鈦白粉煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)發(fā)展淺談

馬志國(guó)　張曉鋒　朱微娜

摘 要：我國(guó)鈦白工業(yè)的生產(chǎn)和研究始于50年代中期，進(jìn)入21世紀(jì)我國(guó)鈦白粉生產(chǎn)迅速發(fā)展，主要以硫酸法為主，能耗較低的氯化法還有待開(kāi)發(fā)。本文主要介紹了鈦白粉煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鈦白粉；鈦白生產(chǎn)；節(jié)能技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.036

0 引言

鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)主要有硫酸法和氯化法兩種。我國(guó)鈦白工業(yè)的生產(chǎn)和研究始于50 年代中期。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈、環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，節(jié)能降耗減排的壓力以及企業(yè)降低生產(chǎn)成本要求促使節(jié)能降耗技術(shù)在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)等到研究與應(yīng)用得到迅速發(fā)展，對(duì)能耗較高的工序采用新技術(shù)、新設(shè)備。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中能耗比重較高的煅燒工序相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)也取巨大進(jìn)步，大量采用新的節(jié)能與能量回收技術(shù)，可以分為以下三部分：煅燒物料脫水、煅燒設(shè)備、尾氣利用。

1 煅燒物料的處理

經(jīng)過(guò)鹽處理偏鈦酸漿料，含有大量的水，減少在進(jìn)入磚窯偏鈦酸的含水量，就可以相對(duì)減少回轉(zhuǎn)窯里脫水區(qū)熱量消耗。主要采用真空轉(zhuǎn)鼓與板框壓濾機(jī)兩種設(shè)備，具體數(shù)據(jù)參考山東某企業(yè)比較如表1。

由表1可知脫水后偏鈦酸相對(duì)減少10%的含水量，物料進(jìn)入轉(zhuǎn)窯一可以減少尾氣量減少尾氣的處理量；二是可以減少燃料的消耗量；板框壓濾機(jī)脫水電量消耗相對(duì)較低。近幾年來(lái)板框壓濾機(jī)制造技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，投資成本減低，自動(dòng)化水平較高；漿料預(yù)脫水處理板框壓濾機(jī)處理基本上代替轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。

2 煅燒設(shè)備

偏鈦酸在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)過(guò)脫水、脫硫、晶型轉(zhuǎn)化和粒子成長(zhǎng)等一系列過(guò)程， 確定TiO2 顏料粒子的基本性能，它是鈦白生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。煅燒窯是鈦白粉生產(chǎn)用能最大的設(shè)備，約占鈦白粉生產(chǎn)能耗的30%左右，能量主要由燃料燃燒產(chǎn)生再把熱量傳遞煅燒物料、尾氣、設(shè)備，如何保證燃料有效燃燒，物料余熱利用是降低煅燒設(shè)備能耗的關(guān)鍵。主要從以下幾方面考慮：回轉(zhuǎn)窯的尺寸選擇內(nèi)部改造、燃燒系統(tǒng)、煅燒出口物料的冷卻系統(tǒng)。

回轉(zhuǎn)窯的尺寸選擇內(nèi)部改造：選型依據(jù)生產(chǎn)能力而定， 如生產(chǎn)能力在15kt/ a 、20kt/ a 宜選用Φ2180mm ×53m、Φ3100mm ×55m。隨著產(chǎn)能的擴(kuò)大煅燒窯的直徑向大型化發(fā)展。按照原來(lái)的小轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)單增加生產(chǎn)線擴(kuò)大產(chǎn)能已經(jīng)不符合節(jié)能降耗的要求，如50Kt/a的單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯的，宜選用Φ3600mm ×70m。與相同規(guī)模的選用2條Φ2180mm ×53m、一條Φ3100mm ×55m的方式比可以節(jié)省人工減少勞動(dòng)強(qiáng)度、降低能源消耗如風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量可以減少、減少工廠用地和投資額度，既節(jié)能有經(jīng)濟(jì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品更穩(wěn)定穩(wěn)定一致。同時(shí)通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)窯構(gòu)造進(jìn)行改造，增加產(chǎn)能：如適當(dāng)縮小窯尾的直徑、螺旋片擋板，減少物料窯尾脫落，并強(qiáng)行加快窯尾物料向窯頭方向移動(dòng)，增加填充量而增加轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能。

