气态悬浮焙烧炉烟气余热的回收再利用

（龙口东海氧化铝有限公司，山东 龙口 265713）

氢氧化铝的焙烧是拜耳法生产工艺中最主要的燃料消耗工序，其能耗占氧化铝生产工艺总能耗的10%左右，同时也是最主要的热源损耗工序，焙烧炉排放的烟气温度高达150℃左右，且排放量巨大，约为150000 Nm3/h，通过换热器将焙烧炉排放的烟气进行回收，用于加热生产系统的冷凝水或作为热源可有效的降低生产过程中的能耗从而达到合理利用余热实现节能减排的目的。

1 焙烧炉概述

拜耳法氧化铝生产企业多采用的是丹麦史密斯的气体悬浮焙烧炉技术，该技术于1976年由丹麦史密斯公司开始立项研究并与1978年进行了试验，结果表明物料在焙烧炉内停留1到2秒钟的时间即可将氢氧化铝焙烧成符合要求的氧化铝。之后相继在中国和巴西以及美国得到应用，其工艺过程包括喂料、干燥、预热、焙烧及分离以及最后的除尘和返灰，焙烧及分离是主要部分，焙烧炉内的温度在1150至1200℃之间，氢氧化铝在焙烧炉内经过高温脱水后再与气体分离，气体经过电收尘进行除尘回收附带的氧化铝后的气体含量控制在在50mg/m³以下，并通过排风机由烟囱排放形成焙烧炉的排放烟气，由于经过高温燃烧过的焙烧炉所以排放的烟气中含有的热量非常高合理利用将产生巨大的经济价值和环保价值。

2 焙烧炉烟气再利用的组成

采用水热媒技术回收烟气中的高温余热，再将回收余热后的热媒水通过板式换热器加热需加温的冷凝水或其他工艺介质，之后将放热后的热媒水送至烟气余热换热器再次回收余热升温并进行循环，主要流程包括焙烧炉烟气流程、与烟气换热的热媒循环软水流程、循环软水升温之后与工艺介质的换热流程，各个流程之间主要通过换热器进行不同介质之间的热交换。

3 换热器组成及工作原理

换热器是焙烧炉烟气回收再利用的主要设备，负责将排放的烟气中的热量传递给循环软水其换热效果直接决定了整个预热回收系统的工作效率，在焙烧炉的烟气余热回收改造中多采用径向夹套复合式热管换热器。径向夹套复合式热管换热器是由带有翅片的内管、外管、端盖、吸液芯和充装了用于提高壁温并能够防止管道露点腐蚀的无机混合工质等部件组成。换热器带有翅片的内管、外管和端盖形成一个密闭的空间，并装有有一定量的工作介质和吸液芯，其工作原理是：在静态下，吸液芯内充满了换热介质，当热流体经过外管管壁时，介质吸收了热流体的热量而汽化，并流向内管之后内管外壁受冷凝结将释放的热量传递给流经内管冷流体；介质蒸汽凝结形成液体再回到下部的吸液芯内，再次与外管壁进行换热，然后再次汽化再冷凝，不断进行周期性循环从而实现热量的交换。当高温烟气流经热管时，加热了热管管束，热管内的工作介质吸收热量而汽化，汽化的工作介质在冷凝段又把夹套中的给水加热，介质释放热量后冷凝成为液体，此流程不断地循环进行，使给水不断的被加热。

4 焙烧炉烟气流程热量计算

将焙烧炉的排放的烟气分别引入取热换热器以回收余热后由引风机在原烟囱排出。为调节通过取热换热器的烟气流量可在烟道处均加一旁通烟道并设一道电动蝶阀，烟气从电收尘出口进入换热器与其中的循环软水进行热交换，经过热交换后的烟气热量被循环软水带走温度降至大约110℃。气态悬浮焙烧炉使用的燃料多为天然气，烟气含有的硫非常低几乎可以忽略不计，其露点温度在100℃以下，换热后烟气温度从150℃降至110℃，回收热量数据计算如下：150℃至110℃的烟气定压比热容平均为：1.42KJ/Nm3·K通过计算公式可知烟气温度由150℃降至110℃时可回收的热量为：Qy=140000×1.42×（150-110）×0.97÷3600=2142kw

5 与烟气换热的热媒循环软水流程热量计算

循环软水在余热回收系统中作为加热的载体进行循环利用，循环过程中软水会产生一定的损耗，因此需要定期进行补充以确保循环软水的充足，采用软水作换热的媒介，是由于软化水可有效的防止换热器中的结垢，避免因水垢导致换热效率下降，从而降低运行费用，拜耳法生产工序的蒸发回水以及蒸汽管道疏水或蒸汽冷凝水软水等都可以在烟气余热回收中进行利，通过计算公式可知用于换热的热媒软水水量和加热温度为：

可加热温度Δty=25℃（85℃～110℃）

热媒水量为：VRY=7.71×106×0.95÷(25×960×4.2 1)=72m3/h

6 循环软水升温之后与工艺介质的换热流程及计算公式

氧化铝一般利用烟气中回收的余热加热蒸发工序的低温原液。将低温原液从原液管道中引入到加热器中并在加热器中与经过烟气加温的循环软水再次进行热交换，待原液温度升高后再送回到蒸发工序的闪蒸罐。余热加热10℃～15℃温升的原液量：

回收热量为：58.01×109÷2756÷1000=21044t/a

转化为焓值2756kJ/kg价格为120元/t的0.6MPa蒸汽为：21044×120÷10000＝252万元/年

7 结语

焙烧炉的烟气余热回收再利用的改造所需的投资与后期设备的维护保养费用较低，改造的工作量相对而言夜并不巨大，但企业通过一定的工艺改造即可产生巨大的经济价值，同时也将极大的减轻社会和企业的环保的压力，而随着企业竞争压力的不断加大，社会环保要求的不断提高，企业通过节能降耗减少生产中的浪费也将成为进一步降低氧化铝生产成本、提高企业竞争力的重要手段。