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工业炉新技术应用：低碳概念受追捧由中国有色金属工业协会、河南有色金属行业协会共同主办,以加快有色金属行业节能减排工作步伐,在冶炼、深加工领域推广应用节能、环保型工业炉窑技术为主题的全国工业炉节能减排技术研讨会10月29日在河南郑州召开。本次会议汇集了国内节能、环保型工业炉研发制造的最新成果和前沿技术,全面展示了我国工业炉研发制造水平,是对国内工业炉研发制造技术的一次大检阅。来自有色金属冶炼、加工行业的近100名科研专家和专业技术人员围绕工业炉的节能减排、智能信息化以及铝熔炼过程低金属损耗技术等课题进行了广泛交流探讨。低碳工业炉备受关注随着社会工业化进程的加快,节能环保的低碳经济备受关注。本次会议的一大亮点是低碳工业炉窑理念的推出和研发成果的推广应用。据中南大学原副校长、河南中色赛尔工业炉有限公司首席顾问梅炽教授介绍,低碳工业炉窑的技术要求为“三高、两低”,即“高产率、高能效、高寿命”和“低能耗、低污染”,发展高能效、低排放的低碳工业炉是降低成本、节能降耗的一条重要途径,不但符合经济发展“高效低耗、节能环保”的主旨,也是节能技术的全面深化。作为国内工业炉窑设计研究领域泰斗级的大师,梅炽长期从事有色冶金工业炉窑与热能工程的教学与研究,数十年潜心钻研让他获得荣誉无数,也确定了国内在这一领域研发技术世界领先的地位。由他首次提出的低碳工业炉概念,注重炉窑研究数值化、信息化和设计与制造的“软”、“硬”并重,而他研发的低氧弥散燃烧技术,更是代表了低碳工业炉窑的发展方向。梅炽在接受记者采访时表示,尽管发展低碳工业炉在有色金属行业已成共识,但由于各企业重视程度不同,资金投入力度也有很大差距。他指出,低碳工业炉是技术进步、经济和社会效益的完美结合,对炉窑制造企业来说将是一个机遇。中色赛尔低碳工业炉一枝独秀低碳概念受追捧,而具备了高效、节能的特点,将低碳工业炉窑最新研发成果应用于生产的河南中色赛尔工业炉有限公司颇为引人注目。公司是专业化的工业炉窑生产企业,多年来一直致力于高效、节能的工业炉的研发制造,生产的cell工业炉拥有多项国家专利技术。2008年,公司与中南大学共同启动了“大型全息智能化倾动式火焰熔铝开发项目”,采用国内最先进的高温蓄热燃烧技术,配套全息智能化控制系统,研发生产的铝熔炼保温炉,实现了从传统工业炉生产到高效节能的低碳工业炉研发制造的突破。作为此次会议的承办方,中色赛尔公司推出了采用最新技术成果和制造理念研发的各种低碳工业炉窑。据公司总工程师柴西林介绍,cell低碳工业炉的创新点在于将先进的燃烧原理与炉窑仿真模拟系统相结合,就像B超机一样,对炉窑运行状况进行实时监控和信息汇总,以达到最佳的生产状态。由于工业炉窑是铝加工行业主要的耗能设备,因此,本次会议吸引了不少铝加工企业参会。广东凤铝铝业有限公司总工程师杨安华告诉记者,低碳经济广受关注,低碳工业炉市场前景广阔。中色赛尔公司制造的低碳工业炉窑技术先进,理念创新,代表了工业炉窑的发展方向,他表示自己会持续关注并希望cell低碳工业炉进一步拓宽应用领域。装备国产化势在必行记者在采访中还注意到,会上多位工业炉窑领域的专家对工业炉窑新技术和新成果进行了发布和介绍,特别是cell低碳工业炉以先进的技术指标、突出的节能环保效果、优良的性价比,在行业内推广应用后得到用户的认可,表现出很强的市场竞争力。这也引发了与会代表对有色金属行业从生产大国到强国、从产品出口到技术输出、从引进设备到装备国产化的反思。河南中孚实业股份有限公司总经理梁学民在接受记者采访时指出,提升有色行业的竞争力,必须走技术创新和装备国产化之路,特别是在铝加工行业,装备国产化是重大课题,刻不容缓。他说,与劳动密集型产业不同,铝加工行业设备投资比重大,自动化水平高,在没有技术、资源、劳动力优势的情况下,企业从国外高价引进设备,大大增加了资金压力。