氧化鋁高壓溶出工序熱能消耗及節(jié)能措施

蔣 干

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司氧化鋁廠，廣西 百色 531400）

氧化鋁在生產(chǎn)中能源損耗相對較多，尤其是在使用堿法生產(chǎn)氧化鋁時，會因為蒸汽設(shè)備導(dǎo)致能耗的不斷增加，而高壓溶出作為蒸汽設(shè)備使用中較為重要的一種形式，因受到設(shè)計、安裝、材料及運行等方面的影響，很容易導(dǎo)致溶出率降低，不僅影響最終氧化鋁的產(chǎn)量，還會帶來較大的熱能損耗。為此，需要對高壓溶出系統(tǒng)實施優(yōu)化處理，在保證溶出率的同時，降低能源損耗，提高氧化鋁產(chǎn)量和質(zhì)量。

1 溫度對氧化鋁生產(chǎn)的影響

氧化鋁在生產(chǎn)過程中需要實行高壓加溫，但加溫后的氧化鋁中含有的元素會發(fā)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)沉淀物，這些沉淀物一旦大量附著在容器設(shè)備表面，會直接影響容器設(shè)備的熱傳遞性能，進而影響溶出反應(yīng)效果[1]。

2 影響氧化鋁冶煉效率的因素

2.1 蒸汽壓力與溫度不符

要想提升氧化鋁冶煉效率，降低能源損耗，就需要對蒸汽壓力和溫度予以科學(xué)控制，注重兩者的適宜性，這樣才能發(fā)揮出蒸汽機的性能，提升氧化鋁生產(chǎn)效率。溫度是影響氧化鋁生產(chǎn)的主要原因，據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)可知，氧化鋁生產(chǎn)中，溫度每升高10℃左右，氧化鋁的生產(chǎn)效率會加快近一倍的速度。在高壓溶出中，要求氧化鋁生產(chǎn)的蒸汽壓力控制在5.6MPa～6MPa之間，溫度控制在275℃～285℃之間，如果超過或達不到規(guī)定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，就會出現(xiàn)能源損耗問題，進而降低生產(chǎn)效率，加大損失的形成。

2.2 料位未達標(biāo)

在冶煉過程中，礦漿的中斷會導(dǎo)致料位下降，無法達到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，并伴隨著一系列危險問題的產(chǎn)生。首先，料位下降會使礦漿在加熱過程中無法按照原定要求進入到加熱管束中，這使得加熱管束在運行中產(chǎn)生較大磨損力，造成破裂危險的產(chǎn)生，降低使用安全。其次，高壓加熱過程中，由于受熱不均，使得加熱管束內(nèi)外壓強發(fā)生較大的變化，當(dāng)壓強過大時，會直接引起加熱管束爆裂問題，造成爆炸事故。最后，料位下降使礦漿與蒸汽接觸面逐漸縮小，加熱時間會相對減少，在溫度不變的情況下，蒸汽含量會有所增加，這不僅降低了生產(chǎn)效率，也會帶來資源與能源的大量損耗。

為此，在氧化鋁冶煉生產(chǎn)過程中，有必要對溫度與壓力值實行科學(xué)管控，從而在保證設(shè)備系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的前提下，降低資源浪費，提高溶出率，保證生產(chǎn)效率，幫助企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益。

2.3 攪拌裝置運行異常

攪拌裝置在運行中如果出現(xiàn)問題，如磨損嚴(yán)重、損壞故障等，會縮小礦漿與蒸汽的解除面積，造成氧化鋁生產(chǎn)中出現(xiàn)受熱不均或溫度不達標(biāo)的情況，進而降低生產(chǎn)效率。

因此，要對攪拌裝置的運行情況進行掌握，并采取合理的加固處理措施，如利用實心部分替換攪拌設(shè)備中的空心部分等，維護攪拌設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)，避免故障問題的發(fā)生，提升養(yǎng)護率與生產(chǎn)效率。

2.4 管道結(jié)疤

間接加熱、管道內(nèi)外部加熱過程中很容易出現(xiàn)結(jié)疤情況。這是因為在生產(chǎn)過程中，由于酸洗時間較長，料漿在加熱和傳輸過程中依附在管道表面，且長時間得不到有效清洗，最終產(chǎn)生結(jié)疤現(xiàn)象。結(jié)疤問題的出現(xiàn)會降低管道的熱傳導(dǎo)系數(shù)，減弱溫度供應(yīng)效果，進而造成較大的汽耗問題。據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)可知，1mm左右的結(jié)疤會使熱傳導(dǎo)效率降低約一半以上。因此，需要對管道結(jié)疤實施有效清理。定期開展清洗工作，做好酸洗處理，避免管道發(fā)生結(jié)疤問題。對于一些結(jié)疤較為嚴(yán)重的管道，可通過高壓水酸洗等方式予以處理，提高管道熱傳導(dǎo)性能。

2.5 加熱冷凝水堆積

對于間接加熱溶出罐，經(jīng)常會存在冷凝水堆積過多的情況，這會影響蒸汽與料漿的接觸，縮小接觸面積，降低蒸汽加熱效果，最終阻礙氧化鋁生產(chǎn)作業(yè)的進行。為此，需要定期實施冷凝水疏水處理，改進管道的運行質(zhì)量，確保冶煉溫度要求在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。為讓冷凝水及時排出，可在排放管道增加旁路調(diào)節(jié)閥，當(dāng)自動疏水閥故障時，可以通過調(diào)節(jié)閥排放冷凝水。日常維護中，要對冷凝水水位計實行檢查，及時校驗，保證指示準(zhǔn)確可靠。

