摘要：作为生产氧化铝的重要环节，氢氧化铝焙烧炉的产能效果会直接影响企业氧化铝产品的经营情况。为提升氢氧化铝焙烧炉的产能量，本文以氢氧化铝焙烧工艺为主要研究对象，在对氢氧化铝焙烧工艺原理与流程进行简单介绍之后，基于影响氢氧化铝焙烧炉产能的因素，提出供料、燃气热值、炉体本身、炉体内衬结构、冷却水质、返灰输送、翻板阀控制、NOx控制、A02文丘里干燥器带料能力提升等优化的方法，希望能够为降低工艺应用中的能耗，提高工艺应用效果提供优化思路。

　　关键词：氢氧化铝；焙烧炉；焙烧炉产量；措施；提高

　　氧化铝在现代社会多个行业领域的发展中有着广泛的应用，基于市场对氧化铝的大量需求，需要保证氧化铝生产工艺的应用效果。从氢氧化铝焙烧的角度来看，气态悬浮焙烧炉是氢氧化铝焙烧工艺的主要设备，在氧化铝的生产过程中，氢氧化铝焙烧工艺阶段的应用效果与焙烧炉的性能之间有着密切的联系。对提升氢氧化铝焙烧炉产能的措施进行分析，对提升氧化铝的生产能力和效率具有积极的意义。

　　1氢氧化铝焙烧工艺原理与流程

　　1.1氢氧化铝焙烧工艺原理

　　氢氧化铝焙烧工艺是生成氧化铝的最后一道工序，主要负责脱除氢氧化铝附着水和结晶水，进而让氢氧化铝中的部分γ-Al2O3向α-Al2O3转变，基于此生成物理和化学性质都符合电解要求的氧化铝。不同性状的氧化铝焙烧条件不同，不同的焙烧条件导致的氧化铝物理性质也存在差异，再加上氧化铝粒度也会受到物理特性的影响，氢氧化铝的焙烧工艺会直接影响氧化铝的比表面积、α-Al2O3含量等物理性质的呈现效果。

　　氢氧化铝在整个焙烧的过程中，需要经历烘干、脱水、晶型转变三个不同过程，主要基于2Al(OH)3=高温=Al2O3+3H2O↑反应式来实现。

　　当前氢氧化铝焙烧工艺中应用的焙烧炉以气态悬浮焙烧炉为主，应用的氧化铝生产工艺方法为拜耳法。

　　1.2氢氧化铝焙烧工艺流程

　　现阶段我国氧化铝生产中应用的氢氧化铝气态悬浮焙烧炉工艺，主要分为以下几个步骤流程。首先，利用二级预热旋风筒送来的热风，能够对进入到文丘里干燥器的湿氢氧化铝进行干燥处理，干燥后的氢氧化铝被送到一级预热旋风筒（P01）、二级预热旋风筒（P02）里进行预热焙烧，当内部气温达到150℃时，氢氧化铝的附着水会被全部脱除。其次在预热和预焙烧的过程中，从主炉中排出的高温烟气，能够将干燥后的氢氧化铝的结晶水脱除，其次，让物料进入到预热旋风筒中进行气固分离。整个过程的温度应控制在300℃~400℃之间。预热焙烧后的物料送至主炉（P04）内完成最后的焙烧，经过P03进行分离，分离后的高温烟气进入预热系统。在焙烧过程中，物料进入主炉之后会将剩余的结晶水脱除干净，然后发生部分γ-Al2O3向α-Al2O3转变的过程。在焙烧温度为1000℃~1200℃的情况下，整个焙烧能够在瞬时完成。为实现对生成的氧化铝物理性质的控制，通常需要通过控制焙烧温度来达到氧化铝的产品指标。最后，在冷却环节，经过焙烧得到的高温氧化铝还需要经过四级旋风冷却筒冷却下来，在物料进入到流化床冷却器之后，基于冷却管束与冷却水间接换热的原理，让氧化铝冷却降温到80℃以下再排出。

