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生产管理知识-氧化铝焙烧生产工艺课件(PPT 59页)

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氧化铝焙烧生产工艺 氧化铝焙烧生产工艺ppt 焙烧生产工艺 氧化铝生产工艺
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焙烧车间生产任务 1. 将分解车间送来的AH料浆通过平盘过滤机过 滤,得到合格的氢氧化铝; 2. 将合格的氢氧化铝通过气态悬浮焙烧炉高温 焙烧成合格的氧化铝; 3. 将氧化铝产品通过包装或罐装后外运或贮存 到堆栈。 成品过滤 氢氧化铝焙烧 氧化铝包装及堆栈 焙烧车间工序组成 平盘过滤机结构组成 成品过滤工序 平盘过滤机工作原理 工艺流程及知识点 生产指标控制 平盘结构组成 成品过滤工序的主体 设备是平盘过滤机,过滤 面积62M2, 德国道尔生产 。 结构组成:水平圆盘 、平盘驱动、缷料螺旋、 螺旋驱动、布料系统、洗 涤系统、错气盘、分配盘 、集中润滑系统。 水平圆盘平盘驱动 平盘结构组成 平盘结构组成 布料系统洗涤系统 平盘结构组成 卸料螺旋集中润滑系统 平盘结构组成 错气盘分配盘 平盘结构组成 平盘结构组成 平盘工作原理 分离后的AH用第二弱滤液进行一次洗涤,用第一弱滤液 进行二次洗涤,用90℃热水进行第三次洗涤,以降低AH产品 中的杂质。最后得到附水5.5%、附碱0.06%以下的AH滤饼。 平盘过滤机集过滤、洗涤为一体。分解来的AH浆液在平 盘过滤机上利用真空所造成的压力差,借助过滤介质的作用 ,使AH固体与母液分离。 分离后的母液送分解细精种沉降槽,强滤液送蒸发原液 槽,第一弱、第二弱滤液作为洗液返回平盘过滤机。 工艺流程及知识点 工艺流程及知识点 真空的来源 工艺流程及知识点 保留残余滤饼的意义 AH滤饼在洗涤过程 中,水分通过真空泵由 上而下的吸干,因此底 层物料含水量会大一些 ,洗涤效果(附碱)也 会与上层存在差距,这 样操作可以保证产品质 量。 工艺流程及知识点 反吹风的目的 经过螺旋卸料 后,盘面上还存有 少量的滤饼被压实 在滤布上,增加了 过滤阻力,因此必 须设置反吹风,将 残存滤饼吹松,使 滤布再生,进行下 一轮的过滤。 生产指标 生产指标控制 •AH附水≤5.5% AH附碱≤0.06% •母液浮游物≤3g/l 母液全碱≥130g/l •洗水加入量:30m3/h 0.4t-水/t-AH •真空度0.03~0.05 MPa •反吹风:0.05 MPa •滤饼厚度:70~80mm •残存滤饼厚度:10~13mm 指标控制 洗水量大、真空度低、 滤布透气性差(结硬、 反吹风、物料粘、粒度 细) AH附水高 洗水量小、洗水温度低 、真空度低、滤布透气 性差(结硬、反吹风、 物料粘、粒度细) AH附碱高 生产指标控制 指标控制 真空阀门开度小、系统有泄漏、真空泵进 水量小、滤布破损严重 真空跑碱:真空泵工作液封水进水带碱、 真空度过高、受液槽或气液分离器下料管 堵塞、滤液槽液位控制过低跑真空 真空度低 生产指标控制 主要控制指标 滤布有破损、 真空度高 母液浮游物高 洗水加入量:30m3/h 0.35t-水/t-AH 反吹风:0.05 MPa 滤饼厚度:70~80mm 残存滤饼:10~13mm 其他 生产指标控制 焙烧的目的 氢氧化铝焙烧工序 焙烧的原理 工艺流程及知识点 生产指标控制 焙烧系统组成 焙烧的目的 把氢氧化铝中的附着水、结晶水脱除,并完 成γ-Al2O3向α-Al2O3的转变,生成物理和化 学性质符合电解要求的氧化铝。 