加之市场培育、经验积累、设备磨合,这让企业在短期内盈利几乎不太可能。梁学民说,目前铝加工行业装备国产化水平与我们铝业大国的地位还不匹配,要加大自主研发力度,提升装备国产化水平,降低设备引进成本。为此,他主张借鉴装备制造技术先进的钢铁行业的研究成果和经验,快速提升国内铝加工装备制造技术。“技术都是相通的,不要看得太过神秘。”搞技术出身的梁学民对此很有信心。而东北大学科技产业集团有限公司总经理涂赣峰也认为,铝工业不能一味求大,而应向技术、设备输出等服务领域拓展和转移,这是国内铝工业发展方向,也应该是产业结构调整的切入点之一。他说,世界上很多著名钢铁、铝冶炼企业,都经历了一个从产品生产到技术输出的过程,不少昔日颇具规模的企业已经告别了生产车间,蜕变成为技术、设备输出型高科技企业,而国内铝企业经过多年的发展和技术积累,实现从生产到设备出口、技术服务的转身,正当其时。金属硫化物精矿的干燥设备特性及选型金属硫化物矿石(硫铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等)是硫酸工业和冶金工业的重要原料，浮选后的精矿(硫精矿、铜精矿、镍精矿、钼精矿和锌精矿等)需要进行干燥才能进入后续的焙烧和熔炼设备。在我国，随着大型硫铁矿焙烧及有色金属冶炼装置的建设，迫切要求提高精矿干燥设备的单台处理能力，并要求对精矿实施深度干燥。1精矿的干燥特性及干燥要求潮湿的硫化铜精矿一般为灰褐色，粒度约200目(74m)。由于金属含量较高，堆密度较大，对设备的磨损性较强。经浮选法生产的精矿，其W(H2O)一般为10%一15%。当W(H2O)为10%左右时，精矿比较松散；当w(H：O)更高时，精矿比较粘。此外，精矿中的硫化物在加热过程中易造成酸性腐蚀。入炉精矿的水含量对熔炼作业有很大的影响。一般的熔炼过程要求入炉精矿W(H：O)为6%一8%，有的则要求更低，如闪速炉熔炼要求入炉铜精矿W(H：O)低于0.3%。水含量过高会造成精矿流动性差，堵塞加料斗L2]，也不利于有色金属的熔炼。另外，熔炼作业对干燥后精矿的粒度也有一定的要求。2干燥方法及设备金属硫化物精矿的干燥一般分直接干燥和间接干燥两种方式。2.1直接干燥精矿的直接干燥是指在干燥过程中干燥介质与精矿发生接触的干燥过程，如圆筒干燥和气流干燥。直接干燥一般采用热空气或热烟气为加热介质，根据工艺要求进行一级或二级干燥。早期，冶炼厂一般采用圆筒干燥或气流干燥，其中气流干燥又分二段式(鼠笼打散机+干燥管)和三段式(短圆筒干燥机+鼠笼打散机+干燥管)。这两种方法虽然精矿处理能力较大且产品粒度均匀，但都存在着热效率低、占地面积大和流程复杂的缺点。此外，气流干燥机由于垂直输送物料，回转窑动力消耗很高；其中的鼠笼打散机由于高速旋转(250—300r／rain)，转子易磨损，检修工作量大，一般2—3星期即需补焊一次-3]。鉴于上述原因，近些年部分厂家开始采用旋转闪蒸干燥机来干燥某些精矿(如钼精矿)。但旋转闪蒸干燥机一般采用高温气体作为干燥介质，易形成SO：，对设备造成腐蚀，而且下部搅拌器的转速较高，容易发生磨损。另外，旋转闪蒸干燥机同样存在热效率低和处理能力小的问题。特别需要指出的是，直接干燥法普遍存在尾气处理问题。其尾气流量大，粉尘含量高，处理不当易造成环境污染。2.2间接干燥精矿的间接干燥是指在干燥过程中干燥介质不与精矿发生接触的干燥过程，其设备有多层蒸汽盘管干燥机、盘式干燥机、桨叶干燥机和蒸汽管回转干燥机等。间接干燥机一般采用饱和蒸汽为加热介质，其热效率远高于直接干燥，且尾气量小、粉尘含量低，因而流程相对简单。多层蒸汽盘管干燥机是最早用来干燥精矿的间接干燥机。它由一个多盘管结构的转子和一个固定壳体构成，精矿随着转子的转动向前推进。由于精矿的磨损性较强，易发生盘管破损、护板及刮板磨损等，检修工作十分频繁。一般情况下，干燥机每周停机检查一次。