鋁電解高溫?zé)煔庥酂岬膶?shí)踐利用分析

許 康

（青海百河鋁業(yè)有限責(zé)任公司，青海西寧 811600）

鋁電解高溫?zé)煔庥酂岬膶?shí)踐利用分析

許 康

（青海百河鋁業(yè)有限責(zé)任公司，青海西寧 811600）

鋁電解生產(chǎn)過程中，電解槽內(nèi)的高溫?zé)煔庠谶M(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)時(shí)，溫度可達(dá)85～120℃，此部分煙氣通過煙管排空，使熱量在無形中浪費(fèi)。通過加裝余熱回收換熱裝置，高溫?zé)煔馀c一次熱媒進(jìn)行熱交換，利用一次熱媒的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、輸出熱量控制等功能，將熱量傳遞至采暖用戶。由于電解煙氣的排出是伴隨著電解槽24h生產(chǎn)的，因此，所提供的熱量完全可以滿足全廠生活用熱。

高溫?zé)煔猓挥酂峄厥?；換熱裝置；一次熱媒；供暖

1 電解高溫?zé)煔庥酂峄厥障到y(tǒng)組成、工作原理及核心設(shè)備特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)組成

以國(guó)內(nèi)某電解鋁企業(yè)新投入的煙氣余熱回收系統(tǒng)為例，其主要是由余熱回收裝置、熱媒循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及所需的熱水管網(wǎng)組成。

1.2 工作原理

該公司現(xiàn)有四套煙氣凈化系統(tǒng)，每套系統(tǒng)均配置兩臺(tái)額定出力為1 200kW余熱回收裝置。余熱回收換熱裝置安裝在電解煙氣凈化總煙管上，電解生產(chǎn)排出的高溫?zé)煔?，在余熱回收裝置內(nèi)與一次熱媒進(jìn)行熱量交換，將冷水加熱至75℃左右后，輸送至鍋爐房同時(shí)熱水并入全廠供暖管網(wǎng)。冬季時(shí)，可替代燃?xì)獠膳?；夏季時(shí)，通過水交換器，進(jìn)行熱量交換，進(jìn)行生活洗浴所用。

1.3 煙氣余熱回收利用系統(tǒng)核心設(shè)備特點(diǎn)

電解煙氣余熱回收利用系統(tǒng)的核心部件便是煙氣換熱器，但是由于鋁電解生產(chǎn)流程的特殊性，電解煙氣余熱利用系統(tǒng)對(duì)煙氣換熱器的要求不同于傳統(tǒng)行業(yè)，如鍋爐省煤器、鋼鐵廠燒結(jié)煙氣等系統(tǒng)，具有運(yùn)行阻力低、煙氣溫度低、煙氣中粉塵（Al3O2）磨損性強(qiáng)和連續(xù)使用的特點(diǎn)，所以，整個(gè)余熱利用系統(tǒng)中，煙氣換熱器是最核心的設(shè)備，它能否高效、穩(wěn)定的工作，決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

由于本煙氣余熱利用工程需要在已有的工藝條件下進(jìn)行，即在電解煙氣凈化排煙總管上加裝煙氣換熱器，為減少對(duì)電解煙氣凈化系統(tǒng)的影響，需要將煙氣換熱器的阻力控制在350Pa以內(nèi)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了H型翅片管作為換熱元件。它具有傳熱效率高、耐磨防灰性能好、可減少煙氣換熱器阻力等特點(diǎn)。

2 高溫?zé)煔庥酂峄厥绽孟到y(tǒng)特點(diǎn)

2.1 供熱效率高

該公司供暖面積合計(jì)約為56 837.87m2，供熱量按照辦公室100W/m2、廠房300W/m2計(jì)算，該公司供熱負(fù)荷約為6 945kW；生活洗浴用熱水量為200t/d，按最大負(fù)荷計(jì)算，冬季洗浴水的加熱按勻速加熱方式計(jì)算，冷水溫度按5℃，熱水溫度按50℃，散熱損失按10%計(jì)，則冬季洗浴水加熱耗熱功率為：

因此，該公司全廠供熱負(fù)荷為7 424kW。使用8臺(tái)額定出力為1 200kW 的余熱回收利用裝置，可額定出力9 600kW，完全可以達(dá)到為全廠供熱的目的，大大的節(jié)省了燃?xì)夤岬某杀举M(fèi)用。

2.2 安全

本煙氣余熱回收利用系統(tǒng)采用先進(jìn)的儀表、檢測(cè)控制系統(tǒng)，通過安裝在系統(tǒng)中的電動(dòng)閥及煙氣溫度流量等職能檢測(cè)儀表，利用網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)分站與熱交換系統(tǒng)主控PLC系統(tǒng)相連，形成一個(gè)全自動(dòng)智能調(diào)節(jié)換熱站。①在供熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)換熱能力的自動(dòng)快速調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)能自動(dòng)穩(wěn)定的運(yùn)行，從而保證設(shè)備、人員的安全；②系統(tǒng)具有泄露自動(dòng)判斷、控制處置功能，杜絕了熱媒泄漏到電解槽的可能性；③抗HF低溫腐蝕，保證了系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠性及長(zhǎng)壽命。

