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本科课程设计说明书题目：日产1200t/d氧化铝循环流态化焙烧炉学院：＿＿材料学院＿＿专业：＿＿冶金工程＿＿班级：＿冶金061学号：＿060802110168学生姓名：＿吴万华指导教师：＿孙克萍2008年5月10日1内容摘要氧化铝作为一种基础的工业原材料,对国民经济的发展起着相当重要的作用,而我国氧化铝生产无论从数量还是质量上都不能满足国内市场的需要,每年都要大量进口,同时,国内的氧化铝生产成本居于世界前列。如何开展国内的氧化铝焙烧系统研究是一项重要的课题。本文首先对国内外的焙烧方式进行了分析和比较,并对目前世界上主要的三种流态化焙烧方式和装置现状进行了概述。然后根据流程图对焙烧系统流程进行了分析,了解了湿物料的脱水过程及其工艺性能;通过对系统进行物料及能量平衡计算并作比较,掌握了焙烧系统的物料及能量的分布情况,为焙烧系统的设计提供了依据。同时还分析讨论了系统中各参数变化对系统运行的影响。关键词氧化铝，焙烧炉，热工2AbstractAluminaasabasisforindustrialrawmaterials,thedevelopmentofthenationaleconomyplaysanimportantrole,andChina'saluminaproductionintermsofquantityorqualitycannotmeettheneedsofthedomesticmarket,everyyearalargenumberofimports,whiledomesticAluminaproductioncostoflivingintheforefrontoftheworld.Howtocarryoutdomesticaluminaroastingsystemisanimportantissue.Thispaperonthebakingathomeandabroadconductedananalysisandcomparison,andtheworld'sthreemajorfluidizationroastingmethodsanddeviceshadoutlinedthestatusquo.Thenunderthebakingsystemprocessflowchartonananalysisofthewetmaterialstounderstandthedehydrationprocessanditstechnologyperformancethroughthesystemofmaterialsandenergybalancecalculationsandforcomparison,masterofthebakingsystemofmaterialsandenergydistribution,Roastingsystemdesignprovidesabasis.Alsodiscussedtheparametersofthesystemchangeontheimpactofthesystemisrunning.KeywordsAlumina，Thermal，Roaster3目目录第一章：概述1-1、流态化焙烧新技术在国内外发展概况…………………31-2、我国氧化铝焙烧技术和装置现状………………………41-3、氧化铝循环焙烧炉工艺特性、能耗状况………………51-4、氧化铝循环焙烧炉工作原理……………………………6第二章：氧化铝循环焙烧炉热工艺性能2-1、氧化铝循环焙烧炉工艺流程介绍………………………72-2、氢氧化铝的干燥和预热的工艺流程、热工特点………82-3、氢氧化铝的焙烧的工艺流程、热工特点………………92-4、氢氧化铝的冷却的工艺流程、热工特点………………102-5、氧化铝循环焙烧炉工艺特点、热工特点、热效能……102-6、氧化铝循环焙烧炉工艺性能与气态悬浮焙烧炉工艺性能、热工特