氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)余熱綜合回收利用

石進(jìn)軍

（遵義鋁業(yè)股份有限公司，貴州 遵義 563135）

在氧化鋁生產(chǎn)的過程中，溶出、蒸發(fā)和焙燒等工序都屬于熱耗工序，通過對這三個工序的乏汽、煙氣、余熱進(jìn)行回收利用，能夠極大的減少氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的能源消耗，起到節(jié)約資源的目的。本文通過對氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)余熱綜合回收利用技術(shù)進(jìn)行分析，提高氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少能源資源的消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1 氧化鋁生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)余熱綜合回收的必要性

氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為制約我國鋁工業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸，雖然我國的鋁土資源十分豐富，位居世界第四位，并且具備發(fā)展鋁工業(yè)的資源優(yōu)勢。但是由于大多數(shù)鋁土礦資源主要為含硅高、較難溶出的水硬鋁石。不能夠直接用于拜耳法生產(chǎn)，并且其中90%的鋁產(chǎn)量都是采用流程工藝復(fù)雜的混聯(lián)法和燒結(jié)法生產(chǎn)，導(dǎo)致工廠的生產(chǎn)效率低下，與發(fā)達(dá)國家之間差距非常大[1]。

（1）氧化鋁生產(chǎn)直接能耗占比。在運(yùn)用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁時，通常會需要蒸汽電力水、壓縮空氣和燃料共同構(gòu)成。由于消耗的蒸汽爐煤氣和電力能源資源消耗占據(jù)能源總量的90%，并且蒸汽消耗占據(jù)總能量的60%以上，燒焙爐的能源資源消耗也明顯高出墊好，所以氧化鋁產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為能源消耗的重災(zāi)區(qū)。

（2）蒸汽能耗分析。由于蒸汽消耗大量的能耗介質(zhì)并且全廠的蒸汽主要用于溶出礦漿加熱和分解，而在預(yù)脫硅礦漿加熱的過程中，也需要消耗大量的蒸汽。溶出工序中蒸汽消耗也是氧化鋁系統(tǒng)最主要的部分[2]。近些年來溶出加熱方式，由于設(shè)備的改進(jìn)與優(yōu)化，通過運(yùn)用列管、單套管、多套管的方式能夠提高設(shè)備的換熱效率，但是也導(dǎo)致溶出實(shí)際汽耗已經(jīng)接近理論值，所以對溶出工序必須要降低汽耗，這樣才能夠?qū)θ艹銎饔酂徇M(jìn)行綜合利用。由于溶出工序的余熱必須要有加熱后通過新蒸汽冷凝水余熱以及稀釋槽閃蒸法及余熱等構(gòu)成，但是卻并沒有對這兩部分的余熱進(jìn)行很好的回收利用，導(dǎo)致能源資源浪費(fèi)非常嚴(yán)重。由于氧化鋁生產(chǎn)焙燒工序熱耗占據(jù)了整個氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的1/3左右，而且目前世界上最大的氧化鋁廠所采用的焙燒技術(shù)也以流態(tài)化焙燒為主，流態(tài)焙燒技術(shù)在氧化鋁行業(yè)中有三種應(yīng)用方式，懸浮焙燒爐、流化床循環(huán)焙燒爐以及閃速爐。隨著流態(tài)化焙燒技術(shù)的快速發(fā)展，熱耗也不斷下降，流態(tài)化焙燒技術(shù)發(fā)展成熟，使得設(shè)備本體的熱耗降低潛力并不高。

2 氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)余熱回收利用節(jié)能的主要措施

（1）溶出系統(tǒng)余熱回收利用節(jié)能措施。由于溶出新蒸汽，冷凝水的溫度非常高，所以能夠吸收溶出的余熱。在溶出二次氣加熱和心蒸汽加熱級之間，通過增加新蒸汽冷凝水自蒸發(fā)二次蒸汽與礦漿間接換熱，能夠保證礦漿溫度升高，大約為6℃～8℃，凝結(jié)之后的蒸汽通過閃蒸降溫減壓送至蒸發(fā)，可以形成新的蒸汽，繼續(xù)循環(huán)使用。

（2）稀釋槽乏汽余熱回收利用。根據(jù)溶出工序閃蒸料將進(jìn)入到稀釋槽的溫度，大約在105℃以上，而且在進(jìn)入到稀釋槽之后會再一次出現(xiàn)擴(kuò)容閃蒸的情況，通過利用氣壓冷凝器吸收排入到大氣，很容易造成能源資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染等問題。通過利用新型乏汽回收裝置，可以直接將稀釋槽內(nèi)單蒸發(fā)器以及磨機(jī)冷凝水罐，自發(fā)蒸汽通過處理之后能夠形成全新的熱水，而且利用這種乏汽回收裝置，可以保證乏汽回收效率提高非常明顯。

