義翔鋁業節能技術改造的探究與實施

龐二中

（河南能源化工集團義煤公司義翔鋁業，河南 三門峽 472000）

1 改造前的研究與探索

1.1 氧化鋁系統回水與除鹽水換熱節能改造前生產狀況及能耗情況

1.1.1 生產狀況的分析與研究

氧化鋁系統回水包括新蒸汽冷凝水和蒸發二次水，回水量在160t/h左右，由于竄料、加熱器管束破裂等原因，回水中鈉離子和硅酸根離子含量超標，無法直接進入除氧器，需重新進行水處理后才可與除鹽水一起進除氧器再利用。氧化鋁回水溫度較高（95℃左右），須降溫后才能進行處理，而除鹽水溫度低，除氧器提溫困難，鍋爐煤耗居高不下［1］。一種介質急需降溫至30℃左右進行處理，另一種介質需不斷升溫，利用一種氧化鋁廠常用的換熱設備——板式換熱器就可以解決兩種介質的熱交換問題。

1.1.2 能耗情況

氧化鋁系統回水不合格，而且回水溫度高無法進行水處理，回水利用率極低造成義翔鋁業用水單耗高達10t/t-AO。除氧器溫度低僅有100℃左右，造成鍋爐能耗高，此項改造前（即2011年）義翔鋁業煤耗為652kg/t-AO。

1.2 低壓加熱器系統節能改造前生產狀況及能耗情況

1.2.1 生產狀況的分析與研究

義翔鋁業增加板式換熱器后，除鹽水溫由30℃上升到了70～85℃，除氧器溫度也基本能達到130℃左右，但是除氧器設計溫度為158℃，義翔鋁業還遠沒有達到，除氧器溫度低造成除鹽水中溶解氧含量高，鍋爐蒸發管氧腐蝕嚴重，已經多次出現蒸發管破裂的現象。如何進一步提高除氧器溫度成為義翔鋁業急需解決的問題。進除氧器的除鹽水溫度經過板式換熱器加熱后最高可以達到85℃，與其進行有效熱交換的介質我廠只有低壓蒸汽（170℃，0.6Mpa），確定了介質之后，根據介質的特性，我們選擇低壓加熱器作為換熱設備。

1.2.2 能耗情況

2012年初增加板式換熱器提高了除鹽水溫度，除氧器溫度也得到一定提高，煤耗較2011年有所下降，鍋爐煤單耗為604kg/t-AO。

2 節能改造的實施

2.1 氧化鋁系統回水加熱除鹽水節能改造

2.1.1 板式換熱器的結構和工作原理

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3～5倍，占地面積為管式換熱器的1/3，熱回收率可高達90%以上。板式換熱器的缺點是工作溫度≤200℃、不適用于易堵塞介質，膠墊密封處易泄露，義翔鋁業板式換熱器熱交換介質為軟化水和蒸餾水，溫度不超過150℃，且不易結垢，因此完全不用考慮其缺點所造成的影響。義翔鋁業選用6臺板式換熱器，進行二級熱交換，板式換熱器換熱面積為140m2。

2.1.2 系統描述

利用板式換熱器回收氧化鋁回水熱能的節能改造項目，主要目的是將回水溫度降至30～37℃，滿足化學水處理需要，同時盡可能提高除鹽水溫度。為達到這兩個目標，義翔鋁業將回水經過二級冷卻，一級冷卻與除鹽水進行熱交換，二級冷卻利用循環水降溫。

2.2 低壓加熱器二次加熱除鹽水節能改造

2.2.1 低壓加熱器結構和工作原理

低壓加熱器的作用是利用在汽輪機內做過部分功的低壓蒸汽，抽至加熱器內加熱除鹽水，提高水的溫度，降低了能源損失，提高了熱力系統的循環效率。其結構采用直立管板式加熱器，加熱器的受熱面一般是由黃銅管或無縫鋼管構成的直管束或U形管束組成的。被加熱的水從上部進水管進入分隔開的水室一側，再流入U形管束中，U形管在加熱器的蒸汽空間，吸收加熱蒸汽的熱量，由管壁傳遞給管內流動的水，被加熱的水經過加熱器出口水室流出。義翔鋁業增加兩臺低壓加熱器，其型號為JD110。

圖1 低壓加熱器外形圖

2.2.2 系統描述

本項節能改造新增兩臺低壓加熱器，兩臺低壓加熱器串聯使用，經過板式換熱的除鹽水先通過1#低壓加熱器與全廠低壓管網蒸汽進行熱交換，再通過2#低壓加熱器與新低壓蒸汽進行熱交換后進除氧器進行加熱。兩臺低壓加熱器投入使用后，除鹽水由80℃攀升至110℃以上，除氧器溫度也達到了160℃，除氧器溫度的進一步提高，使得水中溶解氧大幅下降，對鍋爐蒸發管的氧腐蝕也會有很大程度的緩解，同時降低了熱能需要，節約了鍋爐煤。另外，低加系統的投用使得低壓新蒸汽消耗量增加10t左右，發電機負荷可增加1000kW/h，這樣每噸蒸汽煤耗量得到降低，而發電量得到了大幅提高。

圖2 低加系統流程示意圖

3 結語

2012年義翔鋁業在節能方面多措并舉，通過上述節能改造，煤單耗在12年冬季供暖以前控制在了515kg/t-AO以下，水單耗下降了4.5m3/t-AO，全年鍋爐煤用量較往年減少了3萬t。另外，通過增加低壓加熱器和冬季供暖用氣，發電機負荷提高，2012年發電量較11年增加近1700萬kW/h，發電收入增加600余萬元，2012年第四季度用電單位成本降至190元/t-AO，具體能耗對比見表3.1。

表1 改造前后能耗對比表

［1］朱建軍.合理利用蒸發回水降低生產過程能耗［J］.有色冶金節能，2004（3）：13.