氧化铝生产系统余热综合回收利用

石进军

（遵义铝业股份有限公司，贵州 遵义 563135）

在氧化铝生产的过程中，溶出、蒸发和焙烧等工序都属于热耗工序，通过对这三个工序的乏汽、烟气、余热进行回收利用，能够极大的减少氧化铝生产系统的能源消耗，起到节约资源的目的。本文通过对氧化铝生产系统余热综合回收利用技术进行分析，提高氧化铝生产系统的运行效率，减少能源资源的消耗，降低企业生产成本。

1 氧化铝生产过程实现余热综合回收的必要性

氧化铝生产技术已经逐渐成为制约我国铝工业持续发展的瓶颈，虽然我国的铝土资源十分丰富，位居世界第四位，并且具备发展铝工业的资源优势。但是由于大多数铝土矿资源主要为含硅高、较难溶出的水硬铝石。不能够直接用于拜耳法生产，并且其中90%的铝产量都是采用流程工艺复杂的混联法和烧结法生产，导致工厂的生产效率低下，与发达国家之间差距非常大[1]。

（1）氧化铝生产直接能耗占比。在运用拜耳法生产氧化铝时，通常会需要蒸汽电力水、压缩空气和燃料共同构成。由于消耗的蒸汽炉煤气和电力能源资源消耗占据能源总量的90%，并且蒸汽消耗占据总能量的60%以上，烧焙炉的能源资源消耗也明显高出垫好，所以氧化铝产业已经成为能源消耗的重灾区。

（2）蒸汽能耗分析。由于蒸汽消耗大量的能耗介质并且全厂的蒸汽主要用于溶出矿浆加热和分解，而在预脱硅矿浆加热的过程中，也需要消耗大量的蒸汽。溶出工序中蒸汽消耗也是氧化铝系统最主要的部分[2]。近些年来溶出加热方式，由于设备的改进与优化，通过运用列管、单套管、多套管的方式能够提高设备的换热效率，但是也导致溶出实际汽耗已经接近理论值，所以对溶出工序必须要降低汽耗，这样才能够对溶出器余热进行综合利用。由于溶出工序的余热必须要有加热后通过新蒸汽冷凝水余热以及稀释槽闪蒸法及余热等构成，但是却并没有对这两部分的余热进行很好的回收利用，导致能源资源浪费非常严重。由于氧化铝生产焙烧工序热耗占据了整个氧化铝生产系统的1/3左右，而且目前世界上最大的氧化铝厂所采用的焙烧技术也以流态化焙烧为主，流态焙烧技术在氧化铝行业中有三种应用方式，悬浮焙烧炉、流化床循环焙烧炉以及闪速炉。随着流态化焙烧技术的快速发展，热耗也不断下降，流态化焙烧技术发展成熟，使得设备本体的热耗降低潜力并不高。

2 氧化铝生产系统余热回收利用节能的主要措施

（1）溶出系统余热回收利用节能措施。由于溶出新蒸汽，冷凝水的温度非常高，所以能够吸收溶出的余热。在溶出二次气加热和心蒸汽加热级之间，通过增加新蒸汽冷凝水自蒸发二次蒸汽与矿浆间接换热，能够保证矿浆温度升高，大约为6℃～8℃，凝结之后的蒸汽通过闪蒸降温减压送至蒸发，可以形成新的蒸汽，继续循环使用。

（2）稀释槽乏汽余热回收利用。根据溶出工序闪蒸料将进入到稀释槽的温度，大约在105℃以上，而且在进入到稀释槽之后会再一次出现扩容闪蒸的情况，通过利用气压冷凝器吸收排入到大气，很容易造成能源资源浪费以及环境污染等问题。通过利用新型乏汽回收装置，可以直接将稀释槽内单蒸发器以及磨机冷凝水罐，自发蒸汽通过处理之后能够形成全新的热水，而且利用这种乏汽回收装置，可以保证乏汽回收效率提高非常明显。

（3）全场新蒸汽冷凝水余热回收利用措施。在氧化铝生产系统过程中，蒸发预脱硅分解管等工序都必须采用新蒸汽作为加热介质，其中新蒸汽冷凝水的余热也可以被回收再利用，通过蒸发的新蒸汽冷凝水预脱硅锌蒸汽冷凝水，分节管换热器的新蒸汽冷凝水进行汇集能够与板式换热器将蒸发原液和新蒸汽冷凝水换热，保证蒸发原液的温度明显提升，减少蒸汽的汽耗。

（4）焙烧系统余热回收再利用的节能措施。通过对焙烧系统的热耗进行分析，回收利用氧化铝的物料余热以及焙烧烟气余热，能够有效减少焙烧工序，例如通过利用热电厂锅炉给水与焙烧高温物料，在沸腾的冷却床内进行间接换热，不仅能够明显降低焙烧物料的温度，而且也可以实现给锅炉水温度升温，保证锅炉的热耗量下降。

3 氧化铝生产系统的废气余热回收装置设计

氧化铝生产中废气余热回收以及污染治理装置，主要包括一个金属铜体，其内部由金属隔板上下分格隔板上层属于低温介质是下层属于高温介质是通过低温介质式的外壁设有与其相连通的进水口，在高温介质是外壁上设有相通的进气口，并且金属铜体顶部设置与其相通的出水口，而底部则设置凝结水排放口。通过这样的新型装置，可以有效解决余热回收利用，并且对一结构体进行余热回收存在的结构与不足，提供一种氧化铝生产蒸汽余热回收治理的全新装置。

在氧化铝生产中，由于蒸汽余热回收以及治理污染的装置能够单独的进行工作，低温介质室内的外壁上设有与其相连通的进水口，在高温介质是外壁设有与其相通的进气口，而金属铜体的顶部设置连接的出水口和排放口，这样能够保证氧化铝生产过程中。废蒸汽的余热回收效率得到明显增强。当氧化铝生产中蒸汽流经高温介质是并且穿过隔板的热管传递到低温介质是能够对热管进行冲刷，保证热能向低温介质传递，并且对氧化铝生产工艺中的赤泥水进行加热，而氧化铝生产工艺中泥水可以进入到进水管，并且由热管加热从水管中流出，通过降温废蒸汽变成低温凝结水的方式，也能够凝结水排放的效果，等到整个工艺完成之后，通过利用换热设备除垢装置对热管上的泥垢进行去除，包括除垢刀头，截软管，动力装置等。

从热力学的角度来看，该软管能够具有非常良好的导热能力，并且能够实现物体的吸热放热，凡是温度存在差异必然会出现热传导现象而热传递的方式中，热传导最快热管就是通过利用蒸发制冷的方法，保证热管两端的温度差异较大，通常来说热管必须包括管壳，吸液芯和端盖共同构成而且利用导热介质液体沸点低容易挥发的特点，也能够为热管另一端的蒸发端快速传热，当热管一端受热时，毛细管中的液体也会迅速蒸发，在微小的压力下向另外一端。流入可以大量快速的释放热量，并且重新凝结成为液体，液体会沿着多孔材料以及毛系力量的作用下流回蒸发段，通过这样的如此循环，能够保证热量由一端传至另一端，进行快速的热循环。

4 结论

在氧化铝生产系统中溶出蒸发以及焙烧等所有的工序环节，都能够产生大量的余热，通过对这些余热进行回收再利用，也能够保证铝业企业的生产得到降低。