（3）全場新蒸汽冷凝水余熱回收利用措施。在氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)過程中，蒸發(fā)預(yù)脫硅分解管等工序都必須采用新蒸汽作為加熱介質(zhì)，其中新蒸汽冷凝水的余熱也可以被回收再利用，通過蒸發(fā)的新蒸汽冷凝水預(yù)脫硅鋅蒸汽冷凝水，分節(jié)管換熱器的新蒸汽冷凝水進(jìn)行匯集能夠與板式換熱器將蒸發(fā)原液和新蒸汽冷凝水換熱，保證蒸發(fā)原液的溫度明顯提升，減少蒸汽的汽耗。

（4）焙燒系統(tǒng)余熱回收再利用的節(jié)能措施。通過對焙燒系統(tǒng)的熱耗進(jìn)行分析，回收利用氧化鋁的物料余熱以及焙燒煙氣余熱，能夠有效減少焙燒工序，例如通過利用熱電廠鍋爐給水與焙燒高溫物料，在沸騰的冷卻床內(nèi)進(jìn)行間接換熱，不僅能夠明顯降低焙燒物料的溫度，而且也可以實(shí)現(xiàn)給鍋爐水溫度升溫，保證鍋爐的熱耗量下降。

3 氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的廢氣余熱回收裝置設(shè)計

氧化鋁生產(chǎn)中廢氣余熱回收以及污染治理裝置，主要包括一個金屬銅體，其內(nèi)部由金屬隔板上下分格隔板上層屬于低溫介質(zhì)是下層屬于高溫介質(zhì)是通過低溫介質(zhì)式的外壁設(shè)有與其相連通的進(jìn)水口，在高溫介質(zhì)是外壁上設(shè)有相通的進(jìn)氣口，并且金屬銅體頂部設(shè)置與其相通的出水口，而底部則設(shè)置凝結(jié)水排放口。通過這樣的新型裝置，可以有效解決余熱回收利用，并且對一結(jié)構(gòu)體進(jìn)行余熱回收存在的結(jié)構(gòu)與不足，提供一種氧化鋁生產(chǎn)蒸汽余熱回收治理的全新裝置。

在氧化鋁生產(chǎn)中，由于蒸汽余熱回收以及治理污染的裝置能夠單獨(dú)的進(jìn)行工作，低溫介質(zhì)室內(nèi)的外壁上設(shè)有與其相連通的進(jìn)水口，在高溫介質(zhì)是外壁設(shè)有與其相通的進(jìn)氣口，而金屬銅體的頂部設(shè)置連接的出水口和排放口，這樣能夠保證氧化鋁生產(chǎn)過程中。廢蒸汽的余熱回收效率得到明顯增強(qiáng)。當(dāng)氧化鋁生產(chǎn)中蒸汽流經(jīng)高溫介質(zhì)是并且穿過隔板的熱管傳遞到低溫介質(zhì)是能夠?qū)峁苓M(jìn)行沖刷，保證熱能向低溫介質(zhì)傳遞，并且對氧化鋁生產(chǎn)工藝中的赤泥水進(jìn)行加熱，而氧化鋁生產(chǎn)工藝中泥水可以進(jìn)入到進(jìn)水管，并且由熱管加熱從水管中流出，通過降溫廢蒸汽變成低溫凝結(jié)水的方式，也能夠凝結(jié)水排放的效果，等到整個工藝完成之后，通過利用換熱設(shè)備除垢裝置對熱管上的泥垢進(jìn)行去除，包括除垢刀頭，截軟管，動力裝置等。

從熱力學(xué)的角度來看，該軟管能夠具有非常良好的導(dǎo)熱能力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)物體的吸熱放熱，凡是溫度存在差異必然會出現(xiàn)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象而熱傳遞的方式中，熱傳導(dǎo)最快熱管就是通過利用蒸發(fā)制冷的方法，保證熱管兩端的溫度差異較大，通常來說熱管必須包括管殼，吸液芯和端蓋共同構(gòu)成而且利用導(dǎo)熱介質(zhì)液體沸點(diǎn)低容易揮發(fā)的特點(diǎn)，也能夠為熱管另一端的蒸發(fā)端快速傳熱，當(dāng)熱管一端受熱時，毛細(xì)管中的液體也會迅速蒸發(fā)，在微小的壓力下向另外一端。流入可以大量快速的釋放熱量，并且重新凝結(jié)成為液體，液體會沿著多孔材料以及毛系力量的作用下流回蒸發(fā)段，通過這樣的如此循環(huán)，能夠保證熱量由一端傳至另一端，進(jìn)行快速的熱循環(huán)。

4 結(jié)論

在氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)中溶出蒸發(fā)以及焙燒等所有的工序環(huán)節(jié)，都能夠產(chǎn)生大量的余熱，通過對這些余熱進(jìn)行回收再利用，也能夠保證鋁業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)得到降低。