熔盐炉及熔盐加热系统【部分】

      

熔盐炉及熔盐加热系统【部分】 向锡炎， 周孑民， 陈晓玲， 张忠霞 (中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙410083) 收稿日期：2007—09—30；修回日期：2007一l1—20 作者简介：向锡炎(1983一)， ，在读硕上研究生，主要从事热物 性测试及热工设备系统仿真与优化的研究； 周孑民(1948一)，男，中南大学能源科学与工程学院教授、博士生导师，主要从事热物性测试及热工设备系统仿真与优化的研究． 摘要：在氧化铝生产过程巾， 由于我国一水硬铝石型铝土矿存在高铝、高硅、可磨性差和难溶出的特点，管道化溶出方式逐渐成为一种发展趋势，而熔盐炉是管道化溶出系统中最关键的加热设备。结合某氧化铝厂管道化溶出系统熔盐炉及熔盐加热系统，介绍了熔盐的组成及特性，熔盐炉的类型与结构，熔盐加热系统的运行和特点。 关键词：熔盐炉；熔盐加热系统；管道化溶出 中图分类号：TK175 文献标志码：A 文章编号：1002—1639(2008)02．0030—03 Summ arizing on M olten Salt Oven and M olten Salt Heating System XIANG Xi—yan，ZHOU Jie·m in，CHEN Xiao—ling，ZHANG Zhong—xia (School of Energy science and Engineering，CSU，Changsha 41 0083，China) Abstract：Because the diasporite mineral in China has characteristics of high aluminum，high silicon，hard grinded and hard digested，tube digestion has become a developing direction in the alumina production processing，and molten salt oven is the most important heating equipment of the tube digestion system．Based on the molten salt oven and the molten salt heating system of the tube digestion in an alumina plant，the composition and property of molten salt，the type and structure of molten salt oven，and the operation and feature of molten salt heating system are introduced． Key words：molten salt oven； molten salt heating system；tube digestion 随着经济的迅速发展，铝业市场对氧化铝产品的需求日益增大。我国氧化铝年需求量为1150万t， 由于原料和能源供给严重短缺，50％将来自进口。在氧化铝生产过程中，管道化溶出系统以其工艺的独特性和技术的性改善和优化厂我国氧化铝生产的技术经济指标【1】 。该工艺需要把原矿浆加热到280~C左右，以保证矿浆在停留罐和停留段快速反应，这要求有高温介质进行供热。一般地，当使用250～550℃的高温时，通常使用熔盐作为载热体 ，因此熔盐加热系统成了管道化溶出系统中最关键的加热设备【3～4】 。 l 熔盐 1．1 熔盐的组成及特性 生产中采用的熔盐是一种三元无机盐类，是由硝酸钾(KNO3)、(NaNO2)及硝酸钠(NaNO3)熔融后混合组成。常规配比为：KNO353％，NaNO240％，NaNO3 7％。其商品名称为希特斯(又称HTS)[3]。新盐为白色粉状固体，易潮解，属无机氧化剂，是一种危险物品【5】。熔盐与导热油相比，在相同的压力下可获得更高的使用温度(250～ 550℃)，且熔盐类热载体不爆炸、不燃烧、耐热稳定性能好，其泄漏蒸汽无毒，传热系数是其他有机热载体的2倍。在600℃以下时，几乎不产生蒸汽。其主要物理参数如下： 熔点142℃ 。密度ρ=2000 kg／m3(150℃时)，ρ=1650 kg／m3，(600℃时)，在此温度区间内线形下降；运动粘度γ=10×10-6 m2／s(150℃时)，随温度升高按指数规律下降，在400～550℃接近一稳定值γv≈0．8×10-6 m2／s；比热容c≈1．55 kJ／(kg·K)；导热系数λ ≈1．3 W／(m·K)(500℃时)。固态盐膨胀系数 β=0．00159 K-1，熔盐膨胀系数 ：0．0112 K-1。 热稳定性：① 455℃以下不分解：② 455～ 540℃时，NaNO2缓慢分解5NaNO2-→3NaNO3+Na2O+N2 ↑；如果与空气接触，在455～540℃时还会发生NaNO2的氧化反应，2NaNO2+O2-→2NaNO3；④ 820℃ 以上时，NaNO2的分解非常强烈，产生的N2↑会令熔盐沸腾。 腐蚀性能：在0．1 mm／a的腐蚀速度下，铁素体耐热钢可以用到470℃，在470℃以上推荐使用奥氏体钢【6】。 1．2 熔盐的分解 在盘管的辐射受热面， 管外高温火焰及烟气以辐射的方式通过钢质管壁对管内熔盐进行加热， 当盐膜温度超过620℃时，熔盐将会发生分解。如硝酸钾：4KNO3-→2K20+2N2↑+502 ↑。 (1)初始阶段。首先盐膜变黑、粘附在迎火面管道内壁上，形成一层硬壳。 (2)继续阶段。只要盐膜温度大于危险温度，盐的分解将继续进行，黑色分解物继续加厚，直到熔盐全部分解。 (3)取样分析。分解物呈黑色固体状，靠近基面坚实，远离基面疏松，固体中的气泡由小变大，由少变多。 (4)分解计算。取1 kg熔盐，计算分解后的气体物量，结果见表1。