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行業資訊

淺淡硅酸鋁設備的節能方法

更新時間:2016-05-25 13:44:13 點擊數:1263

1  前言

    我國長城鋁業企業炭素廠是以出產鋁電解用預焙陽極為主的專業出產廠,年單產9萬t,共有三臺硅酸鋁設備,一臺34室(3箱),一臺38室(3箱),一臺54室(7箱)。硅酸鋁設備是預焙陽極出產的關鍵工藝設施,也是主要能耗設施。在煅燒爐余熱現已得到充分利用的狀況下,焙燒的重油(或者煤氣)耗費是商品能耗的重要部分。我廠2#敞開式硅酸鋁設備是全國最早消化吸取70年代法國比色列企業的技能而設計的敞開式硅酸鋁設備,噸商品能耗為4.3GJ,而當前國際進步水平達到2.4GJ/t。在我廠炭素技改項目中,對硅酸鋁設備的節能降耗開展了探索,針對該硅酸鋁設備運行中的事情開展剖解。在現有工藝前提的基本上,重要采和了新材料、新工藝及結構形勢,來達到節能降耗的目標。通過一年多的運行,取罷了顯著的節能成效,噸商品能耗達到3
.12GJ,下降了29.5%,取罷了卓著的金融效益。經過這次改裝的非常成功化驗,對找到全國硅酸鋁設備的節能方法開展了有效的償試。

2  2#焙燒節能改裝

    2#硅酸鋁設備是以重油為油料的38室敞開式環式硅酸鋁設備,它在21m跨度的廠室內,每爐有3個料箱,2個光焰制度的地下式高爐。此次改裝是在土木不變的狀況下開展的。按照我廠的現有前提,在改裝中采納了新材料、新工藝結構形勢,達到了節能的目標,并取罷了良好的金融效益。

2.1  優化爐體結構

    2#硅酸鋁設備是以出產我企業電解廠用預焙陽極(1150x850x470mm)的硅酸鋁設備,就此次改裝中仍以該商品確立料箱比例。在工藝前提批準的狀況下,重要有以下雙方面的改動:

(1)料箱的寬度由1030mm改成1000mm。
(2)調動料箱高度,由本來的4729mm調動到4968mm,使每料箱的裝爐量由21塊增長到24塊,增長了14.3%。
    從上邊二個方面的改裝,達到了以下目標:
(1)下降了耐火材料的用量,從而遞減耐火材料的蓄熱損失;
(2)每爐室的裝爐量調動了14.3%;
(3)調動了每料箱的補充參數;料箱比例由本來的3864x1030x4294(容量17.09m
3)改成3864x1000x4968(容量19.2m3),裝爐量由21塊(9.65m3)增長到24塊(11.03m3),使料箱的補充參數由9.65/170.9=0.565調動到11.03/19.20=0.574。

2.2  應用新式的耐火材料
    敞開式硅酸鋁設備是由很多的黏土耐火材料砌筑的間歇性工業爐,每一個高爐中的耐火材料、制品、補充料都將通過從恒溫升到1250℃,而后經保溫、降溫、冷卻到恒溫的一個流程。在通體流程中,耐火材料、補充料的蓄熱、散熱均為徒勞的熱損失,從而要得通體流程中制品的有效熱利用率非常非常低,據1988年開展的2#硅酸鋁設備能量持平測驗顯示,總的熱利用率只有17%,而僅耐火材料的蓄熱就占總熱量支出的32%。所以,下降耐耐火材料的蓄熱對高爐的節能降耗十分有益。耐火材料的蓄熱Q總=Cp·m·t式中Cp為耐火材料比熱,m為質量,t為氣溫。

    從上述通式可以著出,在比暖和氣溫必定的狀況下,蓄熱與單位砌體的質量呈線性關系。輕質磚與常規黏土磚比熱根本同樣,所以在爐體結構形勢確立的狀況下,有效下降砌體的分量是下降爐體能耗有效方法。