点比较……………………………………112-7、氧化铝循环焙烧炉工艺性能与回转窑工艺性能及热工特点比较…………………………………………………13第三章：氧化铝循环焙烧炉热工计算3-1、氧化铝循环焙烧炉工艺计算的原始数据及条件……133-2、氧化铝循环焙烧炉工艺过程的物料平衡及物料平4衡表……………………………………………………153-3、燃料的燃烧计算及结果表……………………………163-4、氧化铝循环焙烧炉工艺过程的热平衡计算…………183-5、氧化铝循环焙烧炉工艺过程的热平衡计算表………213-6、氧化铝循环焙烧炉工艺过程的热平衡与气态悬浮焙烧炉的热平衡比较………………………………………………22第四章：氧化铝循环焙烧炉设计热耗与实际热耗的效能分析4-1、热力学分析……………………………………………254-2、测量误差分析…………………………………………264-3、影响产品质量的因素分析……………………………28结束语…………………………………………………………………29参考文献………………………………………………………………295第一章概述1-1流态化焙烧新技术在国内外发展概况氧化铝生产采用流态化焙烧技术的试验研究开始于20世纪40年代，近40年来，流态化焙烧在工业生产中显示出其优质、低耗的强大优势，技术发展十分迅速。目前广泛应用于氧化铝生产的焙烧技术为美国的闪速焙烧、德国的循环焙烧、丹麦的气态悬浮焙烧三种，其中气态悬浮焙烧技术起步最晚，但技术先进，代表着最新流态化焙烧水平，号称“第三代”。然而，因其在工业生产中应用较晚，实际运行中，仍然存在许多问题，若能很好地解决，进一步完善其工艺，则气态悬浮焙烧技术无疑是氧化铝生产的最佳选择。我国自1987年山西铝厂引进第一台美铝闪速焙烧炉以后，十多年来，相继又引进了德国鲁奇循环流态化焙烧炉、丹麦史密斯气态悬浮焙烧炉，其中以气态悬浮焙烧炉为主，占到总数的70%。目前国内氧化铝几乎全部采用流态化焙烧。当今世界成功地应用于工业生产的流态化焙烧炉有四种：①美国铝业公司的流态闪速焙烧炉(F．F．C)。②原西德鲁奇公司的循环流态焙(C．F．C).③丹麦史密斯公司的气体悬浮焙烧炉(G．S．C)。④法国弗夫卡乐巴柯克公司的气体悬浮焙烧炉(F．C．B)。前三种流态化焙烧炉在世界上得到了广泛采用，我国也相继在中铝山西分公司、中州分公司、苹果分公司和贵州分公司引进了前三种炉型。已经投用的流态化焙烧炉设计能力为国内焙烧氧化铝总规模的80％以上，采用流态化焙烧炉已成为我国氧化铝工业必然的发展趋势。流态化焙烧技术与回转焙烧窑相比不仅热耗低，而且产品质量好、投资省、6占地面积小，对环境污染轻和设备简单、使用寿命长、维修费用低等明显的优点。我国新建的山西铝厂，中州铝厂和苹果铝厂均采用了世界上先进的流态化焙烧技术。自建成投产运行以来，运行良好，各项技术经济指标先进，取得了良好的节能效果。而后，郑州铝厂，山东铝厂和贵州铝厂也相继各引进了一套流态化焙烧技术和装置，以代替原有的回转焙烧窑，降低能耗。提高产能和技术经济指标。1-2我国氧化铝焙烧技术和装置现状我国近年来所建的氧化铝厂技术装备已达到当今世界先进水平，氧化铝循环焙烧技术主要引进的是鲁奇循环焙烧炉(C．F．C)，多数的铝业公司都是先引进后消化吸收并创新。在世界氧化铝工业中，目前90%以上的氧化铝生产厂(包括美铝、加铝所属)均采用拜耳法处理以三水铝石为主的低硅铝土矿生产氧化铝。而我国则分别采用联合法、烧结法处理的我国高硅一水硬铝石铝土矿和采用拜耳法处理我国低硅一水硬铝石和进口国外低硅三水铝石铝土矿生产氧化铝。目前，国内、外主要技术装备有：氧化铝生产的技术装备，随着生产方案不同而不同。烧结法主要用于中国和俄罗斯处理高硅铝土矿或霞石生产氧化铝，其总产量约世界总产量的10%。世界其他铝业公司均采用拜耳法生产氧化铝。因此，这里仅对拜耳法的技术装备作简要比较。拜耳法的技术装备主要反映在工艺流程中的主要工艺过程。即：铝土矿溶出、赤泥分离洗涤、种子分解、母液蒸发和氢氧化铝焙烧工序。