氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統

摘?要：文章中介紹一種氧化鋁熟料窯的煙氣水回收系統，通過換熱作用使氧化鋁熟料窯的尾部煙氣降溫，從而使煙氣中的水分冷凝出來進行回收利用，安全性以及自動化和智能化程度高，能夠減少工業生產中的水資源使用量，提高水資源利用效率，同時，能夠通過降低所排放的熟料窯煙氣中的水分含量減少對環境的污染，并且能夠減少用于排放熟料窯煙囪的煙氣沉淀以及灰堵現象，有利于爐窯的長期穩定運行。

關鍵詞：氧化鋁熟料窯;煙氣水回收;換熱;減少污染

一、 引言

在氧化鋁熟料窯生產工藝中，一般熟料窯出口的煙氣溫度在180～200℃左右，含水率高達40%左右。通常情況下，這些攜帶大量水分的煙氣，先經過熟料窯主抽風機增壓，再進入后續的除塵設備，煙氣溫度降至180℃左右，最后通過煙囪對大氣排放。

如上所述，雖然氧化鋁熟料窯的煙氣熱值比較低，熱量回收的意義不大，但氧化鋁熟料窯煙氣中所含有的大量水汽隨著煙氣排放到大氣中，由于煙氣量比較大，排放的水汽量也比較大，尤其在北方一些缺水地區，這樣的排放，導致水資源的極大浪費。并且煙氣中含有一定量SO2，直接排放，煙氣中的SO2與蒸汽凝結水結合形成弱酸或中強酸，對周圍環境造成污染。同時，隨著氧化鋁熟料窯運行年限的增加，煙氣中的凝結水與熟料粉塵會結合形成鋁硅等礦物結疤，會在煙囪底部沉淀，造成了嚴重灰堵現象，影響煙囪的抽力，不利于系統排煙，更不利于爐窯的長期運行，增加系統檢修次數。

近年來，我國資源環境約束日趨強化，節能減排形勢嚴峻，回收余熱、降低能耗對我國實現節能減排發展戰略具有重要的現實意義，隨著國家節能減排要求的不斷嚴格，對氧化鋁熟料窯煙氣中的水進行回收再利用，勢在必行。

二、 氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統工藝

我們采用換熱的方式將煙氣的溫度降低，使煙氣中的水汽冷卻變成液態水冷凝下來，收集起來后，進行處理，并循環利用，具體實施如下圖所示。

氧化鋁熟料窯的煙氣經過除塵后，進入煙氣水回收系統的熱管換熱器熱側，同時，空氣鼓風機將冷空氣鼓入熱管換熱器的冷側與煙氣進行換熱，降低煙氣的溫度，使其冷卻至100～110℃左右，使煙氣溫度低于其露點溫度，這時煙氣中的蒸汽變成液態水，冷凝出來，通過換熱器下部的集水槽進行收集，冷卻后的煙氣由引風機增壓后回到原有煙道，并通過煙囪排放。加熱后的空氣由于其熱值較低，利用意義不大，直接排入大氣。

當氧化鋁熟料窯系統正常工作后，首先開啟空氣鼓風機，將冷空氣鼓入熱管換熱器冷側;再開啟換熱器進口蝶閥和換熱器出口蝶閥，打開煙氣引風機，同時關閉原煙道切斷閥，使煙氣通過熱管換熱器，進行降溫，將煙氣中的水冷凝出來。

另外，系統配置自動控制系統，通過采集煙氣經過熱管換熱器后的溫度參數，調節空氣鼓風機的轉速，調節空氣流量，控制換熱，達到對煙氣溫降的精確控制。

當煙氣水回收系統停車或者出現故障時，開啟原煙道切斷閥，關停引風機，同時關閉換熱器進口蝶閥，換熱器出口蝶閥，使煙氣經過原來的煙道進行排煙，保證熟料窯的正常運行。這些都可以通過煙氣水回收系統配套的自控系統實現，達到閥門之間的聯鎖，保證系統的安全運行。

從換熱器底部收集到的水，可以通過蒸發或者冷卻后水處理的方式，回到廠區熱水槽，實現其循環利用。

三、 技術特點

1. 為了保證主煙氣系統的安全運行，采用了熱管換熱器，熱管使熱量源源不斷地從熱側傳到冷側，并且使冷熱側完全隔離，不會因為單根或多根熱管的損壞而串風。同時，增加了煙氣引風機，保證煙氣不會因為阻力增加而達不到良好的排放效果。

2. 系統中空氣鼓風機采用變頻控制，可根據氧化鋁熟料窯的生產負荷變化來調節冷側空氣流量，從而控制換熱量，控制不同生產負荷下的煙氣溫降。

3. 采用原煙道切斷閥、換熱器進口蝶閥、換熱器出口蝶閥，使得氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統作為原煙氣系統的旁路，便于煙氣系統之間的快速切換，保證主生產工藝的安全。

四、 方案示例

以某鋁廠2#熟料窯為例，熟料窯產生的煙氣量約為1450000Nm3/h，電除塵出口煙氣平均溫度為178℃，煙氣成分（體積百分數）如下表。

經過煙氣水回收系統，使得煙氣中85%左右的水冷凝出來，進行回收利用。按氧化鋁熟料窯全年運行8000小時計算，每年回收水量約330萬噸。

五、 結論

綜上所述，氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統，不但可以減少了水汽排放，減少了浪費和污染，同時，也有效降低煙氣系統的灰堵概率，提高了氧化鋁熟料窯煙氣系統運行的安全性，除此之外，它還具有較好的經濟價值。

參考文獻：

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[2]霍光云.余熱回收[M].天津：天津科學技術出版社，1985.

[3]莊駿，張紅.熱管技術及其工程應用[M].北京：化學工業出版社.

作者簡介：黃海波，南京旭正工程技術有限公司。