焙烧的目的 Al2O3SiO2Fe2O3Na2O灼减 AO-198.60.020.020.51.0 AO-298.50.040.020.61.0 AO-398.40.060.030.71.0 一、氧化铝的化学纯度 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 l安息角:物料在光滑平面上自然堆积的倾角。 安息角大的氧化铝在电解质中易溶解,在电 解过程中能够很好地覆盖于电解质结壳上,飞扬 损失也小。 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 lα-Al2O3含量:反映了氧化铝的焙烧程度,含量 越高焙烧越充分。 α-Al2O3的含量增多使氧化铝的吸湿性降低 ,但α-Al2O3在电解质中的溶解性能较α-Al2O3差 。 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 l容重:在自然状态下单位体积物料的重量。 容重小的有利于在电解质中的溶解。 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 l粒度:物料的粗细程度。 粒度过粗在电解质中溶解速度慢,甚至沉淀 ;过细则容易飞扬损失。 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 l比表面积:单位质量物料的总表面积(外表面 积与内孔表面积之和)。 表示物质活性高低的重要指标。比表面积大的氧 化铝在电解质中溶解性能好、活性大,但易吸湿 。 电解用铝的要求 焙烧的目的 二、氧化铝的物理性质 l磨损指数:在特定的测定条件下磨撞后,试样 中-44μm粒级含量改变的百分数。 表征氧化铝强度的物理指标。磨损指数小表 明氧化铝强度大,在输送及烟气净化系统中,由 于撞击、磨损而增加的粒级含量越少。 电解用铝的要求 焙烧的原理 氢氧化铝经过焙烧炉的干燥段、预热焙烧 段和冷却段使之烘干、脱水和晶型转变成为氧 化铝, 2 Al(OH)3 =Al2O3+3H2O ↑ 其化学变化可分为以下几个阶段: 焙烧的原理 l脱除附着水:当温度高于100℃时AH中的附着水被蒸 发。Al(OH)3·H2O →Al(OH)3 + H2O↑ l脱除结晶水:结晶水的脱除分两步进行,250℃~ 300℃时,它失去两个分子的结晶水,在500~560℃的 温度下,它失去最后一个分子的结晶水,而成为γ-Al2O3 。 2 Al(OH)3 →Al2O3·H2O +2H2O ↑ Al2O3·H2O → γ-Al2O3 +H2O ↑ l晶型转变:γ-Al2O3在950℃开始晶型转变,逐渐由γ- Al2O3转变为α-Al2O3 γ-Al2O3 →α-Al2O3(12~15%) 焙烧的原理 焙烧温度是影响氧化铝质量的主要因素,随着 焙烧过程温度的升高,氢氧化铝发生脱水和一 系列相变,氧化铝的物理、化学性质及其形状 、粒度和表面状态等均相应发生变化,α- Al2O3含量增加,容重增大,灼减降低。 焙烧系统组成 l给料系统(L01氢氧化铝小仓/F01皮带秤/A01螺 旋给料机) l预热及焙烧系统(A02文丘里干燥器/P01预热旋 风筒/P02/P03/P04主炉) l冷却系统(C01冷却旋风筒/C02/C03/C04/K01 流化床冷却器) l燃烧站(V08辅助/V19主/T11干燥/T12启动) l电除尘P11及返灰系统(P12斜槽/P13气提泵) l引风机P17 氢氧化铝小仓 给料系统 皮带秤 螺旋给料机 给料系统 螺旋给料机由螺旋轴、料槽 、驱动组成,螺旋转动时, 物料因自重不跟螺旋转动, 由螺旋轴旋转产生的轴向推 动力直接作用在物料上,推 送物料前进,出料口处形成 料封,防止串风。 文丘里干燥器 预热及焙烧系统 文丘里干燥器:利用热气流 的速度和热量冲散氢氧化铝 料块,使物料中的水分迅速 蒸发,物料得以干燥。