧器，预热燃烧管上设置预热燃烧器；助燃空气管的一端与旋风冷却器CO1 顶部出口相通，助燃空气管的另一端与预热燃烧管的进口端相通；预热燃烧管的 出口端与主燃烧管的进口端连通，主燃烧管的出口端与主焙烧炉PO4的进口端连 通，主焙烧炉PO4上设置氢氧化铝进口。

所述的专用设备，助燃空气管为平底倒U形管，预热燃烧管为弯折结构的V 形管，V形管的两边对称设置两级预热燃烧器，形成四级预热燃烧器，采用V形 管和四级预热燃烧器，使燃气与助燃空气充分混合，通过逐级分阶段加热保证助 燃空气从700℃～800℃达到设定的900℃～1000℃，并且使烟气量增加，以充分 稀释助燃空气中的氧体积浓度2％～10％。

本发明的设计思想是：

本发明优化燃烧技术是采用两段燃烧工序。第一段燃烧工序首先通入少量的 燃气进行燃烧，燃气燃烧放出热量进一步提高助燃空气的温度，燃烧后的烟气产 物混入助燃空气内，从而稀释助燃空气中氧气的浓度；高温低氧助燃空气进入第 二段燃烧工序，由于助燃空气温度的大幅提高，可以显著扩大燃烧区域和提高产 品氧化铝的焙烧质量；低氧燃烧使焙烧炉内燃烧区域扩大并且分布均匀，燃气燃 烧完全，消除集中燃烧区域，降低烟气中氮氧化合物和一氧化碳的含量。

本发明的优点和有益效果如下：

1、本发明通过对助燃空气进行预热燃烧，进一步提高助燃空气的温度，助燃 空气的温度越高，其气态悬浮焙烧炉的主焙烧炉PO4燃气燃烧越充分，避免了燃 气因不完全燃烧造成燃气的浪费，预热燃烧器中燃气燃烧后产生的烟气对助燃空 气进行稀释，从而降低助燃空气的氧浓度，使助燃空气达到高温低氧状态；炉内 助燃空气当处于很高的温度时，氧含量为2％时即可发生燃烧反应，且燃烧区域 分布均匀，避免集中燃烧，呈现整体分布，氧化铝产品成品率高，质量好。

2、本发明采用优化燃烧技术使主焙烧炉PO4内燃烧区域分布均匀广泛，改 变了以前传统的集中式燃烧区域，从而使中心温度降低，降低了由于局域高温产 生的热力学氮氧化合物，降低烟气中氮氧化合物的含量，使烟气达到环保的要求； 低氧浓度的助燃空气使主焙烧炉PO4内燃烧区域分布均匀，消除局部高温现象， 避免对设备和耐火材料造成非常严重的影响。

3、焙烧工序能耗占整个氧化铝厂能量消耗的25％～30％左右，采用本发明的 焙烧技术，一方面提高氧化铝产品的质量，一方面降低烟气中的有害成分，从而 提高氧化铝厂的竞争力。

4、本发明工艺简单，工序少，设备投资少，成果见效快，产品质量高和环保 效果显著。

附图说明

图1为本发明氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法的流程图。图中，1 氢氧化铝进口；2主燃烧管；3预热燃烧管；4助燃空气管；5主燃烧器；6预热 燃烧器。

具体实施方式

下面对本发明的实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实 施例所限。

如图1所示，本发明氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧设备包括主焙烧炉 PO4、氢氧化铝进口1、主燃烧管2、预热燃烧管3、助燃空气管4、主燃烧器5、 预热燃烧器6和旋风冷却器CO1等，具体结构如下：

在主焙烧炉PO4底部至旋风冷却器CO1顶部出口之间通过S形管路连通， 该S形管路上依次设置主燃烧管2、预热燃烧管3、助燃空气管4，主燃烧管2上 设置主燃烧器5，预热燃烧管3上设置预热燃烧器6；助燃空气管4的一端与旋风 冷却器CO1顶部出口相通，助燃空气管4的另一端与预热燃烧管3的进口端相通； 预热燃烧管3的出口端与主燃烧管2的进口端连通，主燃烧管2的出口端与主焙 烧炉PO4的进口端连通，主焙烧炉PO4上设置氢氧化铝进口1。

助燃空气管4为平底倒U形管，助燃空气通过上升、水平和下降的流动方向， 可以使助燃空气平稳进入预热燃烧管3。预热燃烧管3为弯折结构的V形管，V 形管的两边对称设置两级预热燃烧器6，形成四级预热燃烧器。采用特定的V形 管和四级预热燃烧器，可以缓冲助燃空气、燃气以及烟气的流速，燃气与助燃空 气充分混合，通过逐级分阶段加热保证助燃空气从700℃～800℃达到设定的 900℃～1000℃，并且使烟气量增加，以充分稀释助燃空气中的氧体积浓度2％～ 10％。

本发明氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法，主焙烧炉PO4采用两段燃 烧工序，第一段燃烧工序中通入5％～10％的燃气，燃烧放热对助燃空气进行升温； 第二段燃烧工序中燃气与助燃空气混合燃烧。在助燃空气进入主焙烧炉PO4时， 首先是预热燃烧器内通入少量燃气进行燃烧，一方面提高助燃空气的温度，一方 面稀释助燃空气内氧含量。然后，经过升温和稀释后的助燃空气与主燃烧器处进 行燃烧反应。

实施例

本发明氧化铝厂气态悬浮焙烧炉优化燃烧技术，采用两段燃烧工序。第一段 燃烧工序中通入气态悬浮焙烧所用燃气体积的5％～10％，通过燃气燃烧放热将来 自旋风冷却器CO1的助燃空气从700℃～800℃加热到900℃～1000℃左右，并 且产生的烟气量将助燃空气中的氧体积浓度稀释到2％～10％左右，经第一段燃烧 工序后的高温低氧助燃空气在第二段燃烧工序与其余的大量燃气混合后进行燃 烧。由于助燃空气的温度大幅提高，从而使第二段燃烧工序中燃气充分燃烧，达 到100％状态，避免了因燃料不完全燃烧所造成了能源的浪费。低氧燃烧使主焙 烧炉PO4内燃烧区域面积扩大，炉内温度分布均匀，使氢氧化铝脱水反应生成氧 化铝的转化率高，产品成品率高，产品质量好，避免炉内因集中燃烧而降低产品 烧成率，减少氮氧化合物和一氧化碳的排放量。

结果表明，本发明能显著提高氧化铝厂焙烧工序中燃气的燃烧效果，降低烟 气中氮氧化合物和一氧化碳有害物质的排放量，焙烧后产品质量高，增加企业活 力和竞争力。本发明具有设备成本低，能耗小，操作简单，使用性强，具有很好 的工业化前景。