燃燒系統(tǒng)與物料冷卻系統(tǒng)：我國(guó)早期的一些轉(zhuǎn)窯的燃燒系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，在窯頭簡(jiǎn)單安裝裝上燃燒器、直接通入燃料和新鮮空氣混合燃燒把熱量輸入回轉(zhuǎn)窯，基本上沒(méi)有燃燒室和混合室，降低窯頭部分物料傳熱；物料的冷卻采用簡(jiǎn)單的水冷滾筒，煅燒后物料從1000℃左右冷卻到60℃的余熱得不到有效利用。為此必須改良燃燒系統(tǒng)和合理利用煅燒物料的冷卻熱而節(jié)約能能耗，煅燒物料冷卻采用空氣冷卻筒，同時(shí)把吸熱后的空氣經(jīng)過(guò)除塵后作為作為燃燒室的二次風(fēng)使用，減少燃燒器燃燒的新鮮空氣，減少熱量用于提高新鮮空氣到到二次風(fēng)進(jìn)入燃燒室的溫度。

3 尾氣余熱利用

回轉(zhuǎn)窯的排放的尾氣帶有大量的熱量、氣量大溫度高，根據(jù)目前的實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)可知，生產(chǎn)1 t 鈦白粉可產(chǎn)生約1.7 萬(wàn)m3 尾氣[4]， 大約在300℃左右。尾氣中主要含有：鈦白粉粉塵、硫氧化物、水蒸氣、空氣等不凝氣體[5]。在酸性氣體露點(diǎn)與水結(jié)合腐蝕嚴(yán)重，直接利用余熱對(duì)設(shè)備腐蝕太嚴(yán)重，尾氣一般經(jīng)過(guò)重力沉降室和旋風(fēng)除塵器預(yù)處理除塵、文氏管和空塔噴淋降溫除塵吸收硫氧化物、電除霧達(dá)標(biāo)排放。噴淋降溫的水冷卻循環(huán)使用，熱量直接排到環(huán)境，沒(méi)有得到充分利用造成熱量的浪費(fèi)、水資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)在尾氣余熱的利用用來(lái)廢酸濃縮，余熱再回收。余熱回收又分為間接換熱和直接換熱。

a.間接換熱：南京某鈦白粉廠鈦白尾氣余熱回收新技術(shù)借鑒了在硫酸行業(yè)及焚燒爐廢氣余熱回收的成功經(jīng)驗(yàn)，采用高溫?zé)崦阶鳛橛酂峄厥战橘|(zhì)，高溫尾氣和熱媒以逆流方式進(jìn)入取熱裝置吸收尾氣的熱量，吸熱升溫后的熱媒進(jìn)入熱媒蒸發(fā)器統(tǒng)放出熱量，產(chǎn)生飽和蒸汽，降溫后的熱媒在熱媒泵的驅(qū)動(dòng)下又回到取熱裝置再次吸熱，如此循環(huán)源源不斷地將尾氣的熱量取出，產(chǎn)出高品位的飽和蒸汽。

b.直接換熱：四川某廠采用重力熱管傳熱原理設(shè)計(jì)換熱器，增加加散熱高溫?zé)煔庾詿峁軗Q熱器氣體進(jìn)口進(jìn)入，橫向掠過(guò)翅片管，熱管的蒸發(fā)段受熱，熱管內(nèi)的介質(zhì)蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小壓差下流向冷凝段放出熱量凝結(jié)成冷凝液，在重力的作用下流回蒸發(fā)段。如此循不已，熱量就從高溫?zé)煔鈧鹘o了低溫介質(zhì)。原始數(shù)據(jù)：鈦白粉生產(chǎn)線，年產(chǎn)15000 噸，轉(zhuǎn)窯排放煙氣16000Nm3/h，溫度320℃降至190℃，用空氣作為冷介質(zhì)，溫度由30℃升至196℃，然后用鼓風(fēng)機(jī)輸送進(jìn)窯爐，回收熱能781kw。

綜上所述，鈦白粉煅燒系統(tǒng)采用合適技術(shù)和設(shè)備，充分利用物料的尾氣的余熱充分的，減少不必要的物料耗熱量，就可以節(jié)約大量能量，降低生產(chǎn)成本，增加能源的利用效率。

參考文獻(xiàn)：

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