　　2影响氢氧化铝焙烧炉产量的因素

　　2.1氢氧化铝水分波动

　　在氧化铝生产工艺中，湿氢氧化铝从平盘过滤机生产出来，其水分含量在4%～7%左右，氢氧化铝附水含水率每降低1%，焙烧热耗降低2583.3MJ/h，则吨氧化铝热耗降低25.833MJ。受平盘过滤机的设备运行情况影响，当其滤饼水分较大时，进入焙烧炉文丘里干燥器的排气水分蒸发量增大，文丘里的出口温度必然会降低，为保证电收尘不被腐蚀，必须通过提高主炉的温度来保证电收尘的进口温度，从而影响焙烧炉系统的温度。除此之外，在氢氧化铝本身所含的水分波动变化的情况下，风带料阻力发生随机变化，焙烧炉内的气体流量也会随之发生波动，引起系统负压的变化，严重时会导致文丘里差压波动。在这种情况下往往需要通过减少进料量或提高系统风量的方式来维持系统运行的稳定状态，当二者调整后，会导致剩余氧含量的变化，只能被动的控制焙烧炉燃烧风量、燃气用量和下料量三者的平衡，来确保排气中的氧含量稳定在期望水平，从而严重影响焙烧炉的产能。

　　2.2燃气热值不稳定

　　燃气热值不稳定会影响焙烧炉系统整体运行稳定性。在燃气热值波动的情况下，需要对主炉温度和下料量进行调整，这样就会严重影响到焙烧炉的运行效果，进而影响焙烧炉的产能。除此之外，在燃气中杂质含量较大的情况下，受到热值不稳定及燃气压力波动的影响，主炉的烧咀火焰不稳定，也会影响焙烧炉的产量，因而需要定期对过滤器堵塞情况等进行检查或清理。

　　2.3系统漏风

　　焙烧炉整个系统漏风主要与炉体密封性相关，在焙烧炉漏风的情况下，不仅实际焙烧过程中的热耗会升高，系统负压受到波动影响也会导致冷风进口风量的减少，降低回收产品的热量，同时引起下料量波动，直接影响焙烧炉的产能效果。

　　2.4炉体表面温度高

　　炉体表面温度高是由于在整个焙烧过程中，炉体的热辐射大，造成炉壁的热损失会直接影响焙烧炉的产量。且在由于热量损失大，燃气供气量的增加导致实际焙烧过程中产生的废气量也会升高，进而导致风机的运行负荷增加，也会对焙烧炉的产能效果产生影响。

　　2.5冷却水质量差

　　冷却水是焙烧物料冷却中应用的重要换热媒介，流化床冷却循环水在水质硬度较大的情况下，极易在管束中形成结垢，进而降低设备换热系数，导致出料的温度升高，也会对焙烧炉的产能产生影响。流化床冷却器进行除垢和维修，通常处理周期较长，会对焙烧炉整体的运转率产生影响，影响到焙烧炉的产能。

　　2.6收尘返灰压力波动

　　氢氧化铝气态悬浮焙烧炉工艺流程中，焙烧炉烟气中夹带有细粉，在预热旋风筒P01与气固分离后进入收尘系统，经收尘器捕集后成为收尘灰，收尘灰中既有焙烧完成的氧化铝，也有未经焙烧氢氧化铝及轻烧的未完成焙烧的细颗粒物料。因收尘灰的灼减较高，若要保证产品灼减合格，就需要主炉焙烧温度控制较高，产出较低灼减的氧化铝与收尘灰混合后，才能保证最终氧化铝产品灼减合格。当返灰输送压力波动时，对主炉温度控制及产量调整具有很大的影响。

