氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)研究

楊 棟，彭 繪，李作華

（南山鋁業(yè)股份有限公司印尼項目部，山東 龍口 265713）

有關(guān)節(jié)能減排的世界性研究工作開始于20世紀90年代。通過世界范圍內(nèi)第一次能源危機的爆發(fā)，使全球各國深刻認識到一個事實，即合理利用能源既關(guān)乎企業(yè)產(chǎn)品利潤空間，也關(guān)乎國家經(jīng)濟安全[1]。國內(nèi)一般工業(yè)企業(yè)在節(jié)能減排上的工作是伴隨我國工業(yè)體系的成立而逐步發(fā)展得來的。自20世紀90年代末，隨著中國計劃經(jīng)濟與統(tǒng)銷統(tǒng)購政策的結(jié)束、國企改革的持續(xù)性深入，國內(nèi)在節(jié)能減排方面的研究相應地也得以發(fā)展[2]。特別是進入21世紀以后，能源資源緊張，生態(tài)惡化嚴重，多省市的地方企業(yè)在節(jié)能減排上得到了政府鼓勵與扶持，其節(jié)能減排工作于多個領(lǐng)域獲得了一定的成績。氧化鋁工業(yè)作為中國有色金屬冶金領(lǐng)域的重要組成部分，對其生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及到的節(jié)能降耗技術(shù)進行一系列研究也是當今工業(yè)實現(xiàn)生態(tài)環(huán)保目標的重點。

1 氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)

1.1 確定能耗等級數(shù)值

能耗等級指標的確定，必須符合現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)實際狀況，根據(jù)GB/T91782中對產(chǎn)品單位產(chǎn)量及其能源損耗定額規(guī)劃的要求，能源在損耗定額上必須是最近兩年內(nèi)全國范圍同行業(yè)能耗等級指標的均值與指定系數(shù)的乘積而獲得的，具體系數(shù)需要按照行業(yè)發(fā)展前景、數(shù)據(jù)采集規(guī)模以及其他狀況來確定，新建等級的取值必須取國內(nèi)領(lǐng)先水平，參考指標的平均數(shù)完成指標確定，目標級取值需要取世界領(lǐng)先水平。

相關(guān)氧化鋁廠提供的單位產(chǎn)品能耗等級指標的確定在實際應用過程中存在一系列的問題：一是，有相當一部分數(shù)目的企業(yè)展現(xiàn)的具體系數(shù)并不完整，無法對標準數(shù)值進行統(tǒng)一對比；二是，絕大多數(shù)的企業(yè)在制備氧化鋁儀器上主要以蒸發(fā)器為主，在提供蒸發(fā)器損耗數(shù)據(jù)的時候，無法完全遵照蒸發(fā)器的類別和規(guī)格進行分類處理；三是，存在極個別企業(yè)提供的應用設備屬于異常生產(chǎn)數(shù)據(jù)或為未達標數(shù)據(jù)，在具體應用上存在很大隱患風險；以上這三種情況下采集的數(shù)據(jù)在對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析時并不列入考慮之中，按照對數(shù)據(jù)的整合分析和統(tǒng)計企業(yè)的設施預裝水平，最終確定氧化鋁生產(chǎn)的專門能耗等級數(shù)值。

1.2 取消或減小燒結(jié)法種分

取消或減小燒結(jié)法種分有利于進一步深化氧化鋁在實際生產(chǎn)中對硅的脫氧，燒結(jié)法提供的溶液需要對硅的脫氧進行連續(xù)碳分以便氧化鋁的產(chǎn)出。這一環(huán)節(jié)的主要目的是為了借助燒結(jié)法的碳分步驟使其分解率達到百分之九十五以上，這在一定程度上大大提高了燒結(jié)法種分的分解率，并有利于氧化鋁的優(yōu)化析出，提高燒結(jié)法種分的總循環(huán)率。燒結(jié)法種分脫硅需要的溶液可以代替以相對應的化學洗液或分解母溶液，進而實現(xiàn)拜耳、燒結(jié)兩大體系在母液溶質(zhì)上的彼此交換，有助于排除有機物對氧化鋁生產(chǎn)所造成的不利影響。

1.3 引進氫氧化鋁平盤過濾機

過濾液一般只會在平盤系統(tǒng)內(nèi)作為稀釋溶液灌入濃縮槽內(nèi)，將氫氧化鋁原料漿液內(nèi)含有的苛性堿從1829l/m3稀釋到2019l/m3。過濾液內(nèi)含有的苛性堿含量為4590l/m3，每一臺氫氧化鋁平盤過濾機的過濾液析出產(chǎn)量為80m3/h，兩臺氫氧化鋁平盤過濾機一共洗出160m3/h，基本上足以滿足氫氧化鋁立盤過濾機對稀釋溶液濃度的實際要求。氫氧化鋁立盤過濾機在經(jīng)過洗滌之后，選擇將氫氧化鋁稀釋得到的原料漿液置入立盤內(nèi)，且置入氫氧化鋁平盤過濾機內(nèi)氫氧化鋁原料漿液的苛性堿不會超過81929l/m3，如此一來能夠在一定意義上確保氫氧化鋁平盤過濾機的產(chǎn)出效果，同時平盤中新水進入量(或回水)有180m3/h，不會使?jié)饪s槽內(nèi)發(fā)生無限溢流，具體會按照固含物含量的多少進行機動操作。氫氧化鋁平盤過濾機的引進，很大程度上會降低工作人員的勞動強度和勞動時間，即使此舉尚處在初期試驗階段，可其在產(chǎn)出方面的優(yōu)勢以及在節(jié)能降耗上的優(yōu)勢已然表現(xiàn)出來；引進氫氧化鋁平盤過濾機以前，經(jīng)過洗滌后的氫氧化鋁水分含量在19%左右，經(jīng)過氫氧化鋁平盤過濾機洗滌后的氫氧化鋁水分含量在10%上下浮動，氫氧化鋁水分大概降低了9%左右，每年能夠減少由氫氧化鋁循環(huán)帶進焙燒爐內(nèi)的水量將近43000t，通過節(jié)省油耗實現(xiàn)經(jīng)濟效益提高490多萬元。

