??? 2 試驗裝置簡介

??? 　　本試驗利用生產(chǎn)裝置，試驗內(nèi)容與生產(chǎn)同步進行。還原反應裝置由臥式還原罐、加熱爐和真空系統(tǒng)組成。圖1 是還原罐結(jié)構(gòu)示意圖，罐內(nèi)填裝原料，罐外加熱。將煅燒后的白云石與一定比例的硅鐵、螢石充分磨細混勻后壓成球形，定量裝入罐中，密閉罐口；同時啟動真空排氣和還原爐加熱，使罐內(nèi)真空度達到13.3Pa調(diào)節(jié)不同反應溫度和反應持續(xù)時間的條件下，由單罐產(chǎn)量考察還原反應的轉(zhuǎn)化效率。能耗由生產(chǎn)統(tǒng)計報表分析得出。

??? 3 結(jié)果與討論

??? 3.1 燃煤還原爐和燃氣還原爐的比較

??? 　　我國鎂產(chǎn)業(yè)體系的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煉鎂還原爐有兩種爐型，分別以發(fā)生爐煤氣和原煤作燃料。圖2是一種燃氣還原爐的結(jié)構(gòu)簡圖，從環(huán)保角度考慮，專業(yè)設(shè)計院傾向于推薦這種爐型。

??? 　　但是近幾年來，為了降低燃料費用和噸鎂投資成本，各生產(chǎn)廠家不愿選用燃氣爐型，以至于九成以上的新建還原爐均為直接燃煤的爐型，從而加劇了煙塵污染。這兩種爐型的生產(chǎn)工藝參見下表。

??? 　　分析下表數(shù)據(jù)可知，兩種還原爐各有優(yōu)勢，但燃氣爐仍具有明顯優(yōu)勢，這為后續(xù)開展的工藝技術(shù)改造奠定了基礎(chǔ)。燃氣還原爐的劣勢是需要增加制氣工段，常見的煤氣發(fā)生爐用無煙煤制氣，增大了噸鎂成本。這就是本文要重點解決的問題。

??? 3.2 節(jié)能還原爐操作制度的改進

??? 　還原工序是皮江法煉鎂的重點耗能部位，據(jù)熱平衡估算，有2個現(xiàn)象值得注意。一是還原爐加熱所需的燃料消耗，約占煉鎂生產(chǎn)過程燃料總消耗的2/3；二是還原爐能耗中，用于加熱原料球團和提供反應熱的能量，僅分別占還原爐總能耗的3.66％和19.83％；而無效熱損失卻高達76.51％。現(xiàn)有的皮江法工藝，間接加熱還原罐內(nèi)的球團原料，導致熱量的有效利用率大幅下降，這是無法改變的工藝現(xiàn)狀。關(guān)于取代傳統(tǒng)皮江法落后工藝裝備的方案，我們將另文陳述。本文希望強調(diào)，還原工序節(jié)能的空間還很大，工程技術(shù)人員完全可以因勢利導，有所作為。

??? 　理論分析和實踐表明，消除煉鎂還原爐污染的最佳途徑可包含兩個要素：第一是節(jié)能，即通過降低噸鎂燃料消耗來減少排放；第二是采用無污染清潔能源。鎂廠可根據(jù)自身條件，選擇施行。

??? 　仔細分析上表中兩類還原爐的性能特征，可知選用燃氣爐作為皮江法還原工序的主體爐型，是實現(xiàn)清潔化節(jié)能方案的必要條件，在清潔化改造中將會被淘汰。為了確定燃氣爐生產(chǎn)過程的最佳工藝制度，本文分別考察了還原周期為6、7、8、9、10h條件下的單位爐和單罐產(chǎn)量。結(jié)果表明，在其它工藝規(guī)程被嚴格遵守的生產(chǎn)條件下，這些還原時間有很大差別的還原過程，并不和產(chǎn)量構(gòu)成正比關(guān)系。由于燃氣爐準備工序耗時少，升溫快，空燒時間短； 爐內(nèi)溫度均勻，易實現(xiàn)自動控制。這些優(yōu)勢可使燃氣爐在8h周期內(nèi)保持穩(wěn)定生產(chǎn)。

? 　燃氣還原爐實現(xiàn)8h生產(chǎn)周期對降低煙氣排放有重要意義，這主要是通過降低能耗，減少無效運行時間來實現(xiàn)的。從常見的12h壓縮至8h，即每天可以多產(chǎn)出一個班次，生產(chǎn)效率明顯提高。
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