A02 设有差压变送器,监视有无 堵塞,差压控制在<1.5KPa 。 旋风筒 预热及焙烧系统 一定速度的含尘烟气以切线的角度 进入旋风筒并高速旋转,在离心力 及其重力的作用下烟气中的颗粒沿 着旋风筒壁旋转下行,从旋风筒底 部的下降管排出;另外,旋转的烟 气在产生离心力的同时,也受到旋 风筒壁对其的反作用力,旋风筒中 心部分净化后的空气被推动从旋风 筒顶部的上升管排出,从而实现了 含尘烟气的气固分离效果。 预热及焙烧系统 因旋风筒中心处负压延伸至出料口,因此必须在出 料口安装锁气阀,用以避免窜气提高分离效率。P03中物 料温度达到1150℃,由于温度太高,即使安装翻板阀寿 命也不长。 旋风筒的主要功能是气固分离,其次是热交换。氢 氧化铝的预热、冷却及焙烧后的分离都通过旋风筒进行 。 旋风筒 预热及焙烧系统 是一个带内衬的圆柱体,下部有锥体 和导管,经过预热且部分焙烧的原料 沿与锥体平行的角度进入炉内,经过 预热的燃烧用空气从底部导管进入炉 内。从导管向上引入的热空气具有一 定的速度,将物料颗粒悬浮,并适当 地分布于炉进口断面。燃料喷入热空 气中,在锥体处引燃。物料于1100℃ 下焙烧,在炉内停留短短几秒钟后便 进入热旋风与烟气分离,进入冷却系 统。 主炉 预热及焙烧系统 u炉内衬均为耐火材料,具有耐高温、耐磨损、高强度、热稳定 性等特点,冷炉烘炉要按一定的升温度曲线进行,否则会使耐火 材料砌体产生裂纹、剥落事故。 u在焙烧单元中,化学反应分别在P03-P02的立管中以及焙烧 炉P04中进行,而发生晶型转化形成γ氧化铝或γ-α氧化铝混合 物的过程是在P04中进行的。 u氢氧化铝在主炉焙烧前要经过充分的干燥和预脱水,可以避免 在高温下由于脱水过于剧烈,大量水蒸汽猛烈排出导致物料粉化 。 主炉 冷却系统 旋风筒 设置冷却旋风 筒的目的,是将从 P03卸出的高温氧化 铝上的热量回收, 加热二次风,节约 燃料。 流化床冷却器 冷却系统 由气室、透气层、水冷管和 调节档板组成。 罗茨风机把空气鼓入气室, 让空气均匀地通过透气层, 使通过床层的物料成沸腾状 并移向排料口。物料在运动 过程中将热量间接地传给冷 却水使自身温度降低到80℃ 以下。 燃烧站 辅助燃烧站V08 长明灯式安全燃烧器 包括:1套燃烧器,由烧 嘴、布风器、点火器、火 焰监测器组成。 1套燃气站,由流量计、 调节阀、气动切断阀、电 磁阀和测温测压仪表及变 送器、PLC控制柜等组成 。 1套空气系统,由鼓风机 、流量计等组成。 主燃烧站V19 燃烧站 主燃烧系统,包括:12个 燃烧器、支管、连接软管等 1套燃气站,包括流量计、 调节阀、气动切断阀、电磁 阀和测温测压仪表及变送器 、PLC控制柜等组成。 焙烧炉热量由V19供给。 干燥燃烧站T11 燃烧站 干燥热发生器 包括:1套燃烧器、1套燃气 站、1套空气系统。 原料水分正常时,预热焙烧 系统的热量可以满足干燥需 要,如果原料水分增高,需要 启动T11,提供额外的热量来 稳定A02T1,使之不低于 150℃。 A02温度要高于废 气的酸露点,以防止废气对 烟道、电收尘的酸腐蚀,操 作上要保持在150℃以上。 启动燃烧站T12 燃烧站 启动热发生器 包括:1套燃烧器、1套燃 气站、1套空气系统。 当初期烘炉时,使用T12 来加热P04 → P02系统内 衬,使其水分蒸发。正常 生产时,如果P04T2小于 600℃,就要启动T12来加 热P04,直到P04T2达到 600℃。 电收尘P11 电收尘及返灰系统 电收尘是使含尘气体通过高压直流电场,利用静电分离原理将气体净化 。由阴极线、阳极板、气流分布装置、清灰装置、外壳和供电设备组成 。 电收尘P11 电收尘及返灰系统 电收尘P11 电收尘及返灰系统 在电收尘器内安装有多排平板和导线,它们分别接至高压 直流电源的正极和负极,称其为阳极板和阴极线。