义翔铝业节能技术改造的探究与实施

庞二中

（河南能源化工集团义煤公司义翔铝业，河南 三门峡 472000）

1 改造前的研究与探索

1.1 氧化铝系统回水与除盐水换热节能改造前生产状况及能耗情况

1.1.1 生产状况的分析与研究

氧化铝系统回水包括新蒸汽冷凝水和蒸发二次水，回水量在160t/h左右，由于窜料、加热器管束破裂等原因，回水中钠离子和硅酸根离子含量超标，无法直接进入除氧器，需重新进行水处理后才可与除盐水一起进除氧器再利用。氧化铝回水温度较高（95℃左右），须降温后才能进行处理，而除盐水温度低，除氧器提温困难，锅炉煤耗居高不下［1］。一种介质急需降温至30℃左右进行处理，另一种介质需不断升温，利用一种氧化铝厂常用的换热设备——板式换热器就可以解决两种介质的热交换问题。

1.1.2 能耗情况

氧化铝系统回水不合格，而且回水温度高无法进行水处理，回水利用率极低造成义翔铝业用水单耗高达10t/t-AO。除氧器温度低仅有100℃左右，造成锅炉能耗高，此项改造前（即2011年）义翔铝业煤耗为652kg/t-AO。

1.2 低压加热器系统节能改造前生产状况及能耗情况

1.2.1 生产状况的分析与研究

义翔铝业增加板式换热器后，除盐水温由30℃上升到了70～85℃，除氧器温度也基本能达到130℃左右，但是除氧器设计温度为158℃，义翔铝业还远没有达到，除氧器温度低造成除盐水中溶解氧含量高，锅炉蒸发管氧腐蚀严重，已经多次出现蒸发管破裂的现象。如何进一步提高除氧器温度成为义翔铝业急需解决的问题。进除氧器的除盐水温度经过板式换热器加热后最高可以达到85℃，与其进行有效热交换的介质我厂只有低压蒸汽（170℃，0.6Mpa），确定了介质之后，根据介质的特性，我们选择低压加热器作为换热设备。

1.2.2 能耗情况

2012年初增加板式换热器提高了除盐水温度，除氧器温度也得到一定提高，煤耗较2011年有所下降，锅炉煤单耗为604kg/t-AO。

2 节能改造的实施

2.1 氧化铝系统回水加热除盐水节能改造

2.1.1 板式换热器的结构和工作原理

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3～5倍，占地面积为管式换热器的1/3，热回收率可高达90%以上。板式换热器的缺点是工作温度≤200℃、不适用于易堵塞介质，胶垫密封处易泄露，义翔铝业板式换热器热交换介质为软化水和蒸馏水，温度不超过150℃，且不易结垢，因此完全不用考虑其缺点所造成的影响。义翔铝业选用6台板式换热器，进行二级热交换，板式换热器换热面积为140m2。

2.1.2 系统描述

利用板式换热器回收氧化铝回水热能的节能改造项目，主要目的是将回水温度降至30～37℃，满足化学水处理需要，同时尽可能提高除盐水温度。为达到这两个目标，义翔铝业将回水经过二级冷却，一级冷却与除盐水进行热交换，二级冷却利用循环水降温。

2.2 低压加热器二次加热除盐水节能改造

2.2.1 低压加热器结构和工作原理

低压加热器的作用是利用在汽轮机内做过部分功的低压蒸汽，抽至加热器内加热除盐水，提高水的温度，降低了能源损失，提高了热力系统的循环效率。其结构采用直立管板式加热器，加热器的受热面一般是由黄铜管或无缝钢管构成的直管束或U形管束组成的。被加热的水从上部进水管进入分隔开的水室一侧，再流入U形管束中，U形管在加热器的蒸汽空间，吸收加热蒸汽的热量，由管壁传递给管内流动的水，被加热的水经过加热器出口水室流出。义翔铝业增加两台低压加热器，其型号为JD110。

图1 低压加热器外形图

2.2.2 系统描述

本项节能改造新增两台低压加热器，两台低压加热器串联使用，经过板式换热的除盐水先通过1#低压加热器与全厂低压管网蒸汽进行热交换，再通过2#低压加热器与新低压蒸汽进行热交换后进除氧器进行加热。两台低压加热器投入使用后，除盐水由80℃攀升至110℃以上，除氧器温度也达到了160℃，除氧器温度的进一步提高，使得水中溶解氧大幅下降，对锅炉蒸发管的氧腐蚀也会有很大程度的缓解，同时降低了热能需要，节约了锅炉煤。另外，低加系统的投用使得低压新蒸汽消耗量增加10t左右，发电机负荷可增加1000kW/h，这样每吨蒸汽煤耗量得到降低，而发电量得到了大幅提高。

图2 低加系统流程示意图

3 结语

2012年义翔铝业在节能方面多措并举，通过上述节能改造，煤单耗在12年冬季供暖以前控制在了515kg/t-AO以下，水单耗下降了4.5m3/t-AO，全年锅炉煤用量较往年减少了3万t。另外，通过增加低压加热器和冬季供暖用气，发电机负荷提高，2012年发电量较11年增加近1700万kW/h，发电收入增加600余万元，2012年第四季度用电单位成本降至190元/t-AO，具体能耗对比见表3.1。

表1 改造前后能耗对比表

［1］朱建军.合理利用蒸发回水降低生产过程能耗［J］.有色冶金节能，2004（3）：13.