1.4 間接加熱連續(xù)脫硅

原脫硅環(huán)節(jié)主要是為了便于蒸汽直接加熱實現(xiàn)持續(xù)性實施，因為蒸汽和原料之間是可以直接碰觸的，這樣一來不僅增加蒸汽損耗量，且當蒸汽冷卻后進入原料內(nèi)，會在一定程度上增加流程進水量，為操作的執(zhí)行帶來諸多不便，大大提高了操作的困難程度，同時又降低了設備產(chǎn)出效果。一九九五年初試運行間接加熱連續(xù)脫硅，按照規(guī)定每天測定蒸汽耗損量達500t～600t。

如此一來不僅僅節(jié)省了蒸汽，同時極大程度上減輕了工人的勞動強度，并且由于最終冷凝水不易于進入原料內(nèi)，客觀程度上還有效濃縮了相反原料成分，去除了操作過程中的部分水含量。

1.5 控制生產(chǎn)工藝用水

在溶液的實際洗滌過程中，因為水的溫度偏低，就會導致氫氧化鋁在附著堿上的指標過高，因而技術(shù)人員必須加大用水量，對洗滌使用的熱水槽進行升級優(yōu)化，將兩個熱水槽改為一槽與一槽相接，其中某一個水槽留待備用，確保洗滌過程中熱水槽始終保持恒定水位，提高蒸汽利用率，同時對熱水槽水位、溫度、水速、用量進行實時控測和匯報，如此就可以在確保氫氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的同時，盡最大限度地降低洗滌過程所用水量。以2臺氫氧化鋁平盤過濾機為操作設備，對氫氧化鋁進行洗滌分離，在生產(chǎn)過程中因為用水量過多，附著堿指標一般設定為0.01～0.037，遠遠小于標準指標0.073。使得洗滌用水量降為08.sm3/h，每噸氫氧化鋁大概減少生產(chǎn)用水0.2噸。

1.6 立盤液封

在氧化鋁廠的生產(chǎn)立盤中，每一臺氫氧化鋁立盤過濾機均設置2～3臺液封泵頭，彼此之間擁有屬于自己的獨立液封，液封槽、真空泵和過濾機之間均以匹配對應的方式進行工作。立盤液封經(jīng)過改造以后，通過母液槽外面的掛壁式過濾液封槽進行初級過濾工作，之后再去掉獨立液封槽及其匹配液封泵、液封管道口，干燥區(qū)受到液封管和過濾區(qū)的影響，會直接與受液總管過濾口進行合并。這次優(yōu)化后，氧化鋁的生產(chǎn)流程進一步被簡化，在提高設備工作效率的同時，利用立盤過濾機開啟/關(guān)閉液封泵，有利于用電量的降低。根據(jù)每年立盤運轉(zhuǎn)率大概在65%左右浮動來計算的話，液封泵關(guān)閉后的電量總負荷共計791kW，每年節(jié)省電能497萬kW·h，實現(xiàn)了節(jié)能降耗目標。

2 實驗與效果分析

為了更加清楚、具體的看出本文設計的氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)的實際效果，特與傳統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)進行對比，對其節(jié)能降耗效率的大小進行比較。

2.1 實驗準備

為保證試驗的準確性，將兩種節(jié)能降耗方法置于相同的試驗參數(shù)之中，進行節(jié)能降耗能力的測試。

2.2 實驗結(jié)果分析

試驗過程中，通過兩種不同的節(jié)能降耗方法同時在相同環(huán)境中進行工作，分析其節(jié)能降耗能力的變化。實驗效果對比圖1所示。

圖1 實驗效果對比圖

實驗結(jié)果表明，本文提出的氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)研究相比于傳統(tǒng)氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗技術(shù)，可以最大限度地提高對資源的利用率，進而提高其節(jié)能降耗能力，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)保。

3 結(jié)束語

對氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)進行分析，依托生態(tài)環(huán)保的社會背景，根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)要求，對節(jié)能降耗技術(shù)進行優(yōu)化。實踐表明，本文設計的氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)具備極高的有效性。希望本文設計優(yōu)化的氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)可以為以后有關(guān)氧化鋁安全生產(chǎn)以及環(huán)境保護提供一定的理論依據(jù)。