氧化鋁廠冷凝水回收及余熱利用

【摘 要】本文對某氧化鋁廠拜耳法生產(chǎn)過程中的兩個主要耗汽單元（溶出系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)）產(chǎn)生的新蒸汽冷凝水回收及余熱利用進行了改造，完成全廠冷凝水系統(tǒng)的平衡分配。在傳統(tǒng)工藝設計上，溶出系統(tǒng)蒸汽及冷凝水受工藝條件影響降溫效果不好，導致大量熱量外排。經(jīng)改造及重新分配后，蒸發(fā)系統(tǒng)每組新蒸汽使用量減少15t/h左右。每組溶出及蒸發(fā)系統(tǒng)新蒸汽冷凝水達109t/h，溫度65.5℃，可以直接用于鍋爐補水。此次改造，在改善氧化鋁廠環(huán)境的同時，可降低氧化鋁的單位生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

【關鍵詞】余熱利用及回收 新蒸汽 冷凝水 氧化鋁

采用拜耳法生產(chǎn)工藝的氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)中，有兩個主要的耗汽單元，一是溶出系統(tǒng)，二是蒸發(fā)系統(tǒng)。這兩個工段的汽水平衡及熱量回收，是工藝設計和生產(chǎn)運行中需要考慮的十分重要的方面。某氧化鋁廠，年產(chǎn)氧化鋁160萬噸，投產(chǎn)至今，主要指標均達到設計要求，但水汽平衡效果不好，溶出及母液蒸發(fā)的新蒸汽冷凝水回熱電廠利用率不高，造成了水汽外排，熱量損失。因此，急需在減少投資和不影響生產(chǎn)的前提下，提出一種解決方案。

1新蒸汽及冷凝水利用現(xiàn)狀

1.1溶出系統(tǒng)

溶出共四個系列溶出機組，采用拜耳法溶出工藝。每組處理礦漿能力約550m3/h，全過程為間接加熱。預熱采用二次汽，壓煮采用5.5MPa新蒸汽。

加熱過程單組共產(chǎn)生高溫新蒸汽冷凝水（260℃）約100t/h。正常時電導率低于6μs/cm。上述新蒸汽冷凝水（260℃）約100t/h，經(jīng)過閃蒸約20t/h的蒸汽用于預脫硅預熱，預熱后的冷凝水回電廠；溫度140℃的80t/h新蒸汽冷凝水去熱水站，造成熱能及好水浪費。

1.2蒸發(fā)工序系統(tǒng)

蒸發(fā)站由四組六效降膜蒸發(fā)器和一臺強制循環(huán)結晶蒸發(fā)器及三級閃蒸組成，蒸發(fā)采用逆流流程，承擔氧化鋁生產(chǎn)過程水、鹽平衡。經(jīng)熱平衡計算，在單組總蒸水能力220t/h，汽水比約為0.28。新蒸汽消耗約62t/h。新蒸汽冷凝水（158℃）直接送到熱電廠（電廠仍不能直接利用，還要進行降溫處理，導致熱量沒有得到充分利用），產(chǎn)生新蒸汽冷凝水約62t/h，正常情況下電導率低于6μs/cm。二次冷凝水約164t/h。正常情況下電導率為5～20μs/cm。

2改造方案

2.1溶出新蒸汽及冷凝水

將溶出去脫硅后的高溫新蒸汽冷凝水直接去蒸發(fā)分別閃蒸（每組80t/h，140℃），分別進入四組蒸發(fā)系統(tǒng)；溶出新蒸汽冷凝水送蒸發(fā)系統(tǒng)時溫度為140℃左右。溶出來的新蒸汽冷凝水經(jīng)過三級閃蒸的二次蒸汽分別進入Ⅱ效、Ⅳ和Ⅵ效的加熱室，與各效加熱汽同時參與換熱，溫度由140℃降至125.5℃、125.5℃降至96.5℃、96.5℃降至65.5℃左右，合格冷凝水用泵送回電廠。經(jīng)計算大約每組閃蒸量約10.5t/h（詳見熱平衡計算），四組共計42t/h。新蒸汽冷凝水大約278t/h，65.5℃，由于系統(tǒng)為單獨配置不會影響水質，合格水全部回熱電廠?；責犭姀S的冷凝水量四組共計278t/h；

2.2蒸發(fā)工序新蒸汽及冷凝水

新蒸汽冷凝水經(jīng)過三級閃蒸的二次蒸汽分別進入Ⅱ效、Ⅳ和Ⅵ效的加熱室，與各效加熱汽同量參與換熱，溫度由158℃降至125.5℃、125.5℃降至96.5℃、96.5℃降至65.5℃左右，由于系統(tǒng)的單獨配置不會影響水質，合格冷凝水回電廠。經(jīng)計算大約每組閃蒸二次汽約為7.5t/h（詳見熱平衡計算），四組共計30t/h。產(chǎn)生新蒸汽冷凝水大約158t/h，65.5℃，全部回熱電廠；

2.3熱平衡計算

3改造后效果

（1）計算條件下，每組新蒸汽冷凝水回熱電設計量為109t/h ；（2）計算條件下，每組節(jié)約蒸發(fā)新蒸汽15t/h；（3）新蒸汽冷凝水溫度在65.5℃左右。

4結論

（1）本方案按年產(chǎn)160萬噸氧化鋁規(guī)模來論證。項目具有效益高、投資少、見效快、易實施等特點。

（2）方案設計所引用的數(shù)據(jù)為現(xiàn)場提供的運行值和根據(jù)經(jīng)驗的估算值，可能和實際有所出入，但并不會影響原則問題。

參考文獻：

[1]畢詩文， 于海燕. 氧化鋁生產(chǎn)工藝. 北京， 化學工業(yè)出版社，2006：40-211

[2]邱曾業(yè). 二次蒸汽額利用和冷凝水的回收. 化學世界，1981，10： 47-61