　　2.7翻板阀控制影响

　　氢氧化铝气态悬浮焙烧炉系统运行过程中，下料管安装翻板阀至关重要，因通过翻板阀的物料是成团或成股的，这种团状或股状物料，气流不能带起而直接落入旋风筒中造成短路。翻板阀的作用就是将团状或股状物料撒开，使物料均匀分散地进入下一级旋风筒进口管道的气流中。在焙烧炉旋风筒中，气流与均匀分散物料间的传热主要是在管道内进行的，且在旋风筒中物料与气体的热交换是微乎其微的，因此翻板阀将物料撒开程度的好坏，决定了物料受热面积的大小，直接影响换热效率。翻板的阀角度太小，物料分散效果不好。反之，易造成窜气影响物料输送，当大股物料下塌时，由于管路截面积较小，容易产生堵塞或物料短路走料。所以生产运行过程中应根据焙烧炉下料量，调整其角度。与此同时，还应注意观察各级旋风筒进出口温差，直至调到最佳位置。

　　2.8焙烧过程NOx产生

　　氢氧化铝焙烧过程中生成的氮氧化物主要以热力型和燃料型产生，并以热力型为主导。影响热力型NOx生成量的主要因素包括燃烧温度、氧气浓度和反应时间。焙烧炉系统运行过程当中，主炉燃烧区域高温对热力型NOx生成量影响最大。系统过剩氧气浓度运行过程中控制在2%左右，随着产能的提高，对NOx生成量控制尤为重要。

　　2.9 A02差压波动

　　氢氧化铝进入（A02）文丘里干燥器中，如氢氧化铝附水波动，A02带料能力不足时，会出现物料下落，造成A02差压波动明显，不利于系统长时间高下料量运行。通过对焙烧炉运行情况分析，引起A02差压波动，主要是氢氧化铝附水影响，其次还受翻板阀波动和收尘器返灰输送引起的系统风量变化。

　　3提升氢氧化铝焙烧炉产量的优化措施分析

　　3.1降低氢氧化铝附水

　　以降低氢氧化铝附水的方式来提高氢氧化铝焙烧炉的产能，主要可以采取四方面的措施。首先，可以通过增加平盘系统真空度的方式，提升过滤效率；其次，可以通过控制进料固含，保证物料流动性，在平盘过滤机中均匀布料，由传统的“喷淋式”改用“瀑布式”洗水方式，保证洗涤氢氧化铝的均匀性；再次，还可以应用优化平盘操作的方式，控制平盘的转速频率，严格控制洗水量和洗水温度，避免物料黏性太大出现滤布结晶现象；最后，可以考虑添加脱水剂，以更经济的方式来达到更理想的氢氧化铝脱水效果。调整控制脱水剂添加量、添加均匀性、稳定性，直接影响平盘的氢氧化铝水分和真空度。与此同时，要兼顾系统循环液量中有机物的含量，科学合理的设置添加流程并做好脱水剂选型。

　　3.2控制燃气热值

　　控制燃气热值主要是结合当地产业经营发展情况及绿色发展的时代背景，优选采用热值更高，燃烧更环保的天然气供气。可大幅降低低热值、含污染的掺烧煤气使用量，在降低氧化铝焙烧成本和提高生产安全性的基础上，也能够实现碳减排。

　　3.3提高炉体的密封性

　　以提高炉体密封性的方式来降低系统的漏风情况，具体可以采取四方面的措施。首先，可以在焙烧炉顶部蜗壳部分增加耐磨的内衬，避免焙烧炉顶部蜗壳受高温物料长期磨蚀的影响而出现开裂漏风的情况；其次，可以采用不锈钢波纹管伸缩节，在满足耐温性能要求的同时，也能够提高抗拉强度，降低出现开裂和漏风情况的概率；再次，下料管等各法兰连接处，多出现石棉绳老化脱落，密封不严情况。对于低温法兰连接处，可采用石棉绳填补缝隙，密封胶外涂的方法处理。最后，还可以通过加强日常堵漏风的方式，应用相关密封剂对炉体关键的静密封点进行随漏随堵。

