氧化鋁生產回水系統改造應用

龐二中

摘 要：目前，水資源緊缺和水污染問題日益受到人們的關注，我國也加大了對水資源的管理力度，以解決水資源問題。而氧化鋁生產中產生的廢熱水是一種可以循環利用的資源?；诖?，本文給出了一、二次熱水的回收途徑，以提高經濟效益，達到改造的目的。

關鍵詞：氧化鋁；換熱器；鍋爐；除鹽水；水耗

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）23-0089-02

Application of Aluminum Oxide Production Back Water

System Reengineering

PANG Erzhong

（Henan Energy Yima Coal Company Yixiang Aluminum Industry，Mianchi Henan 472435）

Abstract： At present， the shortage of water resources and the problem of water pollution are attracting more and more attention. Our country has also intensified the management of water resources to solve the problem of water resources. The waste hot water produced in alumina production is a resource that can be recycled. Based on this， this paper gave one or two ways to recover the hot water， so as to improve the economic efficiency and achieve the purpose of transformation.

Keywords： alumina；heat exchangers；boiler；desalted water；water consumption

1 概述

我國人口占世界人口的22%，而水資源僅占世界的8%，是聯合國認定的水資源緊缺國家。不僅如此，水資源在我國的分布嚴重不均，東西部地區差異大，而氧化鋁產業集中分布在中西部地區，這些地方的環境容量和納污能力有限。

普遍虛高的水耗難題，將現代氧化鋁目前面臨的環保困擾和抗污之舉展示在眾人眼前。嚴重污染環境、粗放的不可持續的發展方式已難以為繼。伴隨中國經濟的快速增長，空氣、土壤、水污染等問題日益嚴重，環境保護和水資源的問題越來越受到重視。新環保法在區域污染物總量控制、項目環評審批和項目建成后的環保監管方面日益細化，環境主管部門的要求會更加嚴格，這些無疑將對氧化鋁行業的水處理問題產生重大影響。

以上種種原因注定了氧化鋁產業的發展繞不開對水資源的利用和處理。但現實情況是，我國氧化鋁的水耗普遍較高，氧化鋁目前在公用工程配置上優先滿足工藝要求，而非節能節水，且國家對氧化鋁行業缺乏處置領導的節能、節水考核壓力。另外，區域的經濟性掩蓋了高水耗問題。

某鋁業公司氧化鋁產能50萬t/a，其中，有一條10萬t生產線和一條40萬t生產線，兩條生產線均采用強化拜耳法生產工藝。熱電廠主要設備有XD-130/9.8-M自然循環、半露天布置的高溫高壓循環流化床鍋爐三臺，CB25-8.83/6.5/0.784抽汽背壓式汽輪機一臺，QF-30-2同步發電機一臺，化學設備額定出力260t/h，化學制水預處理為澄清池，重力式無閥濾池，多介質過濾器，混凝處理合格后經超濾，反滲透，最后經混床進一步處理后加氨送至除氧器。負責送出氧化鋁廠生產需要的6.4MPa、290℃、120t/h的高壓蒸汽和0.784MPa、170℃、80t/h的低壓蒸汽。

氧化鋁生產系統投入生產初期，凝結水水質指標大，一次水DD 600μs/cm，Na+400μg/L，SiO260μg/L，二次水DD 800μs/cm，Na+4 000～6 000μg/L，甚至達到10 000μg/L，SiO2100ug/L，嚴重超出鍋爐用水水質標準[1]，熱電廠無法回收?；}水供量達200～260t/h，導致化水制水設備運行時間長，在夏季，兩套制水設備每天24h連續運行，在冬季，三套制水設備每天20h連續運行，制水過程中產生廢水量90～130t/h，均外排。出現氧化鋁生產系統凝結水熱電廠無法回收利用，供汽回水兩者之間的平衡關系建立不起來，用水量居高不下，水單耗在8～9。

在熱電廠內部，除鹽水溫度20～25℃，供水量200～260t/h，采用0.6MPa、160℃蒸汽加熱，除氧器溫度提至80℃時運行穩定，再向158℃提溫時，出現除氧器振動、從排氧口噴水現象，無法運行。除氧器溫度保持在80℃運行，溶解氧17mg/L，高于標準8mg/L，達不到熱力除氧效果，被迫采用化學除氧。除氧器溫度低，鍋爐燃煤單耗高，保持在0.782。

