УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 2003 года по МПК C01F7/44 

Изобретение относится к оборудованию печных переделов в металлургии цветных металлов, химической промышленности и может быть использовано для сушки, дегидратации и прокалки гидроксида алюминия при производстве глинозема различных марок.

Для процессов сушки, дегидратации и прокалки широко применяют барабанные вращающиеся печи с запечными теплообменниками различного типа, в которых тепло отходящих газов печи эффективно используют для термообработки гидроксида алюминия во взвешенном состоянии.

Известны в цементной промышленности (Дуда В. Цемент. - М.: Стройиздат, 1981) установки с вращающимися барабанными печами со специальными теплообменниками-кальцинаторами, в которых сжигают часть топлива для повышения эффективности проходящих процессов во взвешенном состоянии.

По патенту Франции 1248038 для производства безводного глинозема используют в каскаде циклонных теплообменников горелку для сжигания пропана, а затем в футерованной стационарной печи выдерживают безводный продукт для завершения образования фазы αAl₂O₃.
К недостаткам такой установки следует отнести сложность организации сжигания топлива в газоходе из-за недостаточного смешения топлива с воздухом, неполное сгорание топлива, низкий термический КПД, трудности разгрузки готового продукта из стационарной печи.

Установка для получения безводного глинозема по патенту Франции 1253318 содержит вращающуюся печь, соединенную с запечными циклонными теплообменниками газоходом, в котором установлена горелка для сжигания топлива.

Исходный гидроксид алюминия загружают в циклонные теплообменники, где осуществляют сушку и дегидратацию материала во взвешенном состоянии теплом отходящих газов из печи и газов от сжигания части топлива в газоходе, соединяющем печь с циклонным теплообменником. Из циклонного теплообменника материал поступает в печь, где для завершения процессов дегидратации и кальцинации сжигают оставшуюся часть топлива. Данный патент принимаем за прототип.

Прототип сохраняет указанные выше недостатки, связанные с размещением горелки в газоходе: недостаточное перемешивание с воздухом топлива, неполнота его сгорания, проскок СО в электрофильтр, что ухудшает экологические показатели процесса. Отходящие газы из вращающейся печи используются вторично для сжигания топлива, но при более низких температурах. Из-за неритмичной работы вращающейся печи нарушаются параметры технологического процесса и качество готового продукта.

Технической задачей изобретения является снижение удельного расхода топлива, повышение производительности, экономических показателей, управляемости и устойчивости процесса сушки и дегидратации гидроксида алюминия во взвешенном состоянии при раздельном сжигании топлива.

Технический результат достигают благодаря тому, что на установке для термообработки гидроксида алюминия, включающей барабанную печь, холодильник, запечное теплообменное устройство в виде пылеулавливающих устройств и вертикального теплообменника, имеющего в сечении пережим, питатель и топливосжигающее устройство, которое выполнено в виде топки, соединенной газоходом с вертикальным теплообменником на расстоянии 1,5 - 5,0 его диаметра ниже пережима.

Причем установка может быть снабжена дополнительным вертикальным теплообменником с топкой, питателем и пылеулавливающими устройствами, соединенными с барабанной печью материалопроводами для загрузки термообработанного продукта.

Кроме того, установка может быть выполнена с вертикальными теплообменниками, соединенными между собой последовательно, причем топка установлена на первом от вращающейся печи вертикальном теплообменнике, а питатель на последующем вертикальном теплообменнике, при этом пылеулавливающие устройства первого вертикального теплообменника соединены материалопроводами с барабанной печью, а пылеулавливающие устройства последующего вертикального теплообменника соединены с первым вертикальным теплообменником.

Техническую сущность различных вариантов установки для получения глинозема поясняют чертежи.

Любой из вариантов исполнения установки включает вращающуюся барабанную печь 1, барабанный холодильник (холодильник кипящего слоя) 2, запечное теплообменное устройство, состоящее из пылеулавливающих устройств 3 (3') и 4 (4'), вертикального теплообменника 5 (5') с загрузочным питателем 6 (6') и топкой (7). Вертикальный теплообменник 5 (5') имеет сечение с минимальной площадью 8 (8') - "пережим". Для окончательной очистки отходящих газов используют электрофильтр (рукавные фильтры).

На фиг.1 показана установка с одним запечным теплообменным устройством.

Работает установка следующим образом.

Исходный влажный гидроксид алюминия загружают с помощью питателя 6 в вертикальный теплообменник 5 над пережимом 8. Под пережим 8 поступают дымовые газы из топки 7 и отходящие запыленные газы из печи 1. Термообработка материала этими газами осуществляется во взвешенном состоянии в вертикальном теплообменнике 5. Обезвоженный гидроксид алюминия улавливают в циклонах 3, 4 и электрофильтре и загружают в печь 1 для завершения процесса кальцинации.

На фиг. 2 представлена установка с дополнительным вертикальным теплообменником.

В этом варианте исходный влажный гидроксид алюминия загружают с помощью питателя 6 в вертикальный теплообменник 5 над пережимом 8 в запечное теплообменное устройство и с помощью другого загрузочного питателя 6' над пережимом 8' в вертикальный теплообменник 5', соединенный газоходом с отдельной топкой 7. Уловленный в циклонах 3 и 4 запечного теплообменного устройства материал направляют в печь 1 на кальцинацию, а из циклонов 3' и 4' получают отклассифицированный крупнодисперсный сухой гидроксид алюминия и мелкодисперсный сухой гидроксид алюминия.