电收尘 内的阳极板为集尘极,阴极线为电晕极,在两极间产生不 均匀电场。当电压升高到一定程度时,在阴极附近的电场 强度促使气体发生碰撞电离,形成正、负离子。随着电压 继续增高至某值时,在阴极线附近发生电晕放电,这时气 体生成大量离子,绝大部分粉尘与飞翔的阴离子相撞带负 电,飞向集尘极,只有极少量粉尘沉积于电晕极。定期振 打集尘极及电晕极,使积尘掉落,从下部灰斗排出。 电收尘P11 电收尘及返灰系统 在P11进口管道上设有CO分析仪, 当烟气中CO含量超过高高限时 0.4%将自动切断高压电源,避免电 收尘爆炸。 在旋风预热器P02进口管设有氧分 析仪,氧含量≥2.5%,避免不完全燃 烧造成热耗升高和产生爆炸。若 ≥4%也不合理,会使废气量增大而 造成过多的热损失。氧含量≤1.5% 时电收尘器停止供电。 引风机P17 引风机 引风机:是保证 焙烧系统安全燃 烧的主要设备, 引风机故障会造 成整个系统自动 停车。 工艺流程及知识点 AL2O3 水水 P17引风机 V10 A06 P12B P12A 风动留槽 F01电子定量给料机 T12 T11 放料阀A03 放料阀A04 C04 P11 电 子 收 尘 器 K01A流化床K01B流化床 C03 C02 P01 C01 P03P04 焙烧炉 P02 L01 干 燥 器 A02 P18 V08 V19 空气A07 螺旋给料机 水 AL2O3 焙 烧 系 统 工 艺 流 程 AI(OH)3 A01 放料阀A05 罗茨风机 罗茨风机 气提 泵 工艺流程及知识点 P02上升管处安装有掺风 调节阀V10。当烘炉或故 障时将P02T2过高的温度 (≥300℃)降下来。 P01T1长期作业温度不宜 超过250℃,避免电收尘 内极板、极线高温烘烤变 形短路。 工艺流程及知识点 lCO含量高于0.2%报警,高于0.4%电收尘跳停 ; lO2含量低于1.5%电收尘跳停。 ü 燃烧站仪表风压<0.45Mpa燃烧站停; ü 鼓风机运行,才能启动燃烧站; ü V08没有火焰监测信号,燃烧站停。 ü 燃气压力高报低报,燃烧站停。 安全联锁 工艺流程及知识点 l实际生产中常通过氧含量来判断过剩空气的大小。 l根据可燃物燃烧时化学反应计算出来的空气量,叫理 论空气需要量,为了保证燃料燃烧完全,实际供给燃烧 的空气量均大于理论空气需要量,实际空气量与理论空 气需要量的比值叫空气过剩系数。 l氧含量过高说明过剩空气多,产能会受到限制,能耗 也相应增加,氧含量偏低说明焙烧炉可能存在燃烧不完 全的现象,能耗增加并且有安全隐患。 工艺流程及知识点 u燃烧中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应, 生成不能燃烧的产物CO2、H2O等叫完全燃烧。 CH4+2O2= CO2+2H2O u燃料中的可燃物质没有得到足够的氧,或者与氧 接触不良,因而燃烧产物中还有一部分能燃烧的可 燃物H2、CO等被排走,这种现象叫不完全燃烧。 2CH4+O2= 2CO+4H2 工艺流程及知识点 n引风机电机定子温度大于110℃,或轴承温度大于 90℃,引风机跳停; n引风机停、燃烧站停、皮带称停; p引风机运行正常,螺旋给料机正常,V08、V19运行正 常,方能启动皮带秤。 p燃烧站停车,皮带秤停; p螺旋给料机停,皮带秤停。 安全联锁 生产指标控制 主炉温度:1030~1100℃ A02出口>150℃ P11入口>150℃ 流化床进水<35℃ 出水< 55℃ 出料温度:80℃ 系统负压:6.0~8.0KPa A02Pa:<1.5KPa P04Pa:<1.0KPa P02A1:>2.5%O2 P01A1:<0.2%CO
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