2 需要解決的關鍵問題及技術途徑

2.1 關鍵問題

需要解決的關鍵問題有兩個，分別是氧化鋁生產系統凝結水回收利用，降低水耗，杜絕外排，以及氧化鋁生產系統凝結水熱量回收利用，加熱鍋爐給水溫度至158℃，滿足熱力除氧要求。

2.2 技術途徑

第一，氧化鋁生產一次水參照除鹽水標準回除氧器，提升除氧器溫度，降低化水除鹽水供水量，減少制水量。

第二，一次回水指標：DD≤20μs/cm、SiO2 ≤50μg/L、Na+≤200μg/L、YD≈0mmol/L

第三，氧化鋁生產二次水回化水中間水箱，經一、二級混床處理，產出合格除鹽水。

第四，增設6臺140m2板式換熱器，設置在除氧器補充水管路上。一方面利用150℃左右二次水，加熱除鹽水至75℃進低壓加熱器；另一方面，二次水降溫至50℃以下進化水中間水箱，供化水混床處理。混床樹脂由001×7、201×7更換為耐磨損能力及抗氧化能力強，能交換吸附尺寸較大的離子和分子的D001、D201大孔樹脂。

第五，增設兩臺150m2低壓加熱器，設置在除氧器補充水管路上。板式換熱器后，除鹽水在板式換熱器加熱后進低壓加熱器，一臺低壓加熱器利用熱電廠低壓蒸汽加熱，一臺利用氧化鋁生產系統乏汽加熱，除鹽水經低壓加器加熱后溫度提升至110℃左右進除氧器，利用除氧器自身加熱系統提升除鹽水溫度至158℃左右，達到熱力除氧標準。

第六，二次回水指標：DD≤50μs/cm、SiO2≤100μg/L、Na+≤2 000μg/L、YD≈0mmol/L

第七，一次、二次回水管道之間安裝聯絡電動門。在一次回水管道上安裝在線監測鈉表、電導表，一次回水指標超時，電動門自動切換至二次回水管道上，經板式換熱器降溫至50℃以下，進化水中間水箱，供混床處理，產出合格除鹽水。

第八，在化水中間水箱與二次回水管道之間安裝電動門，在二次回水管道上安裝在線監測鈉表、電導表，二次回水指標超，自動切換至原水池，與原水進行熱量交換、指標交換。在原水溫度≤30℃，電導≤1 000μs/cm，Na+≤5 000μg/L的標準下，二次水當作原水使用，進入化水制水系統，減少廢水量，杜絕外排。

第九，在污水處理站建一個2 000m3緩沖蓄水池，在二次水無法進原水池、氧化鋁生產系統檢修時放水，均暫時回收至緩沖蓄水池，待系統恢復生產后，經處理送回氧化鋁生產系統，杜絕外排。

3 改造應用效果

3.1 回收熱量

除鹽水供量150t/h，由50℃提升至100℃，所需熱量為：

[Q]=4.2×150×1 000×50=3.15×107kJ （1）

3.1.1 節煤量。按鍋爐燃煤低位發熱量17030kJ/kg計算，每小時節煤量為：

3.15×107÷17 030kJ/kg=1 849.7kg/h （2）

煤單耗下降，由0.782降至0.534。

3.1.2 效益分析

3.1.2.1 節煤費用。按每年運行300d計，年節煤量為：[188×24×300/1 000=1 353.6]t。原煤價格按400元/t，年節約資金：[1 353.6×400=54]萬元。

3.1.2.2 節藥品費用。除氧器溫提至158℃，熱力除氧取代化學除氧。每月節省聯銨藥品1.5t，費用1.5萬元，一年費用18萬元。

3.2 回收水量

第一，一次水直接進除氧器40t/h，除鹽水少供40t/h。

第二，二次水降溫后經混床處理為除鹽水，二次回水65t/h，折算除鹽水為60t/h（混床處理損耗10%）。

第三，一、二次回水量折算原水為200t/h，月節約原水9萬t，25.2萬元，水單耗降至4～5。

3.3 效益分析

除鹽水單位成本：10元/t。每月按25d計算，年節約費用為：[（40+60）×24×25×12×10=720]萬元。

4 結語

本文在原有基礎上進行系統綜合改造，技術可行，效果明顯，一次投資可常年受益。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家經濟貿易委員會.火力發電廠節水導則：DLT 783—2001[S].北京：中國電力出版社，2001.