氧化鋁廠生產系統的節能降耗措施

易武平

（貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

近十年來，我國的氧化鋁行業高速發展，全國氧化鋁的產能由2009年的2981萬噸劇增到2019年的8614萬噸[1]。氧化鋁行業作為能耗較高的產業，節能降耗顯得尤為重要。拜耳法生產氧化鋁中能耗的成本大約占氧化鋁產品成本的20%～30%，能耗的高低直接影響到氧化鋁產品的成本，也就關系到氧化鋁生產企業的效益和產品競爭力。

目前一水硬鋁石拜耳法生產氧化鋁的綜合能耗通常在10-13GJ/t-Al2O3，三水鋁石拜耳法生產氧化鋁的綜合能耗通常在8.5-10GJ/t-Al2O3[2]。氧化鋁企業如何進一步降低能耗將是未來氧化鋁技術發展的方向和目標。

1 拜耳法氧化鋁廠的能耗分析

拜耳法氧化鋁廠生產系統的工藝綜合能耗主要由蒸汽、燃料、電、水、壓縮空氣等構成。以中國某氧化鋁廠為例，工藝綜合能耗約為11.72GJ/t-Al2O3，具體指標見表1[3]：

表1 某氧化鋁廠生產能量消耗組成

從上表可以看出，蒸汽耗占能源消耗的60%以上，焙燒爐熱耗占能源消耗的25%以上。因此，如何降低蒸汽和焙燒的熱耗，是降低氧化鋁系統能耗的關鍵。以下介紹一些現在氧化鋁廠生產系統的節能降耗措施。

2 氧化鋁生產系統的節能降耗措施

2.1 溶出工序的節能降耗措施

溶出是氧化鋁生產系統的核心工序，也是氧化鋁生產系統消耗蒸汽最多的工序。一水硬鋁石拜耳法生產氧化鋁系統溶出汽耗一般在1.5～1.7t/t-Al2O3，三水鋁石溶出汽耗一般在0.9-1.1t/t-Al2O3，因此，降低溶出工序的能耗對于全廠的節能降耗來說意義重大。

2.1.1 溶出新蒸汽冷凝水的回收利用

以國內某一水硬鋁石生產氧化鋁廠溶出車間為例，礦漿溶出溫度為265℃，采用275℃高壓新蒸汽加熱，加熱完后的新蒸汽冷凝水溫度在275℃左右，如果此部分水直接回熱電廠，會造成能源的極大浪費[4]。因此，設計在溶出二次汽加熱套管和新蒸汽加熱套管之間增加了一級新蒸汽冷凝水與礦漿的換熱流程，可提高礦漿溫度約6℃～10℃，降溫后的新蒸汽冷凝水再進行閃蒸，將溫度閃蒸至158℃，閃蒸出來的二次汽送至蒸發工序作為加熱新蒸汽使用。

經計算，采用溶出新蒸汽冷凝水回收利用流程后可節約新蒸汽0.13t/t-Al2O3，閃蒸出料的二次汽約0.2t/t-Al2O3，總共可節約新蒸汽約0.33 t/t-Al2O3，按照一個年產100萬噸的氧化鋁廠，新蒸汽價格按100元/t來計算，每年可節約費用為：

100×0.33×100=3300（萬元）

2.1.2 溶出末閃二次汽的回收利用

以國內某一水硬鋁石生產氧化鋁廠溶出車間為例，溶出末閃二次汽的溫度約為106℃～115℃，此部分二次汽若直接進熱水站，將會造成極大浪費。因此，設計考慮用此部分二次汽去加熱脫硅礦漿，能滿足脫硅礦漿的升溫要求。

經計算，采用溶出末閃二次汽回收利用可節約158℃新蒸汽0.25t/t-Al2O3，按照一個年產100萬噸的氧化鋁廠，新蒸汽價格按100元/t來計算，每年可節約費用為：

100×0.25×100=2500（萬元）

2.2 蒸發工序的節能降耗措施

在氧化鋁生產中，蒸發工序也是新蒸汽消耗較多的一個工序。蒸發汽耗一般占到氧化鋁總汽耗的30%～40%，因此，降低蒸發工序的汽耗對于全廠節能降耗來說意義重大。

2.2.1 提高蒸發原液溫度

蒸發原液是分解母液通過板式換熱器與精液換熱后而來，溫度一般在85℃左右，若能提高蒸發原液溫度，可以降低蒸發工序汽耗。以國內某一水硬鋁石生產氧化鋁廠為例，溶出工序新蒸汽冷凝水、分解管式換熱器新蒸汽冷凝水、各工序化清液加熱用新蒸汽冷凝水溫度均約158℃，生產上可將以上部分新蒸汽冷凝水匯集，通過板式換熱器與蒸發原液換熱，可將蒸發原液的溫度提高7℃～10℃，從而降低蒸發工序的汽耗。為了進一步降低蒸發汽耗，可新增一個蒸發原液閃蒸器，將蒸發原液進行閃蒸，閃蒸二次汽送至相應蒸發器作為加熱熱源。這樣可以部分降低新蒸汽的汽耗，降低蒸發的汽水比。

2.2.2 增加蒸發器效數

目前國內氧化鋁企業都是采用多效蒸發流程，中鋁廣西分公司氧化鋁一期工程采用的是五效管式降膜蒸發器，帶三級閃蒸及強制效排鹽蒸發器流程，汽耗為排鹽時≤0.38t/t-水，不排鹽時≤0.33t/t-水。中鋁廣西分公司二期建設引進了法國六效降膜蒸發技術，六效降膜蒸發技術比原來一期的五效降膜蒸發技術更先進、更節能，汽水比可達到0.24左右。山東信發華宇氧化鋁廠將第六期六效蒸發器組改為七效分段蒸發器組，在不改變前六效蒸發器面積、不改變蒸發加熱新蒸汽條件的前提下，通過采用新型分體式七效蒸發器，以及新型布膜器，將蒸發器組的汽水比從0.32降到了0.22。從以上生產企業數據可見，蒸發效數越多，蒸發的汽耗越低。

如果采用七效蒸發，相比較六效蒸發，每噸蒸水量可以節約0.03t新蒸汽，按照一個年產100萬噸的氧化鋁廠，蒸水量360t/h考慮，新蒸汽價格按100元/t來計算，每年可節約費用為：

360×0.03×8760×100=9760800（元）

2.3 焙燒煙氣余熱回收利用的節能降耗措施

在氧化鋁生產中，氫氧化鋁焙燒爐的排放煙氣高達160℃～180℃，煙氣不僅帶走大量熱量、水和部分氧化鋁，而且還會造成環境負荷等問題。以年產100萬噸的氧化鋁廠為例，氫氧化鋁焙燒爐煙氣排放量約為30萬Nm3/h。目前，國內外很多氧化鋁廠都采取了各種各樣的措施盡量回收焙燒爐煙氣余熱，主要是用于加熱生活用水或生產洗滌用水。這種方法只回收了煙氣總熱量的20%左右，仍有大量的熱量尚未得到利用。

采用一種噴淋裝置用低溫循環水作為循環液，來吸收煙氣中的余熱，噴淋后的循環液再通過蒸發器與蒸發原液進行一級或兩級換熱，蒸發原液閃蒸濃縮成蒸發母液。采用此措施可減少蒸發站的蒸發原液量，節約蒸發汽耗。

3 結語

通過對氧化鋁廠生產系統采取各種節能降耗措施，可降低氧化鋁廠的工藝綜合能耗，從而降低氧化鋁產品的生產成本，也就提高了氧化鋁生產企業的效益和產品競爭力。