氧化鋁生產系統余熱綜合回收利用

石進軍

（遵義鋁業股份有限公司，貴州 遵義 563135）

在氧化鋁生產的過程中，溶出、蒸發和焙燒等工序都屬于熱耗工序，通過對這三個工序的乏汽、煙氣、余熱進行回收利用，能夠極大的減少氧化鋁生產系統的能源消耗，起到節約資源的目的。本文通過對氧化鋁生產系統余熱綜合回收利用技術進行分析，提高氧化鋁生產系統的運行效率，減少能源資源的消耗，降低企業生產成本。

1 氧化鋁生產過程實現余熱綜合回收的必要性

氧化鋁生產技術已經逐漸成為制約我國鋁工業持續發展的瓶頸，雖然我國的鋁土資源十分豐富，位居世界第四位，并且具備發展鋁工業的資源優勢。但是由于大多數鋁土礦資源主要為含硅高、較難溶出的水硬鋁石。不能夠直接用于拜耳法生產，并且其中90%的鋁產量都是采用流程工藝復雜的混聯法和燒結法生產，導致工廠的生產效率低下，與發達國家之間差距非常大[1]。

（1）氧化鋁生產直接能耗占比。在運用拜耳法生產氧化鋁時，通常會需要蒸汽電力水、壓縮空氣和燃料共同構成。由于消耗的蒸汽爐煤氣和電力能源資源消耗占據能源總量的90%，并且蒸汽消耗占據總能量的60%以上，燒焙爐的能源資源消耗也明顯高出墊好，所以氧化鋁產業已經成為能源消耗的重災區。

（2）蒸汽能耗分析。由于蒸汽消耗大量的能耗介質并且全廠的蒸汽主要用于溶出礦漿加熱和分解，而在預脫硅礦漿加熱的過程中，也需要消耗大量的蒸汽。溶出工序中蒸汽消耗也是氧化鋁系統最主要的部分[2]。近些年來溶出加熱方式，由于設備的改進與優化，通過運用列管、單套管、多套管的方式能夠提高設備的換熱效率，但是也導致溶出實際汽耗已經接近理論值，所以對溶出工序必須要降低汽耗，這樣才能夠對溶出器余熱進行綜合利用。由于溶出工序的余熱必須要有加熱后通過新蒸汽冷凝水余熱以及稀釋槽閃蒸法及余熱等構成，但是卻并沒有對這兩部分的余熱進行很好的回收利用，導致能源資源浪費非常嚴重。由于氧化鋁生產焙燒工序熱耗占據了整個氧化鋁生產系統的1/3左右，而且目前世界上最大的氧化鋁廠所采用的焙燒技術也以流態化焙燒為主，流態焙燒技術在氧化鋁行業中有三種應用方式，懸浮焙燒爐、流化床循環焙燒爐以及閃速爐。隨著流態化焙燒技術的快速發展，熱耗也不斷下降，流態化焙燒技術發展成熟，使得設備本體的熱耗降低潛力并不高。

2 氧化鋁生產系統余熱回收利用節能的主要措施

（1）溶出系統余熱回收利用節能措施。由于溶出新蒸汽，冷凝水的溫度非常高，所以能夠吸收溶出的余熱。在溶出二次氣加熱和心蒸汽加熱級之間，通過增加新蒸汽冷凝水自蒸發二次蒸汽與礦漿間接換熱，能夠保證礦漿溫度升高，大約為6℃～8℃，凝結之后的蒸汽通過閃蒸降溫減壓送至蒸發，可以形成新的蒸汽，繼續循環使用。

（2）稀釋槽乏汽余熱回收利用。根據溶出工序閃蒸料將進入到稀釋槽的溫度，大約在105℃以上，而且在進入到稀釋槽之后會再一次出現擴容閃蒸的情況，通過利用氣壓冷凝器吸收排入到大氣，很容易造成能源資源浪費以及環境污染等問題。通過利用新型乏汽回收裝置，可以直接將稀釋槽內單蒸發器以及磨機冷凝水罐，自發蒸汽通過處理之后能夠形成全新的熱水，而且利用這種乏汽回收裝置，可以保證乏汽回收效率提高非常明顯。

