钛白粉生产中煅烧转窑余热回收技术

  转窑是钛白粉生产中能耗大户，其能耗占钛白粉生产总能耗的20%左右，也是热能利用率不高的化工操作单元之一。八十年代化工部组织化工部涂料研究所、第三设计院及部分钛白粉厂，在镇江对1台φ1600的转窑(热源为轻柴油、内衬15 cm耐火砖、偏钛酸采用叶滤机脱水、产品为锐钛型)在现场进行了近一星期的测试，得出吨产品能耗为1423.6千焦(340×104大卡)，其中偏钛酸水分蒸发占能耗的30.84%、窑体散热占39.53%、烟气带走热量占22.44%(烟气温度大约250℃)、成品带走热量占6.94%，前三项占总能耗的92.81%。最近山东院对年产4万吨的φ3600×55000转窑(采用天然气加热、隔膜压滤机脱水、烟气温度大约380℃，产品仍为锐钛型)按上述80年代的测试结果，重新换算，得出结果为：吨产品能耗为1034.4千焦，偏钛酸水分蒸发占20.1%，窑体散热占24.97%，烟气带走热量占39.58%，成品带走热量占7.85%。热能利用率有明显的提高，但前三项仍占84.65%，而烟气的热量和成品带走的热量高于80年代φ1600的小窑，这主要是现在的操作工艺尾温高(380~400℃)，产量大所致。

  近年来尾气余热利用在行业内很普遍，使用得最多的是烟气经高温电除尘后，再用于废酸浓缩的预浓缩，热能利用率比较好。还有几家企业通过引进国外技术，烟气经高温电除尘后，部分返回窑头做二次热风使用，可降低天然气的消耗，剩余的烟气再供给废酸预浓缩，上述两种方法的烟气余热利用率都能做到50%以上。还有的企业直接将烟道气进余热锅炉，产生0.8 MPa蒸汽供系统内使用，但直接利用烟道气较难操作，最好通过导热油热交换后再用于余热锅炉，操作比较稳定。最简单花钱最少的办法是将二次水洗水，用作电除雾高丘里冷却水，在降低烟气温度的同时废水被加热后用于一洗，当然这种方法的热利用率也比较低。

  减少窑体散热的措施

  德国Ti-Cons公司曾介绍，在1台φ3200×55000的转窑中，内衬一层152 mm保温砖和一层152 mm的耐火砖，可减少转窑壳体表面热损失约126×104 kJ(30.1×104 kcal)，相当于减少热损失25%。目前国内有条件的企业都把原来的单层耐火砖设计改为双层砖(一层耐火砖、一层保温砖)，根据窑体尺寸大小不同，有的采用150 mm耐火砖+150 mm保温砖或150 mm耐火砖+50 mm保温砖，都有明显的减少窑体散热的效果。

  八十年代上海、南京等地的钛白粉厂曾借鉴钢铁厂炼钢炉隔热保温的措施，在窑与耐火砖之间内衬一层硅酸铝纤维保温毡，其隔热效果十分明显，人站在窑头下几乎感觉不到太多的辐射热，甚至可以用手触摸壳体，后因保温毡太松软，转窑长期运转后发生耐火砖移位而弃用。如果能解决保温毡和砖的固定问题，这种方法能大大减少窑体的热损失。

  产品带走热量的回收

  煅烧后的二氧化钛温度高达800余度，其带走的热量占煅烧总能耗的7%~8%，也不可小觑，以前国内钛白企业的冷却窑大多采用水冷，由于冷却筒内部设计不合理，热交换效果不好，大多数工厂水也未回收。九十年代引进东欧技术后，冷却窑几乎全部改为风冷，冷空气与灼热的物料热交换后可升至90℃左右，返回转窑做一次风使用。但从热力学的角度来看，余热回收不彻底，以天然气做燃料为例大约只回收了热能的38%，以煤气为燃料也只回收了54%，建议今后改为风冷+水冷同时进行，加热后的冷却水可供水洗使用