钛白粉煅烧系统生产节能技术发展浅谈

马志国,张晓锋,朱微娜（山东东佳集团有限公司,山东　淄博　255200）



钛白粉煅烧系统生产节能技术发展浅谈

马志国,张晓锋,朱微娜
（山东东佳集团有限公司,山东淄博255200）

摘 要：我国钛白工业的生产和研究始于50年代中期，进入21世纪我国钛白粉生产迅速发展，主要以硫酸法为主，能耗较低的氯化法还有待开发。本文主要介绍了钛白粉煅烧系统生产节能技术的发展。

关键词：钛白粉；钛白生产；节能技术

0　引言

钛白粉工业生产主要有硫酸法和氯化法两种。我国钛白工业的生产和研究始于50 年代中期。随着市场竞争的激烈、环保法规的日益严格，节能降耗减排的压力以及企业降低生产成本要求促使节能降耗技术在硫酸法钛白粉生产等到研究与应用得到迅速发展，对能耗较高的工序采用新技术、新设备。硫酸法钛白粉生产中能耗比重较高的煅烧工序相关的生产技术也取巨大进步，大量采用新的节能与能量回收技术，可以分为以下三部分：煅烧物料脱水、煅烧设备、尾气利用。

1　煅烧物料的处理

经过盐处理偏钛酸浆料，含有大量的水，减少在进入砖窑偏钛酸的含水量，就可以相对减少回转窑里脱水区热量消耗。主要采用真空转鼓与板框压滤机两种设备，具体数据参考山东某企业比较如表1。

表1

由表1可知脱水后偏钛酸相对减少10%的含水量，物料进入转窑一可以减少尾气量减少尾气的处理量；二是可以减少燃料的消耗量；板框压滤机脱水电量消耗相对较低。近几年来板框压滤机制造技术的国产化，投资成本减低，自动化水平较高；浆料预脱水处理板框压滤机处理基本上代替转鼓过滤机。

2　煅烧设备

偏钛酸在回转窑内经过脱水、脱硫、晶型转化和粒子成长等一系列过程, 确定TiO2 颜料粒子的基本性能，它是钛白生产的重要环节。煅烧窑是钛白粉生产用能最大的设备，约占钛白粉生产能耗的30%左右，能量主要由燃料燃烧产生再把热量传递煅烧物料、尾气、设备，如何保证燃料有效燃烧，物料余热利用是降低煅烧设备能耗的关键。主要从以下几方面考虑：回转窑的尺寸选择内部改造、燃烧系统、煅烧出口物料的冷却系统。

回转窑的尺寸选择内部改造：选型依据生产能力而定, 如生产能力在15kt/ a 、20kt/ a 宜选用Φ2180mm ×53m、Φ3100mm ×55m。随着产能的扩大煅烧窑的直径向大型化发展。按照原来的小转窑简单增加生产线扩大产能已经不符合节能降耗的要求，如50Kt/a的单台回转窑的，宜选用Φ3600mm ×70m。与相同规模的选用2条Φ2180mm ×53m、一条Φ3100mm ×55m的方式比可以节省人工减少劳动强度、降低能源消耗如风机的总风量可以减少、减少工厂用地和投资额度，既节能有经济同时实现大规模生产，产品更稳定稳定一致。同时通过对转窑构造进行改造，增加产能：如适当缩小窑尾的直径、螺旋片挡板，减少物料窑尾脱落，并强行加快窑尾物料向窑头方向移动，增加填充量而增加转窑的产能。

燃烧系统与物料冷却系统：我国早期的一些转窑的燃烧系统比较简单，在窑头简单安装装上燃烧器、直接通入燃料和新鲜空气混合燃烧把热量输入回转窑，基本上没有燃烧室和混合室，降低窑头部分物料传热；物料的冷却采用简单的水冷滚筒，煅烧后物料从1000℃左右冷却到60℃的余热得不到有效利用。为此必须改良燃烧系统和合理利用煅烧物料的冷却热而节约能能耗，煅烧物料冷却采用空气冷却筒，同时把吸热后的空气经过除尘后作为作为燃烧室的二次风使用，减少燃烧器燃烧的新鲜空气，减少热量用于提高新鲜空气到到二次风进入燃烧室的温度。

3　尾气余热利用

回转窑的排放的尾气带有大量的热量、气量大温度高，根据目前的实际生产指标可知，生产1 t 钛白粉可产生约1.7 万m3 尾气［4］，大约在300℃左右。尾气中主要含有：钛白粉粉尘、硫氧化物、水蒸气、空气等不凝气体［5］。在酸性气体露点与水结合腐蚀严重，直接利用余热对设备腐蚀太严重，尾气一般经过重力沉降室和旋风除尘器预处理除尘、文氏管和空塔喷淋降温除尘吸收硫氧化物、电除雾达标排放。喷淋降温的水冷却循环使用，热量直接排到环境，没有得到充分利用造成热量的浪费、水资源的浪费。现在尾气余热的利用用来废酸浓缩，余热再回收。余热回收又分为间接换热和直接换热。

a.间接换热：南京某钛白粉厂钛白尾气余热回收新技术借鉴了在硫酸行业及焚烧炉废气余热回收的成功经验，采用高温热媒作为余热回收介质，高温尾气和热媒以逆流方式进入取热装置吸收尾气的热量，吸热升温后的热媒进入热媒蒸发器统放出热量，产生饱和蒸汽，降温后的热媒在热媒泵的驱动下又回到取热装置再次吸热，如此循环源源不断地将尾气的热量取出，产出高品位的饱和蒸汽。

b.直接换热：四川某厂采用重力热管传热原理设计换热器，增加加散热高温烟气自热管换热器气体进口进入，横向掠过翅片管，热管的蒸发段受热，热管内的介质蒸发汽化，蒸汽在微小压差下流向冷凝段放出热量凝结成冷凝液，在重力的作用下流回蒸发段。如此循不已，热量就从高温烟气传给了低温介质。原始数据：钛白粉生产线，年产15000 吨，转窑排放烟气16000Nm3/h，温度320℃降至190℃，用空气作为冷介质，温度由30℃升至196℃，然后用鼓风机输送进窑炉，回收热能781kw。

综上所述，钛白粉煅烧系统采用合适技术和设备，充分利用物料的尾气的余热充分的，减少不必要的物料耗热量，就可以节约大量能量，降低生产成本，增加能源的利用效率。

参考文献：

[1]龚家竹.钛白粉生产工艺技术进展[J].无机盐工业，2012,44(08):1-4.

[2]龚家竹.钛白粉生产工艺技术进展[J].无机盐工业，2003,35(06):5-7.

[3]毛明,周晓东,胡宗烈等.硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法及装置:中国,102080928[P].2011(06).

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.036