2.6 不凝結(jié)氣體排放不及時

溶出罐內(nèi)存在的不凝結(jié)氣體如果不能及時排除，會導(dǎo)致罐內(nèi)壓力不斷增加，對料位帶來較大壓力，而料位的降低則會直接導(dǎo)致加熱管束無法安全運轉(zhuǎn)，增加生產(chǎn)過程中的安全隱患，另外，間接溶出罐內(nèi)，不凝結(jié)氣體排出的不及時會直接影響換熱效果，縮小料漿與蒸汽換熱面積，縮短料漿的停留時間，從而影響加熱溫度，一方面降低生產(chǎn)效率，另一方面直接威脅管道設(shè)施的使用安全，增加設(shè)備零部件間的摩擦阻力，使得故障頻發(fā)。且低料位運行，也容易產(chǎn)生罐體的振動、晃動，造成泄漏。所以設(shè)備運行過程中，務(wù)必根據(jù)溶出罐壓力、出料溫度，料位等參數(shù)及時實行調(diào)整，定期排放不凝結(jié)氣體。

2.7 不合理操作

在系統(tǒng)操作過程中，工作人員不能對相應(yīng)參數(shù)或操作方式的變化予以及時調(diào)整和優(yōu)化，操作過程中未按照規(guī)范要求步驟進行，設(shè)備檢修和維護工作不及時，破損零部件或設(shè)備在長時間磨損下未得到及時更換和處理，這些問題都會導(dǎo)致生產(chǎn)過程中存在較大的熱能損耗，進而影響氧化鋁生產(chǎn)效率。

系統(tǒng)運行中，要求工作人員認真落實崗位責(zé)任制，開展日常巡檢，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患應(yīng)及時處理，停車、悶罐，以免造成蒸汽浪費：設(shè)立嚴(yán)格合理的獎懲機制，對溶出工序主要消耗的參數(shù)實行考核、獎勵，充分調(diào)動職工的積極性。

2.8 閃蒸發(fā)器排氣帶料

閃蒸發(fā)器蒸后會以二次蒸汽作為主要熱源，實現(xiàn)溶出罐漿料的預(yù)熱處理，在這一過程中，很容易因節(jié)流孔板磨損嚴(yán)重或脫漏、末級閃蒸發(fā)器結(jié)晶、溶出罐破損等問題，出現(xiàn)二次蒸汽帶料的情況，進而降低二次蒸汽量的使用效果，造成較大的熱能損耗。

3 氧化鋁溶出機組的節(jié)能措施

3.1 合理規(guī)劃溶出機組檢修計劃，保證溶出機組的使用效率

溶出機組使用的合理性與否會直接關(guān)系到氧化鋁的產(chǎn)量高低，為此需要對溶出機組實行科學(xué)管控，減少故障問題的產(chǎn)生，達到氧化鋁生產(chǎn)目標(biāo)。這就要求工作人員結(jié)合實際情況制定科學(xué)合理的檢修計劃，對溶出機組展開定期檢查與維護，降低故障問題的產(chǎn)生。同時，通過改造必要工藝和設(shè)備，優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)等措施，來提高機組運轉(zhuǎn)率，降低熱能的消耗。

在檢修過程中，如果發(fā)現(xiàn)泄漏較為嚴(yán)重的溶出管束，要及時予以更換和處理，避免換熱不均、管道堵塞等問題的產(chǎn)生。同時還要做好日常清洗工作，增大管束應(yīng)用率，優(yōu)化生產(chǎn)水平。

3.2 做好沖洗工作，注重溶出罐的傳熱性

溶出罐應(yīng)按照每3個月為一個周期，實施一次清洗作業(yè)，并以每4年為一個周期，完成溶出罐的更換，對更換的溶出罐實行檢查，合格后方可應(yīng)用到生產(chǎn)作業(yè)中。再者，對蒸汽系統(tǒng)的閥門展開檢查，保證關(guān)閉嚴(yán)密性，調(diào)節(jié)閥開關(guān)的靈活、可靠。且增大運行中的進料量，加大蒸汽、料漿接觸面積，從而提高蒸汽利用率，減少熱能消耗。

3.3 改進工藝流程

工作人員需做好系統(tǒng)流程的檢查、梳理、更新與優(yōu)化作業(yè)，及時找出存在的泄漏位置，并加以改進。做好攪拌設(shè)備日常檢修工作，合理把控溫度與蒸汽壓力的變化，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)，做好管道清洗，以改善熱傳導(dǎo)性能，降低能耗，增加溶出率，保證氧化鋁的產(chǎn)量。

4 結(jié)語

針對氧化鋁生產(chǎn)中存在的能耗問題，重點要加大對蒸汽壓力與溫度的管控，解決溫度不均、壓力不均衡等問題的成因，從而改進氧化鋁生產(chǎn)效率，確保其滿足現(xiàn)今生活及生產(chǎn)中對氧化鋁的各項需求。