氧化鋁高壓溶出工序熱能消耗及節能措施

蔣 干

（中國鋁業股份有限公司廣西分公司氧化鋁廠，廣西 百色 531400）

氧化鋁在生產中能源損耗相對較多，尤其是在使用堿法生產氧化鋁時，會因為蒸汽設備導致能耗的不斷增加，而高壓溶出作為蒸汽設備使用中較為重要的一種形式，因受到設計、安裝、材料及運行等方面的影響，很容易導致溶出率降低，不僅影響最終氧化鋁的產量，還會帶來較大的熱能損耗。為此，需要對高壓溶出系統實施優化處理，在保證溶出率的同時，降低能源損耗，提高氧化鋁產量和質量。

1 溫度對氧化鋁生產的影響

氧化鋁在生產過程中需要實行高壓加溫，但加溫后的氧化鋁中含有的元素會發生不同程度的化學反應，產生化學沉淀物，這些沉淀物一旦大量附著在容器設備表面，會直接影響容器設備的熱傳遞性能，進而影響溶出反應效果[1]。

2 影響氧化鋁冶煉效率的因素

2.1 蒸汽壓力與溫度不符

要想提升氧化鋁冶煉效率，降低能源損耗，就需要對蒸汽壓力和溫度予以科學控制，注重兩者的適宜性，這樣才能發揮出蒸汽機的性能，提升氧化鋁生產效率。溫度是影響氧化鋁生產的主要原因，據現有數據可知，氧化鋁生產中，溫度每升高10℃左右，氧化鋁的生產效率會加快近一倍的速度。在高壓溶出中，要求氧化鋁生產的蒸汽壓力控制在5.6MPa～6MPa之間，溫度控制在275℃～285℃之間，如果超過或達不到規定的生產標準，就會出現能源損耗問題，進而降低生產效率，加大損失的形成。

2.2 料位未達標

在冶煉過程中，礦漿的中斷會導致料位下降，無法達到規范標準要求，并伴隨著一系列危險問題的產生。首先，料位下降會使礦漿在加熱過程中無法按照原定要求進入到加熱管束中，這使得加熱管束在運行中產生較大磨損力，造成破裂危險的產生，降低使用安全。其次，高壓加熱過程中，由于受熱不均，使得加熱管束內外壓強發生較大的變化，當壓強過大時，會直接引起加熱管束爆裂問題，造成爆炸事故。最后，料位下降使礦漿與蒸汽接觸面逐漸縮小，加熱時間會相對減少，在溫度不變的情況下，蒸汽含量會有所增加，這不僅降低了生產效率，也會帶來資源與能源的大量損耗。

為此，在氧化鋁冶煉生產過程中，有必要對溫度與壓力值實行科學管控，從而在保證設備系統正常運轉的前提下，降低資源浪費，提高溶出率，保證生產效率，幫助企業獲得更大的經濟效益。

2.3 攪拌裝置運行異常

攪拌裝置在運行中如果出現問題，如磨損嚴重、損壞故障等，會縮小礦漿與蒸汽的解除面積，造成氧化鋁生產中出現受熱不均或溫度不達標的情況，進而降低生產效率。

因此，要對攪拌裝置的運行情況進行掌握，并采取合理的加固處理措施，如利用實心部分替換攪拌設備中的空心部分等，維護攪拌設備的安全運轉，避免故障問題的發生，提升養護率與生產效率。

2.4 管道結疤

間接加熱、管道內外部加熱過程中很容易出現結疤情況。這是因為在生產過程中，由于酸洗時間較長，料漿在加熱和傳輸過程中依附在管道表面，且長時間得不到有效清洗，最終產生結疤現象。結疤問題的出現會降低管道的熱傳導系數，減弱溫度供應效果，進而造成較大的汽耗問題。據實際檢測數據可知，1mm左右的結疤會使熱傳導效率降低約一半以上。因此，需要對管道結疤實施有效清理。定期開展清洗工作，做好酸洗處理，避免管道發生結疤問題。對于一些結疤較為嚴重的管道，可通過高壓水酸洗等方式予以處理，提高管道熱傳導性能。