盘式干燥机曾用于干燥硫精砂，但出现了很多生产故障：上部几层干燥盘上的物料结疤，物料容易从干燥盘外沿直接掉落到底盘而短路，以及耙叶易磨损造成耙杆断裂。这些问题直接影响了干燥效果和干燥设备的正常运行，最后厂家被迫对物料进行预干燥后再将其送入盘式干燥机干燥，不但工艺流程加长，而且投资增加。另外，它的处理能力也较小。桨叶干燥机特别适合于干燥粘性及膏状物料。根据试验研究，桨叶干燥机对精矿的干燥效果很好，由于桨叶的自清理作用，物料基本没有粘结情况，流动状态良好，出口产品的含湿量和粒度均能满足工业要求。但由于物料的特性，桨叶易磨损且动力消耗较大，不适用于大型装置。蒸汽管回转干燥机由于其节能环保，单台处理能力大和动力消耗低等优点，已逐渐成为精矿干燥的首选设备。下面重点介绍蒸汽管回转干燥机.3蒸汽管回转干燥机兰州瑞德干燥技术有限公司从1992年开始进行高密度聚乙烯(HDPE)装置蒸汽管回转干燥机的国产化攻关，经过不断地改进和优化，形成了自己的专利技术。该公司先后完成了大型HDPE和PTA(对精苯二甲酸)装置蒸汽管回转干燥机的国产化，并将该技术成功地应用于冶金行业湿精矿的干燥。3.1结构和工作原理如前所述，蒸汽管回转干燥机是一种间接加热型回转干燥机，其结构如图1所示。蒸汽管回转干燥机主要由简体、蒸汽管、进料螺旋、进料端密封、出料端密封、蒸汽系统、传动系统和支撑件等组成。蒸汽换热管以同心圆方式排成若干圈，布置在筒体内，贯穿整个干燥机。干燥所需的热量由通入换热管内的蒸汽提供。另外，向简体内通入少量载气(空气)，将干燥过程蒸发出来的水分携带到筒外。32试验研究天华化工机械及自动化研究设计院采用蒸汽管回转干燥机，对铜精矿的干燥进行了详细的试验研究。干燥机规格为00mmX3500mm，采用饱和蒸汽为加热介质。试验目的在于了解不同含水量物料的流动、粘结情况，以及干燥后物料的粒径分布情况。试验采用厂家提供的国内外共5种原料，其W(H0)为5%一6%。由于水含量较低，干燥过程中没有粘壁现象，物料的流动性很好，产品能满足闪速炉熔炼的水含量要求，但干燥前后铜精矿的粒度分布变化不大。铜精矿干燥曲线和干燥速率曲线分别见图2和图3。由图2可见，停留时间在30rain左右即可使产品的(H20)达到0.3%以下。从试验研究来看，蒸汽管回转干燥机具有处理能力大和功耗低的优势，只要适当控制进料的湿含量就可以满足粒度要求。如果干燥后产品采用气力输送，干燥时形成的疏松颗粒完全可以被打散，对后续设备没有不利影响。3.3干燥工艺流程蒸汽管回转干燥机以中低压饱和蒸汽作为加热介质，干燥温度较低，因此不会造成精矿中硫化物的分解和氧化。铜精矿回转干燥机的工艺流程如下：湿精矿通过螺旋进料器进入干燥机内部，干燥机筒体具有一定的斜度，物料随着筒体的转动一边翻滚向前移动，一边与沿简体四周布置的蒸汽管进行换热而被干燥，干燥后的精矿经过出料箱排出；少量载气从出料端进入干燥机内部，携带干燥过程蒸发的水分从进料端排出；经过布袋除尘器分离除尘后，尾气排空，收集的粉尘返回进料螺旋。该工艺具有流程简单、设备数量少、投资低、热效率高、粉尘及有害气体排放量小、便于操作及维护管理等优点。3.4工业应用天华化工机械及自动化研究设计院为金川公司研制的铜精矿蒸汽管回转闪蒸干燥机规格为.2mX17.5m，处理能力超过100t／h。该干燥设备应用于该公司250kt／a铜合成炉工程，是当前国内研制的最大规格的蒸汽管回转干燥机，也是冶金行业第一台与引进闪速炉配套的大型国产精矿干燥设备。它采用废热锅炉的中低压蒸汽作为热源，节能效果十分明显。自2005年9月开车以来，干燥机运行状态良好。它的成功应用为国家节约外汇近4000万人民币。2006年8月，铜陵有色金属(集团)有限公司400kt／a硫酸项目试车成功。此项目在国内首次采用蒸汽管回转喷雾干燥设备干燥硫精砂，设备规格为.4mX21m，处理能力65t／hL1。实践证明，蒸汽管回转干燥机非常适合对精矿进行大批量处理和深度干燥，并且具有环保和节能的优点，值得推广.