氧化鋁生產(chǎn)回水系統(tǒng)改造應(yīng)用

龐二中

摘 要：目前，水資源緊缺和水污染問題日益受到人們的關(guān)注，我國也加大了對水資源的管理力度，以解決水資源問題。而氧化鋁生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢熱水是一種可以循環(huán)利用的資源?；诖耍疚慕o出了一、二次熱水的回收途徑，以提高經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到改造的目的。

關(guān)鍵詞：氧化鋁；換熱器；鍋爐；除鹽水；水耗

中圖分類號：TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）23-0089-02

Application of Aluminum Oxide Production Back Water

System Reengineering

PANG Erzhong

（Henan Energy Yima Coal Company Yixiang Aluminum Industry，Mianchi Henan 472435）

Abstract： At present， the shortage of water resources and the problem of water pollution are attracting more and more attention. Our country has also intensified the management of water resources to solve the problem of water resources. The waste hot water produced in alumina production is a resource that can be recycled. Based on this， this paper gave one or two ways to recover the hot water， so as to improve the economic efficiency and achieve the purpose of transformation.

Keywords： alumina；heat exchangers；boiler；desalted water；water consumption

1 概述

我國人口占世界人口的22%，而水資源僅占世界的8%，是聯(lián)合國認(rèn)定的水資源緊缺國家。不僅如此，水資源在我國的分布嚴(yán)重不均，東西部地區(qū)差異大，而氧化鋁產(chǎn)業(yè)集中分布在中西部地區(qū)，這些地方的環(huán)境容量和納污能力有限。

普遍虛高的水耗難題，將現(xiàn)代氧化鋁目前面臨的環(huán)保困擾和抗污之舉展示在眾人眼前。嚴(yán)重污染環(huán)境、粗放的不可持續(xù)的發(fā)展方式已難以為繼。伴隨中國經(jīng)濟(jì)的快速增長，空氣、土壤、水污染等問題日益嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)和水資源的問題越來越受到重視。新環(huán)保法在區(qū)域污染物總量控制、項(xiàng)目環(huán)評審批和項(xiàng)目建成后的環(huán)保監(jiān)管方面日益細(xì)化，環(huán)境主管部門的要求會更加嚴(yán)格，這些無疑將對氧化鋁行業(yè)的水處理問題產(chǎn)生重大影響。

以上種種原因注定了氧化鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展繞不開對水資源的利用和處理。但現(xiàn)實(shí)情況是，我國氧化鋁的水耗普遍較高，氧化鋁目前在公用工程配置上優(yōu)先滿足工藝要求，而非節(jié)能節(jié)水，且國家對氧化鋁行業(yè)缺乏處置領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能、節(jié)水考核壓力。另外，區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性掩蓋了高水耗問題。

某鋁業(yè)公司氧化鋁產(chǎn)能50萬t/a，其中，有一條10萬t生產(chǎn)線和一條40萬t生產(chǎn)線，兩條生產(chǎn)線均采用強(qiáng)化拜耳法生產(chǎn)工藝。熱電廠主要設(shè)備有XD-130/9.8-M自然循環(huán)、半露天布置的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐三臺，CB25-8.83/6.5/0.784抽汽背壓式汽輪機(jī)一臺，QF-30-2同步發(fā)電機(jī)一臺，化學(xué)設(shè)備額定出力260t/h，化學(xué)制水預(yù)處理為澄清池，重力式無閥濾池，多介質(zhì)過濾器，混凝處理合格后經(jīng)超濾，反滲透，最后經(jīng)混床進(jìn)一步處理后加氨送至除氧器。負(fù)責(zé)送出氧化鋁廠生產(chǎn)需要的6.4MPa、290℃、120t/h的高壓蒸汽和0.784MPa、170℃、80t/h的低壓蒸汽。

氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)投入生產(chǎn)初期，凝結(jié)水水質(zhì)指標(biāo)大，一次水DD 600μs/cm，Na+400μg/L，SiO260μg/L，二次水DD 800μs/cm，Na+4 000～6 000μg/L，甚至達(dá)到10 000μg/L，SiO2100ug/L，嚴(yán)重超出鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[1]，熱電廠無法回收?；}水供量達(dá)200～260t/h，導(dǎo)致化水制水設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長，在夏季，兩套制水設(shè)備每天24h連續(xù)運(yùn)行，在冬季，三套制水設(shè)備每天20h連續(xù)運(yùn)行，制水過程中產(chǎn)生廢水量90～130t/h，均外排。出現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)凝結(jié)水熱電廠無法回收利用，供汽回水兩者之間的平衡關(guān)系建立不起來，用水量居高不下，水單耗在8～9。

在熱電廠內(nèi)部，除鹽水溫度20～25℃，供水量200～260t/h，采用0.6MPa、160℃蒸汽加熱，除氧器溫度提至80℃時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，再向158℃提溫時(shí)，出現(xiàn)除氧器振動、從排氧口噴水現(xiàn)象，無法運(yùn)行。除氧器溫度保持在80℃運(yùn)行，溶解氧17mg/L，高于標(biāo)準(zhǔn)8mg/L，達(dá)不到熱力除氧效果，被迫采用化學(xué)除氧。除氧器溫度低，鍋爐燃煤單耗高，保持在0.782。