На фиг.3 показана установка с последовательно соединенными вертикальными теплообменниками.

В этом случае исходный влажный гидроксид алюминия загружают с помощью питателя 6 в вертикальный теплообменник 5' над пережимом 8'. В теплообменнике 5' отходящими газами из циклона 4 осуществляют сушку исходного гидроксида алюминия.

Пылегазовая смесь поступает в циклон 3, где происходит разделение газового потока и сухого гидроксида алюминия.

Отходящие газы направляют для окончательной очистки в электрофильтр либо в рукавные фильтры. Сухой гидроксид алюминия подают в запечный теплообменник 5 над пережимом 8. Под пережим 8 поступают топочные газы из топки 7 и запыленные отходящие газы из печи 1. В запечном теплообменнике 5 продолжают обезвоживание гидроксида алюминия. Смесь гидроксида алюминия и топочных газов разделяют в циклоне 4.

Из циклона 4 топочные газы поступают под пережим 8' для сушки гидроксида алюминия, а обезвоженный гидроксид алюминия - в печь 1 для завершения процесса кальцинации.

Суть изобретения заключается в том, что установка содержит топку, в которой сжигается часть топлива. В топке обеспечивают полноту сжигания топлива, полное перемешивание топлива с воздухом, поступающим на горение и на разбавление. Полнота сжигания топлива в топке гарантирует его от возможности недожога и проскока СО в электрофильтр и не зависит от неритмичной работы вращающейся печи. Расположение газохода, соединяющего топку с вертикальным теплообменником на расстоянии 1,5-5,0 его диаметров ниже площади с минимальным сечением, т.е. ниже "пережима", обеспечивает стабилизацию газового потока как из топки, так и из вращающейся печи, сводя до минимума возможность "провала" материала в нижнюю часть вертикального теплообменника. Это позволяет, с одной стороны, избежать нарушения температурного, технологического и газодинамического режимов работы установки вплоть до аварийной остановки, а с другой стороны, обеспечить постоянное качество подготовки дегидратированного гидроксида алюминия и прокаленного глинозема.

Указанные пределы расстояния между соединительным газоходом и пережимом обеспечивают работу установки в оптимальном режиме.

При расстоянии меньше 1,5 диаметров теплообменника из-за неустановившегося газодинамического режима движения газового теплоносителя неизбежен "провал" твердой фазы в нижнюю часть вертикального теплообменника с нарушением режима работы установки, расстройством технологического и температурного режимов, ухудшением качества готового продукта, вплоть до аварийной остановки печного агрегата.

При расстоянии соединительного газохода от пережима теплообменника больше 5,0 его диаметров увеличиваются металлоемкость, аэродинамическое сопротивление и теплопотери теплообменника и установки в целом.

Для получения при кальцинации укрупненного глинозема установка для термообработки гидроксида алюминия выполняется с дополнительным вертикальным теплообменником, топкой, питателем и пылеулавливающими устройствами, после разделения в которых только сухой укрупненный гидроксид алюминия загружают в барабанную печь, а отделенную мелкодисперсную фракцию гидроксида алюминия с влажностью 0-1% используют в качестве готовой продукции - сухого мелкодисперсного гидроксида алюминия.

При выполнении установки для термообработки гидроксида алюминия с двумя вертикальными теплообменниками, соединенными последовательно, и расположением топки на первом вертикальном теплообменнике, а питателя гидроксида алюминия на последующем вертикальном теплообменнике повышается эффективность тепловой работы установки за счет более полного использования тепла отходящих газов из вращающейся печи и из топки. При термообработке исходного гидроксида алюминия в последующем вертикальном теплообменнике достигают до 25-30% и выше снижение удельного расхода топлива и повышение производительности установки.

Изобретение относится к оборудованию печных переделов в металлургии цветных металлов, химической промышленности и может быть использовано для сушки, дегидратации и прокалки гидроксида алюминия при производстве глинозема различных марок. Установка для термообработки гидроксида алюминия включает барабанную печь, холодильник, одно или несколько запечных теплообменных устройств в виде пылеулавливающих устройств и вертикального теплообменника, имеющего в сечении пережим, питатель и топливосжигающее устройство, последнее выполнено в виде топки, соединенной газоходом с вертикальным теплообменником на расстоянии 1,5-5,0 его диаметра ниже пережима. Возможно исполнение установки с одним запечным теплообменным устройством, с дополнительным вертикальным теплообменником и с последовательно соединенными вертикальными теплообменниками. Изобретение позволяет повысить производительность и снизить расход топлива. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Установка для термообработки гидроксида алюминия, включающая барабанную печь, холодильник, запечное теплообменное устройство в виде пылеулавливающих устройств и вертикального теплообменника, имеющего в сечении пережим, питатель и топливосжигающее устройство, отличающаяся тем, что топливосжигающее устройство выполнено в виде топки, соединенной газоходом с вертикальным теплообменником на расстоянии 1,5 - 5,0 его диаметра ниже пережима.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным вертикальным теплообменником с топкой, питателем и пылеулавливающими устройствами, соединенными с барабанной печью материалопроводами для загрузки термообработанного продукта.3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вертикальные теплообменники соединены между собой последовательно, причем топка установлена на первом от вращающейся печи вертикальном теплообменнике, а питатель - на последующем вертикальном теплообменнике, при этом пылеулавливающие устройства первого вертикального теплообменника соединены материалопроводами с барабанной печью, а пылеулавливающие устройства последующего вертикального теплообменника соединены с первым вертикальным теплообменником.