　　3.4优化炉体内衬及炉体保温

　　优化炉体内衬以及炉体保温主要是从氢氧化铝气态悬浮焙烧炉结构角度，以应用不同材质的耐火材料为主，根据焙烧炉各旋风筒内温度及热耗损失的不同，对焙烧炉中的旋风筒、旋风筒上升管等部位，需要以不同的内衬结构来进行浇注。在旋风筒的内衬结构优化设计上，可以在明确内衬厚度的基础上，应用黏土制的耐火砖、低水泥耐火浇注料以及保温块等构成，在旋风筒的锥部、蜗壳过渡段等部分应用低水泥耐火浇注料，在浇注料与钢结构之间添加保温块，在耐火砖和钢结构之间添加保温块作为保温材料。基于焙烧炉内衬结构的优化设计，可以有效提高焙烧炉内的温度，在此基础上可以搭配一些外层的保温材料和保温措施的应用，确保炉体温度能够维持在一个较为平稳的状态，从而更好地保障焙烧工艺的应用效果。

　　3.5改善水质

　　改善水质可以在流化床冷却器等应用的循环水中加入一定的缓垢剂，或以增加循环水冷却塔面积的方式，让循环水的温度和结垢能力都大为降低。同时可考虑在流化床高温及低温冷却段采用不同的冷却水源，以延长冷却器在这一工艺中的应用周期，进而将出料温度控制在80℃以下，从而为提升焙烧炉的产能创造良好的条件。

　　3.6控制返灰输送

　　控制返灰输送可考虑利用输送能力和输送量更为稳定的料封泵进行输送。在控制料封泵送料量的同时，也要尽可能调整好进入料封泵的收尘灰量。可在收尘灰斗下方安装星型卸料阀，由DCS操作系统进行运行周期设定，从而平稳控制返灰输送压力。

　　3.7加强翻板阀控制

　　翻板阀是焙烧工艺应用中的重要构件，通过加强翻板阀控制的方式，能够基于杠杆原理，利用下落到翻板上的粉尘自重与重量的平衡关系，让翻版与下料管斜口间能够始终保持适当的缝隙，在满足锁风要求的同时，也能够促进连续下料功能的实现。同时要加强翻板阀控制的方式，可采用一种翻板阀控制装置（专利号：ZL 202320656810.7）进行翻板阀调整，对焙烧炉高产量运行具有重要作用。

　　3.8控制NOx大量生成

　　对焙烧工艺应用中大量生成的NOx进行控制，应基于不同类型的NOx来加强控制。例如，针对热力型NOx的生成，可以通过降低燃烧温度，避免局部高温、降低氧气浓度、缩短在高温区的停留时间来实现；针对燃料性NOx的生成，可以采用含氮量较低的燃料、控制过浓燃料以及将燃料与空气相混合的方式来实现在此基础上，还可以应用空气分级燃烧、燃料再燃、低过剩空气燃烧以及烟气再循环，脱硝系统应用等方式来达到控制NOx大量生成的目的。

　　3.9提升A02文丘里干燥器带料能力

　　通过提升A02带料能力的改造，能够有效提升氢氧化铝焙烧炉的产能效果。可通过相关计算对A02喉径进行一定比例的缩小，提高A02喉径处的空气流速，对于物料输送和焙烧炉产能提升具有重要意义。改造前要充分计算空气通过量的影响，不能影响焙烧炉系统整体运行。通过对A02差压波动问题的改造调整，对风机运行频率的降低及系统能耗的优化具有重要作用。

　　4结论

　　综上所述，优化氢氧化铝焙烧生产工艺对提高氢氧化铝焙烧炉的产能具有重要的作用。结合当前氢氧化铝焙烧工艺应用的实际情况，在明确影响氢氧化铝焙烧炉产能因素的基础上，可以从供料、燃气热值、炉体本身、炉体内衬结构、冷却水质、返灰输送、翻板阀控制、NOx控制、A02文丘里干燥器带料能力提升等工艺流程的角度，探讨能够优化氢氧化铝焙烧炉的具体方法，以减少能耗作为提高产能的前提条件，保证焙烧工艺质量，达到降低能耗，节约资源的目的。