（3）全場新蒸汽冷凝水余熱回收利用措施。在氧化鋁生產系統過程中，蒸發預脫硅分解管等工序都必須采用新蒸汽作為加熱介質，其中新蒸汽冷凝水的余熱也可以被回收再利用，通過蒸發的新蒸汽冷凝水預脫硅鋅蒸汽冷凝水，分節管換熱器的新蒸汽冷凝水進行匯集能夠與板式換熱器將蒸發原液和新蒸汽冷凝水換熱，保證蒸發原液的溫度明顯提升，減少蒸汽的汽耗。

（4）焙燒系統余熱回收再利用的節能措施。通過對焙燒系統的熱耗進行分析，回收利用氧化鋁的物料余熱以及焙燒煙氣余熱，能夠有效減少焙燒工序，例如通過利用熱電廠鍋爐給水與焙燒高溫物料，在沸騰的冷卻床內進行間接換熱，不僅能夠明顯降低焙燒物料的溫度，而且也可以實現給鍋爐水溫度升溫，保證鍋爐的熱耗量下降。

3 氧化鋁生產系統的廢氣余熱回收裝置設計

氧化鋁生產中廢氣余熱回收以及污染治理裝置，主要包括一個金屬銅體，其內部由金屬隔板上下分格隔板上層屬于低溫介質是下層屬于高溫介質是通過低溫介質式的外壁設有與其相連通的進水口，在高溫介質是外壁上設有相通的進氣口，并且金屬銅體頂部設置與其相通的出水口，而底部則設置凝結水排放口。通過這樣的新型裝置，可以有效解決余熱回收利用，并且對一結構體進行余熱回收存在的結構與不足，提供一種氧化鋁生產蒸汽余熱回收治理的全新裝置。

在氧化鋁生產中，由于蒸汽余熱回收以及治理污染的裝置能夠單獨的進行工作，低溫介質室內的外壁上設有與其相連通的進水口，在高溫介質是外壁設有與其相通的進氣口，而金屬銅體的頂部設置連接的出水口和排放口，這樣能夠保證氧化鋁生產過程中。廢蒸汽的余熱回收效率得到明顯增強。當氧化鋁生產中蒸汽流經高溫介質是并且穿過隔板的熱管傳遞到低溫介質是能夠對熱管進行沖刷，保證熱能向低溫介質傳遞，并且對氧化鋁生產工藝中的赤泥水進行加熱，而氧化鋁生產工藝中泥水可以進入到進水管，并且由熱管加熱從水管中流出，通過降溫廢蒸汽變成低溫凝結水的方式，也能夠凝結水排放的效果，等到整個工藝完成之后，通過利用換熱設備除垢裝置對熱管上的泥垢進行去除，包括除垢刀頭，截軟管，動力裝置等。

從熱力學的角度來看，該軟管能夠具有非常良好的導熱能力，并且能夠實現物體的吸熱放熱，凡是溫度存在差異必然會出現熱傳導現象而熱傳遞的方式中，熱傳導最快熱管就是通過利用蒸發制冷的方法，保證熱管兩端的溫度差異較大，通常來說熱管必須包括管殼，吸液芯和端蓋共同構成而且利用導熱介質液體沸點低容易揮發的特點，也能夠為熱管另一端的蒸發端快速傳熱，當熱管一端受熱時，毛細管中的液體也會迅速蒸發，在微小的壓力下向另外一端。流入可以大量快速的釋放熱量，并且重新凝結成為液體，液體會沿著多孔材料以及毛系力量的作用下流回蒸發段，通過這樣的如此循環，能夠保證熱量由一端傳至另一端，進行快速的熱循環。

4 結論

在氧化鋁生產系統中溶出蒸發以及焙燒等所有的工序環節，都能夠產生大量的余熱，通過對這些余熱進行回收再利用，也能夠保證鋁業企業的生產得到降低。