氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收解決方案的實例分析

段立林中電投山西鋁業有限公司

氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收解決方案的實例分析

段立林
中電投山西鋁業有限公司

氣態懸浮焙燒爐是氧化鋁焙燒技術的主要設備，在使用過程中，因熱量用率低，排放溫度高等問題，均不符合現代社會的可持續化發展，原因兩點，第一，溫室氣體排放大氣，容易造成大氣污染；第二，余熱具有很大的利用價值，可進行二次利用，將其直接排放，會造成大量的資源浪費。不管從哪種角度來看，都會影響到現代企業的發展。如何減少余熱煙氣的排放成為了現代企業發展的重心。

氧化鋁焙燒爐；煙氣余熱回收；熱管道利用；余熱回收

目前在使用氧化鋁焙燒設備中，氣態懸浮焙燒裝置，是主要的使用裝置之一，高功率，低投入是被廣泛應用的根本所在，但是在使用過程中，過多的熱量未利用即被排放到大氣中，這就極大的影響了公司企業在成本的投資，下面我們針對如何利用余熱重回收技術進行分析討論。

一、煙氣余熱資源概括

就目前煙氣余熱的普遍認知，則以回收熱效應為主，而在氣態懸浮煅燒中，其熱回收利用率比較低下，且排放煙氣的余熱溫度過高，會影響到企業自身成本的增加。就某氧化鋁氣態懸浮焙燒爐每年排放溫室氣體高溫排放標準來看，1350t/d的產出水平，則每年排放余熱煙氣，則相當于1800t煤炭燃燒放熱，相當于140萬元的資源浪費。而在利用相應的余熱回收裝置后，可將這些余熱進行發電，則可有效減輕企業用電緊張和資源投資浪費。如在不改變生產工藝的前提下進行修整，那么回收余熱生產，則成為首選。原因就在于新流程工藝，需要對整體企業設備進行跟新換代，那么所產生的費用投資，則將大大加重企業自身的運營成本，雖然修整了對資源的利用規劃，但是在另一方面，也影響了自身對市場經濟的把握。歲在長遠利益上有所增益，但是短期收益管理上，仍不理想。

所以在考慮工藝改進的前提下，進行高溫氣體處理，則可將大量的余熱進行回收，舉例來說，105℃煙氣的平均定壓比熱容約為1430j/（m3·k），二人若從160℃降低到105℃，則能有效釋放7.4* 106kj/h的能量。如換算成燃煤，那么其經濟效益則相當可觀。

二、熱管式換熱器的使用

在進行余熱回收裝置的使用過程中，現在應用最廣的以熱管式換熱器為主，其主要原因就在于這種回收裝置，可將熱氣中的高品位余熱進行有效吸收利用，是懸浮焙燒的熱氣中9%左右的熱進行轉換，在增添了尾氣處理后，也能更好的實現低污染氣體的使用，在這個裝置的使用過程中，對經濟效益的提升，有責顯著意義。

2.1.熱交換的系統流程

熱交換系統的主要流程分類為給水預熱器、徑向夾套熱管換熱器、流程回路、混水器以及溫度調控系統。在高于65℃的蒸汽進行給水后，總管經加壓泵以及氣動閥等，就會負責給壓，并促進其徑向吸收熱，經預熱處理后，根據閥門來進行徑向夾套熱管換熱，并保證徑向夾套熱管管理，通過閥門來控制進入氣體量，并調控氣動換熱器的水文，并最終將熱水按照流量送到客戶使用端口。在溫度調控系統方面，主要根據數顯溫度傳感器上的顯示數據來完成數控，并根據流程回路的傳感使用流程來確定煙氣使用，調控氣動閥閘口有效監控，除此之外，應設置排污閥以及排空放氣閥，保證系統在停運后將內部的廢氣進行排空處理。

2.2.換熱器結構特點

換熱器的結構特點在于外表面和熱管內的換熱處理，煙氣以豎直方向流過熱管，而熱管灌輸的外表面才完成熱交換，那么子啊熱管內的氣體就會輝縣液化，而這也將會為冷凝段帶來一定影響，會影響到工程生產的滯后，若不處理好管道內雜質，則會引起堵管，并致使液管內出現飽和平衡失調。在進行管道內合理設計過程中，通過對熱管管束管壁護理，進而避免腐蝕問題出現，提高設備使用壽命的同時保證了生產的正常進行。

2.3.輸送煙道改造

在對原有生產系統進行改造的過程中，首先要了解到在旁通管和換熱器之間的設備是起到氣壓調節作用的，也是保證整體系統安全生產的根本所在，通過對生產的基本要求，可為整體的生產提供安全保障。所以輸送旁通煙道改造則是在進行原有系統改建的根本所在。

2.4.換熱系統阻力計算

在對整體的煙氣余熱回收系統進行力學計算中，針對彎頭、閥門等進行局部阻力計算，并將其數據和熱交換設備進行計算，通過換算阻力來達到系統內阻力的最優化，并將氣壓控制在可調控范圍之內，這樣可延長管道系統的使用年限。

2.5.余熱回收裝置

水熱工藝：此工藝以水作為換熱媒介，對低溫煙氣進行余熱回收，并通過水余熱進行入口溫度調控，提高煙氣接觸換熱表面溫度，放置水蒸氣比例過大導致管道產生腐蝕。

低溫煙氣換熱設備選擇：在對煙氣換熱器進行選擇中，根據余熱資源進行設計，并通過徑向夾套熱管換熱器來完成內部高溫防腐蝕，通過無機混合物的高防腐材料保證換熱裝備的使用壽命。

低阻力內部結構：換熱其內部的流速控制，應達到煙氣的阻力降低目的，并保證煙氣的流通阻力在420Pa以下。

防腐材料選擇：在選用防腐蝕材料中，應選擇耐酸露點4ND鋼來完成，確保使用過程中，可保障使用效果。

多點空氣聲波除灰：壓縮空氣作為主要的工作介質來完成除灰，為工作環境提供了有效的安全生產效益，并為后續生產提供了保證。

總結

在使用投產后的余熱回收效果上來看，節約加熱平臺，為企業節省了大量的溫水供應用熱，每年為企業節約資金100多萬元，而初步投資800萬，預計8年內回收成本，從長遠意義來看，效果顯著。根據現有標準來進行計算，相當于每年節約了1800t的優質煤炭。在運行費用方面，循環水泵的使用電耗，約為2萬元/a，而壓縮空氣耗電則為2.3萬元/a，維護修理費用2.5萬元/a，合計運行費用為6.8萬元/a。本次改建的好處就在于，減少了二氧化碳排放量同時，有效控制了二氧化硫等酸性氣體的排放，一方面完成了批量生產硫酸，另一方面完成了余熱回收。

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