2.3 獨(dú)立運(yùn)行，既環(huán)保又易維護(hù)、易操作

獨(dú)立運(yùn)行：①不影響電解槽生產(chǎn)工藝；②不影響電解槽槽溫及電解槽負(fù)壓；③不影響氧化鋁的輸送；④不影響電解煙氣凈化系統(tǒng)的正常使用。

環(huán)保：①該煙氣余熱回收利用系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生二次水、氣的污染；②本系統(tǒng)出利用煙氣余熱意外，不改變煙氣性質(zhì)，不會(huì)影響電解煙氣的凈化機(jī)氟化物的回收效果，由于煙氣溫度的降低，更利于延長(zhǎng)煙氣凈化系統(tǒng)中除塵布袋的使用壽命。

易維護(hù)、易操作：①本余熱回收裝置設(shè)有壓縮空氣激波吹灰器，不易積灰；②有可能存在設(shè)備故障的地方，肉眼便可進(jìn)行觀測(cè)；③操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，方便運(yùn)行管理。

3 效益分析

3.1 社會(huì)效益分析

本煙氣余熱回收利用系統(tǒng)投入前，每年用于冬季取暖、夏季洗浴的天然氣量約為2 250 000m3；該系統(tǒng)投入后，替代原有鍋爐房的三臺(tái)熱水鍋爐及一臺(tái)蒸汽鍋爐，從而節(jié)約天然氣每年2 250 000m3，即節(jié)約標(biāo)煤：

=4 865tCO2

可節(jié)約2 767t標(biāo)準(zhǔn)煤，降低CO2排放量4 865t。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

本系統(tǒng)投入使用后，每年可節(jié)省天然氣2 250 000m3，按照目前天然氣價(jià)格1.81元/m3計(jì)算，則每年可節(jié)約能源成本：

2 250 000m3×1.81元/m3=4 070 000元

4 結(jié)語

電解鋁高溫?zé)煔庥酂峄厥绽孟到y(tǒng)，不僅使電解生產(chǎn)排除的煙氣得到了充分的利用，而且在降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本方面有著重要意義。青海百河鋁業(yè)公司采用了合同能源管理的模式，極大地降低了項(xiàng)目資金的投入，即以每年實(shí)際節(jié)約天然氣費(fèi)用的比例，進(jìn)行支付項(xiàng)目的投入資金。目前，該公司已著手進(jìn)行水-汽換熱方面的改造，也就是利用已經(jīng)加熱過的一次熱媒再次制備成蒸汽，用來清除碳?jí)K焙燒工序產(chǎn)生的瀝青殘?jiān)街?，這一舉措將對(duì)降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度起到十分重要的作用。

[1] 劉海剛.鋁電解含氟煙氣凈化技術(shù)的探討[J].廣州化工，2014，（18）.

[2] 黃西謀.治理鋁電解含氟煙氣[J].勞動(dòng)保護(hù)，1980，（06）.

[3] 白香文，田富銀.大通地區(qū)鋁電解企業(yè)大氣氟化物排放狀況調(diào)查[J].青海環(huán)境，2007，（03）.

[4] 李澤普.鋁電解降低電耗途徑初探[J].輕金屬，1998，（08）.

P r a c t i c e A n a l y s i s o n t h e Wa s t e H e a t o f A l u mi n u m E l e c t r o l y s i s H i g h T e mp e r a t u r e F l u e G a s

Xu Kang

During the process of aluminum electrolysis，the high temperature fl ue gas in the electrolytic cell enters the fl ue gas purif i cation system，the temperature can reach 85～120 ℃，this part of the fl ue gas through the pipe emptying，so that the heat in the waste.Through the installation of waste heat recovery heat exchanger，high temperature fl ue gas and a heat medium for heat exchange，the use of a heat medium temperature automatically adjust the output heat control and other functions，the heat transfer to the heating user.As the discharge of electrolytic fl ue gas is accompanied by the production of electrolysis 24h，therefore，the heat provided by the whole plant to meet the heat.

high temperature fl ue gas；waste heat recovery；heat exchanger；primary heat medium；heating

X781.1

A

1003-6490（2017）08-0218-02

2017-06-05

呂俊霞（1974—），女，河北衡水人，工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)衛(wèi)生監(jiān)測(cè)。

收稿日期：2017-06-05

作者簡(jiǎn)介： 許康（1987—），男，河南固始人，助理工程師，主要從事鋁電解生產(chǎn)工作。