2.5 加熱冷凝水堆積

對于間接加熱溶出罐，經常會存在冷凝水堆積過多的情況，這會影響蒸汽與料漿的接觸，縮小接觸面積，降低蒸汽加熱效果，最終阻礙氧化鋁生產作業的進行。為此，需要定期實施冷凝水疏水處理，改進管道的運行質量，確保冶煉溫度要求在規定標準范圍內。為讓冷凝水及時排出，可在排放管道增加旁路調節閥，當自動疏水閥故障時，可以通過調節閥排放冷凝水。日常維護中，要對冷凝水水位計實行檢查，及時校驗，保證指示準確可靠。

2.6 不凝結氣體排放不及時

溶出罐內存在的不凝結氣體如果不能及時排除，會導致罐內壓力不斷增加，對料位帶來較大壓力，而料位的降低則會直接導致加熱管束無法安全運轉，增加生產過程中的安全隱患，另外，間接溶出罐內，不凝結氣體排出的不及時會直接影響換熱效果，縮小料漿與蒸汽換熱面積，縮短料漿的停留時間，從而影響加熱溫度，一方面降低生產效率，另一方面直接威脅管道設施的使用安全，增加設備零部件間的摩擦阻力，使得故障頻發。且低料位運行，也容易產生罐體的振動、晃動，造成泄漏。所以設備運行過程中，務必根據溶出罐壓力、出料溫度，料位等參數及時實行調整，定期排放不凝結氣體。

2.7 不合理操作

在系統操作過程中，工作人員不能對相應參數或操作方式的變化予以及時調整和優化，操作過程中未按照規范要求步驟進行，設備檢修和維護工作不及時，破損零部件或設備在長時間磨損下未得到及時更換和處理，這些問題都會導致生產過程中存在較大的熱能損耗，進而影響氧化鋁生產效率。

系統運行中，要求工作人員認真落實崗位責任制，開展日常巡檢，發現設備隱患應及時處理，停車、悶罐，以免造成蒸汽浪費：設立嚴格合理的獎懲機制，對溶出工序主要消耗的參數實行考核、獎勵，充分調動職工的積極性。

2.8 閃蒸發器排氣帶料

閃蒸發器蒸后會以二次蒸汽作為主要熱源，實現溶出罐漿料的預熱處理，在這一過程中，很容易因節流孔板磨損嚴重或脫漏、末級閃蒸發器結晶、溶出罐破損等問題，出現二次蒸汽帶料的情況，進而降低二次蒸汽量的使用效果，造成較大的熱能損耗。

3 氧化鋁溶出機組的節能措施

3.1 合理規劃溶出機組檢修計劃，保證溶出機組的使用效率

溶出機組使用的合理性與否會直接關系到氧化鋁的產量高低，為此需要對溶出機組實行科學管控，減少故障問題的產生，達到氧化鋁生產目標。這就要求工作人員結合實際情況制定科學合理的檢修計劃，對溶出機組展開定期檢查與維護，降低故障問題的產生。同時，通過改造必要工藝和設備，優化技術指標等措施，來提高機組運轉率，降低熱能的消耗。

在檢修過程中，如果發現泄漏較為嚴重的溶出管束，要及時予以更換和處理，避免換熱不均、管道堵塞等問題的產生。同時還要做好日常清洗工作，增大管束應用率，優化生產水平。

3.2 做好沖洗工作，注重溶出罐的傳熱性

溶出罐應按照每3個月為一個周期，實施一次清洗作業，并以每4年為一個周期，完成溶出罐的更換，對更換的溶出罐實行檢查，合格后方可應用到生產作業中。再者，對蒸汽系統的閥門展開檢查，保證關閉嚴密性，調節閥開關的靈活、可靠。且增大運行中的進料量，加大蒸汽、料漿接觸面積，從而提高蒸汽利用率，減少熱能消耗。

3.3 改進工藝流程

工作人員需做好系統流程的檢查、梳理、更新與優化作業，及時找出存在的泄漏位置，并加以改進。做好攪拌設備日常檢修工作，合理把控溫度與蒸汽壓力的變化，確保其在規定范圍內，做好管道清洗，以改善熱傳導性能，降低能耗，增加溶出率，保證氧化鋁的產量。

4 結語

針對氧化鋁生產中存在的能耗問題，重點要加大對蒸汽壓力與溫度的管控，解決溫度不均、壓力不均衡等問題的成因，從而改進氧化鋁生產效率，確保其滿足現今生活及生產中對氧化鋁的各項需求。