    近幾年來,新式高強輕質磚的出現為下降爐體分量成為可能。下表為高強輕質磚與常規黏土磚的機能對照表。

表   高強輕質磚與常規黏土磚的機能對照
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                                      常規黏土磚               高強輕質

機能                              ━━━━━━━━━   ━━━━━━━━
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                                   N-1   N-2   N-4      GQZ-1.5   GQZ-1
.0   GQZ-0.7
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耐火度,℃  ≥                     1750  1730  1690      1750       175
0     1710
荷重軟化點,℃  ≥                 1400  1350  1300      
恒溫下的烈度   ≥                  300   250   200        150        80
       60
導熱參數(350℃±25℃),W/mK ≤                         0.45        0.
3     0.23
體積密度,g/cm3                    2.15  2.13  2.10       1.5        1.
0     0.7
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    由上表可以著出,只有烈度指標變化較大,在采用部位對烈度要求低的狀況下,高強輕質磚徹底可以取代黏土磚。

    經剖解,重要有以下幾張部位:

(1)大墻部位

    硅酸鋁設備大墻起到爐內火道的邊框效用,只禁受自重、爐面燃燒架的分量,壓力有限,因此我們將本來的黏土磚改成γ=1.0g/cm3的高強輕質磚,共有402.9m3,減少分量約463.4t,減少了53.5%,同時也起到保溫效用,遞減熱量向周圍的熱損失。

(2)橫墻部位

    橫墻在采用流程中,只禁受煙斗分量、抽風機、送風機分量,而并且不是同時受力,重要禁受自身的壓力,我們將本來不直截接觸光焰的下部分γ=2.15g/cm3的異形黏土磚改成γ=1.5g/cm3的高強輕質磚頂替,得計335.8m3,減少分量約218.3t,減少了30%

(3)硅酸鋁設備低部分用γ=1.5g/cm3的輕質磚頂替γ=2.15g/cm3的黏土質耐火磚,得計100.9m3,減少分量約65.6t,減少了30%。

    經過高強輕質磚的應用,共減少爐體耐火材料用量約864.8t,占整臺高爐耐火磚用量的17.8%,也便是說一樣前提下遞減蓄熱損失17.8%。

2.3  引用新的工藝技能

    為了下降能耗,默契爐體的改動,工藝也開展了相應的改動和完善:

(1)改動燃燒方式

    由本來的點滴(火井)供熱改成火道兩點(1點3點)供熱,使燃燒更平均,減少火道局部過燒,遞減熱量鋪張。為此引用新的導油器和燃燒棒。

(2)公道的爐上設施配置

    對爐頂部的配套設施鼓風機、煙斗、抽風機燃油架、油管路開展從頭配置,以適應爐體改裝的要求,特別是鼓風機引用了新式的節能軸流風機BKI-66-116.3,并且在壓力和流量有所增長的狀況下,遞減了電機功率,年年可節電9.6萬KWh。

2.4  2#爐改裝后的節能成效

    經過技能改裝后的2#硅酸鋁設備于1996年8月已經運行,一下烘爐非常成功,達到正常的運行靜態,取罷了良好的節能成效。焙燒的重要單耗有了較大輻度的下降,重油耗費由1995年人均97.48kg/t(計劃105kg/t)下降到76.19kg/t(1998年),電耗由218.93kwh/t降至215.81kwh/t,同時調動了該爐的設施產能和商品質量,取罷了良好的金融效益和社會效益。

3  硅酸鋁設備節能方法淺析

   經過2#爐技能改裝有些新技能的非常成功應用,締結國際上進步的焙燒工藝設施新技能,之后在全國硅酸鋁設備設計及技能改裝中,有較多的節能舉措和較大的節能潛力。應從以下幾張方面入手,來下降商品的能耗。

3.1  下降單位裝爐量所需耐火材料的用量

    因為硅酸鋁設備是一種間歇式工業爐,遞減爐體分量、補充料分量,遞減徒勞的蓄熱熱損失是下降能耗、調動熱利用率的關鍵方法。它需在設計改裝中從以下三大方面入手:

