懸浮煅燒是一種將礦石顆粒在流體介質作用下呈流體化狀態進行加熱,并發生氧化及還原等反應的新型流態化技術。在懸浮煅燒過程中,細小的物料顆粒被氣流托起,處于懸浮狀態,與氣態熱介質充分接觸,從而實現效益較高的傳熱和傳質。
懸浮煅燒的原理
以石灰石的懸浮煅燒為例,石灰石被破碎粉磨成一定細度的料粉后,喂入懸浮煅燒系統。該系統通常由多級懸浮預熱系統、煅燒分解爐、多級旋風分離冷卻系統組成。生料粉在預熱系統中被預熱到一定溫度,然后進入懸浮流化煅燒爐,在高溫和適當的氣氛下,石灰石中的碳酸鈣發生分解反應,生成氧化鈣和二氧化碳。由于物料呈懸浮狀態,氣固相之間的接觸面積大,傳熱速度快,能快速縮小氣固之間的溫差,燃燒溫度被分解平衡溫度所控制,因此不易發生過燒現象。分解后的產物經料氣分離器分離,煙氣進入預熱系統用于預熱生料粉,而生成的石灰粉則進入多級旋風冷卻系統進行冷卻,得到合格的產品。
懸浮煅燒的優點
產品質量好:顆粒懸浮于氣相中,分散狀態好,氣固接觸充分,能使產品質量均勻穩定。同時,可準確控制煅燒溫度和時間,避免欠燒或過燒,產品燒失量可靈活控制,能更好地滿足不同應用領域的需求。
反應效率高:反應速度快,強度高,傳熱、傳質效果好,物料不易燒結,熱耗低。與傳統煅燒技術相比,能有效提高生產效率,降低能源消耗。例如,在活性石灰生產中,懸浮煅燒的熱耗可比回轉窯降低 24% 以上。
過程易控制:溫度和氣流分布均勻,容易控制,自動化水平高。可通過準確控制工藝參數,如溫度、氣流速度、物料停留時間等,實現穩定的生產過程,減少人為因素對產品質量的影響。
設備維護成本低:設備運轉部件少,維修費用低,容易調節。這有助于降低設備的維護成本和停機時間,提高生產的連續性和可靠性。
占地面積小:與一些傳統的煅燒設備相比,懸浮煅燒系統結構相對緊湊,占地面積小,可節省土地資源,對于老廠擴產或土地資源緊張的地區具有重要意義。
懸浮煅燒的應用領域
金屬鎂冶煉:在硅熱法煉鎂中,白云石的懸浮煅燒可有效避免 “過燒” 和 “欠燒”,獲得高質量、性能穩定性好的煅燒產物,為后續煉鎂環節提供質量高的原料。理論上節能 50% 以上,CO?減排超 20%,生產成本較傳統回轉窯煅燒降低 35%。
水泥生產:水泥熟料的懸浮煅燒是一項新型工藝,將 “預熱、分解、燒成、冷卻” 整個生產系統集成在一個立式塔架內。與 “新型干法水泥” 技術相比,能夠節電 20% 左右,節煤 20% 左右,減排 10 - 25% 的 CO?,減排 40% 以上的 NO?,燒成溫度由 1450℃降到 1320℃,熱耗降低 100Kcal/kg 熟料。
煤矸石綜合利用:內蒙古天皓新材料科技有限公司建成了國內首條規模化煤矸石懸浮煅燒生產線,成功將煤矸石轉化為高嶺土原料,用于制造玻璃纖維。此外,煤矸石懸浮煅燒后還可替代高嶺土作為生產陶瓷的主要原料,代替砂巖和粉煤灰作為硅鋁質原料生產水泥熟料,代替鋁土礦生產高附加值的化工產品。
懸浮煅燒的發展前景
隨著全球對節能環保的要求日益嚴格,以及工業生產對產品質量和生產效率的不斷追求,懸浮煅燒技術作為一種實現效益較高、節能、環保的新型煅燒技術,具有廣闊的發展前景。在未來,懸浮煅燒技術有望在更多的工業領域得到應用和推廣,如礦石焙燒、無機鹽生產、催化劑制備等。同時,隨著技術的不斷創新和完善,懸浮煅燒系統的性能將進一步提升,設備將更加大型化、智能化,生產成本將進一步降低,從而為工業生產帶來更大的經濟效益和環境效益。
洛陽建材建筑設計研究院提供的懸浮煅燒技術憑借其獨特的優勢,為工業生產的轉型升級提供了有力的技術支撐。相信在不久的將來,懸浮煅燒技術將在更多領域發揮重要作用,為實現工業可持續發展做出更大的貢獻。