我国各大氧化铝厂在氧化铝生产过程中，氢氧化铝焙烧是主要工序之一，无论是采用拜耳法还是烧结法或是联合氢氧化铝焙烧是不可缺少的最后一到工序，而且是主要耗能工序之一，一般占13%~26%MJ/Kg。它的技术和装置大体有三类：a老式回转焙烧窑，热耗最高，一般在5.024~5.443MJ/Kg-Al2O3;b带有旋风预热器的回转焙烧窑，热耗居中，一般在3.978~4.187MJ/KgAl2O3；c液态化焙烧炉，热耗最底，一般在2.913~3.349MJ/KgAl2O3。720世纪80年代以来，我国山铝公司、苹果铝厂、中州铝厂、山东铝厂、贵州铝厂、郑州铝厂等几大厂先后从国外引进了11台氢氧化铝焙烧炉，包括美国铝业K.H.D公司为代表的为稀相换热闪电焙烧与浓相流态化相结合；以F.L.S公司为代表的稀相换热气体悬浮焙烧；以LURGI公司为代表的循环流态化焙烧三种炉型。国内氢氧化铝流态化的发展，一是引进，二是消化创新，但这两者都必须结合国内氧化铝工业的实情，我国应在消化流态化焙烧技术的基础上创新，形成有自己特色的焙烧炉装置。1996年，山铝公司为改变焙烧工序能耗高，环境污染严重的状况，引进了德国鲁奇特公司1600t/d循环炉，贵州铝厂和苹果铝厂也相继引进可该技术和装置，大大提高了我国氢氧化铝焙烧生产控制水平。经过数年的探索与改进，流态化焙烧炉适应了我国氧化铝生产的特点，基本上取代了传统的回转窑。由于，我国在近10年氧化铝工业的发展中，不断了解、认识、引进、实践当今国际先进的的技术装备，使氧化铝生产的技术装备水平有长足发展。近两年所建厂的技术装备水平已达到当今世界先进水平，其中铝土矿高温溶出的技术装备达到国际领先水平，至2005年底，中国铝业公司氧化铝产能787万吨，电解铝产量210万吨，成为仅次于美铝和加铝的世界第三大铝业公司，中铝公司目前也已形成完整的铝工业布局，氧化铝和电解铝的产能基本平衡。同时，国内经济发展速度快，金属铝消费市场旺盛，迄今为止，国内氧化铝生产的原料、动力和人力仍存在一定的价格优势，因此，境外资源开发和投资建厂有较大发展空间，但是我国铝土矿属高硅一水硬铝石，其处理难度及其能耗比国外高，当然也还具有进一步节能降耗的空间。1-3环流态化焙烧炉工艺性能，能耗状况a产品质量好。这是由于炉衬磨损少，德国循环流态化焙烧产品中SiO2含量比回转窑产品约低0.006%，不同粒级氢氧化铝焙烧均匀，相同比表面积的氧化铝中α-Al2O3含量低，与回转窑比，流态化焙烧的产品中小于45μm粒级增加约4%，而小于15μm的粒级没有改变。各类型流态化焙烧炉都能制取砂状氧化铝。b投资少。流化床焙烧炉单位面积产能高、设备紧凑、占地少。它的机电设备重量仅为回转窑的1/2，建筑面积仅为1/3~2/3，投资比回转窑低40~60%（以1983年国内价格计），国外发表数据，美国少50~70%，西德少20%，法国少15~20%。c设备简单、寿命长、维修费用低。8流态化焙烧系统除了风机、油泵与给料设备之外没有大型的转动设备。焙烧炉内衬使用寿命可长达10年以上。维修费用比回转窑低得多。如德国的循环流态化焙烧炉的维修费仅为回转窑的35%。d对环境污染轻。燃料燃烧完全，过剩空气系数低，废气中氧的含量低（1~2%），SO2和NOX的生成量均低于回转窑。e自动化水平高。流态化焙烧炉（固定式）较回转窑易于实现自动化。集中一分散系统可完成全套装置的起动、生产控制、设备保护、停车，可保障设备的安全运行和生产的均衡稳定进行。f热效率高、热耗低。热耗3.1~3.2GJ/t，流态化焙烧炉中燃料燃烧稳定，温度分布均匀，氢氧化铝和燃烧产物以及高温氧化铝和助燃空气间接触密切，换热迅速，空气预热温度高，过剩空气系数低，燃料燃烧温度提高，系统热效率大大提高，废气量则随之减少，加之散热损失只有回转窑的30%，流态化焙烧炉的热效率可达75~80%，而回转窑最好情况下的热效率也低于60%，流态化焙烧炉单位产品热耗比回转窑降低约1/3。国外回转窑热耗先进水平约为4.186G