2 需要解決的關(guān)鍵問題及技術(shù)途徑

2.1 關(guān)鍵問題

需要解決的關(guān)鍵問題有兩個(gè)，分別是氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)凝結(jié)水回收利用，降低水耗，杜絕外排，以及氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)凝結(jié)水熱量回收利用，加熱鍋爐給水溫度至158℃，滿足熱力除氧要求。

2.2 技術(shù)途徑

第一，氧化鋁生產(chǎn)一次水參照除鹽水標(biāo)準(zhǔn)回除氧器，提升除氧器溫度，降低化水除鹽水供水量，減少制水量。

第二，一次回水指標(biāo)：DD≤20μs/cm、SiO2 ≤50μg/L、Na+≤200μg/L、YD≈0mmol/L

第三，氧化鋁生產(chǎn)二次水回化水中間水箱，經(jīng)一、二級混床處理，產(chǎn)出合格除鹽水。

第四，增設(shè)6臺140m2板式換熱器，設(shè)置在除氧器補(bǔ)充水管路上。一方面利用150℃左右二次水，加熱除鹽水至75℃進(jìn)低壓加熱器；另一方面，二次水降溫至50℃以下進(jìn)化水中間水箱，供化水混床處理?；齑矘渲?01×7、201×7更換為耐磨損能力及抗氧化能力強(qiáng)，能交換吸附尺寸較大的離子和分子的D001、D201大孔樹脂。

第五，增設(shè)兩臺150m2低壓加熱器，設(shè)置在除氧器補(bǔ)充水管路上。板式換熱器后，除鹽水在板式換熱器加熱后進(jìn)低壓加熱器，一臺低壓加熱器利用熱電廠低壓蒸汽加熱，一臺利用氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)乏汽加熱，除鹽水經(jīng)低壓加器加熱后溫度提升至110℃左右進(jìn)除氧器，利用除氧器自身加熱系統(tǒng)提升除鹽水溫度至158℃左右，達(dá)到熱力除氧標(biāo)準(zhǔn)。

第六，二次回水指標(biāo)：DD≤50μs/cm、SiO2≤100μg/L、Na+≤2 000μg/L、YD≈0mmol/L

第七，一次、二次回水管道之間安裝聯(lián)絡(luò)電動門。在一次回水管道上安裝在線監(jiān)測鈉表、電導(dǎo)表，一次回水指標(biāo)超時(shí)，電動門自動切換至二次回水管道上，經(jīng)板式換熱器降溫至50℃以下，進(jìn)化水中間水箱，供混床處理，產(chǎn)出合格除鹽水。

第八，在化水中間水箱與二次回水管道之間安裝電動門，在二次回水管道上安裝在線監(jiān)測鈉表、電導(dǎo)表，二次回水指標(biāo)超，自動切換至原水池，與原水進(jìn)行熱量交換、指標(biāo)交換。在原水溫度≤30℃，電導(dǎo)≤1 000μs/cm，Na+≤5 000μg/L的標(biāo)準(zhǔn)下，二次水當(dāng)作原水使用，進(jìn)入化水制水系統(tǒng)，減少廢水量，杜絕外排。

第九，在污水處理站建一個(gè)2 000m3緩沖蓄水池，在二次水無法進(jìn)原水池、氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)檢修時(shí)放水，均暫時(shí)回收至緩沖蓄水池，待系統(tǒng)恢復(fù)生產(chǎn)后，經(jīng)處理送回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，杜絕外排。

3 改造應(yīng)用效果

3.1 回收熱量

除鹽水供量150t/h，由50℃提升至100℃，所需熱量為：

[Q]=4.2×150×1 000×50=3.15×107kJ （1）

3.1.1 節(jié)煤量。按鍋爐燃煤低位發(fā)熱量17030kJ/kg計(jì)算，每小時(shí)節(jié)煤量為：

3.15×107÷17 030kJ/kg=1 849.7kg/h （2）

煤單耗下降，由0.782降至0.534。

3.1.2 效益分析

3.1.2.1 節(jié)煤費(fèi)用。按每年運(yùn)行300d計(jì)，年節(jié)煤量為：[188×24×300/1 000=1 353.6]t。原煤價(jià)格按400元/t，年節(jié)約資金：[1 353.6×400=54]萬元。

3.1.2.2 節(jié)藥品費(fèi)用。除氧器溫提至158℃，熱力除氧取代化學(xué)除氧。每月節(jié)省聯(lián)銨藥品1.5t，費(fèi)用1.5萬元，一年費(fèi)用18萬元。

3.2 回收水量

第一，一次水直接進(jìn)除氧器40t/h，除鹽水少供40t/h。

第二，二次水降溫后經(jīng)混床處理為除鹽水，二次回水65t/h，折算除鹽水為60t/h（混床處理損耗10%）。

第三，一、二次回水量折算原水為200t/h，月節(jié)約原水9萬t，25.2萬元，水單耗降至4～5。

3.3 效益分析

除鹽水單位成本：10元/t。每月按25d計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用為：[（40+60）×24×25×12×10=720]萬元。

4 結(jié)語

本文在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)綜合改造，技術(shù)可行，效果明顯，一次投資可常年受益。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會.火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則：DLT 783—2001[S].北京：中國電力出版社，2001.