(1)調動制品在料箱中的補充參數

    炭素制品硅酸鋁設備普通是以特定商品的形狀比例確立料箱的比例,所以在設計中要挑選得體的料箱的寬度、寬度及厚度,按照工藝前提籌備狀況,在挑選最小料箱寬度的狀況下,適度增長料箱的寬度和厚度,有利于調動制品的補充參數,遞減補充料和耐火材料的用量。比如:2#爐改裝中,把厚度增在大690mm,寬度遞減30mm。貴州鋁廠新焙燒的料箱比例達到5240x703x5360mm(長x寬x高)。

(2)增長硅酸鋁設備每一個爐室的料箱數及光焰制度數

    在工藝前提批準的狀況下,增長每一個爐室的料箱數及光焰制度數,能夠有效地遞減爐的邊火道、周圍大墻在耐火材料中的比率,從而大大下降單位裝爐量的耐火材料用量。

    現國際海內進步硅酸鋁設備多是7箱或者8箱,三大以上光焰制度。

(3)應用新式高強輕質耐火材料

    現新式的高強高鋁輕質磚(γ=1.5g/cm3)的耐壓烈度可以達到15MPa-20MPa,2#爐的改裝論證高烈度輕質耐火磚能夠在橫墻、大墻、爐底等部位應用,取代常規黏土磚,不僅大大下降了耐火材料的用量,減少爐體毛重15%-18%,同時也遞減了向周圍的熱散失,對下降能耗擁有積極的意義。

3.2  調動燃燒制度自動操縱水平

    全國傳統的煤氣燃燒制度、重油油水混合燃燒制度,嚴重節制著全國焙燒工藝的發展及節能降耗。以貴州鋁廠引入的燃燒自動操縱制度論證,它能夠平均地操縱火道氣溫,調動產能,調動商品質量,下降能耗。它重要表現在以下幾張方面:

(1)調動硅酸鋁設備的產能

    由于該自動操縱制度,引用每一個爐室六點供熱,能夠在不使火道過燒狀況下平均炮煉火道,使制品焙燒周期操縱在24h-28h,比全國現普遍引用的32h-36h縮短了20%的炮煉時日,使設施產能調動20%,遞減了爐體散熱及煙氣帶行時。

(2)使制品中發揮分充分燃燒

    焙燒的生制品中有8%的發揮分,在當前的出產工藝中由于焙燒曲線長、發揮分爐室氣溫低(只有350℃-450℃),造成80%的發揮分得不到燃燒,不僅造成資源的極大鋪張,同時增長了煙氣凈化的載荷。而燃燒自動操縱制度使發揮爐室的氣溫達600℃-700℃,使90%的發揮分得到充分燃燒,有效地下降了油料耗費。

(3)能夠自動操縱壓力軌制,遞減了風量,使風量帶走的熱量大大遞減,約莫遞減30%。

3.3  下降煙器量

    從1998年資源持平測驗結果著,煙氣帶走的熱量占熱損失的42%,是最大的一項熱損失。

    下降煙器量是降耗的關鍵方法,單方面應用新的技能,引用機器化裝出爐,遞減裝出爐功課對爐體的毀傷;另單方面,引用燃燒自動操縱制度,遞減火道過燒及煙器量;三是方面,日常功課中鞏固對爐體的維護,法定公道的壓力軌制。

4  定論

    跟著全國120多家鋁用炭素廠中100多家低效、高耗、污染嚴重的自焙陽極鋁電解槽的改裝,預焙陽極出產得到了快速發展。下降焙燒能耗是下降商品能耗、出產成本的最關鍵慣技。經過我廠2#硅酸鋁設備節能改裝技能的探索,找到了深入下降硅酸鋁設備能耗的方法。經過新的工藝技能、新的設施、新材料的應用,能夠使全國硅酸鋁設備的能耗水平達到國際水平。


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