氧化铝焙烧炉烟气余热回收解决方案的实例分析

段立林中电投山西铝业有限公司

氧化铝焙烧炉烟气余热回收解决方案的实例分析

段立林
中电投山西铝业有限公司

气态悬浮焙烧炉是氧化铝焙烧技术的主要设备，在使用过程中，因热量用率低，排放温度高等问题，均不符合现代社会的可持续化发展，原因两点，第一，温室气体排放大气，容易造成大气污染；第二，余热具有很大的利用价值，可进行二次利用，将其直接排放，会造成大量的资源浪费。不管从哪种角度来看，都会影响到现代企业的发展。如何减少余热烟气的排放成为了现代企业发展的重心。

氧化铝焙烧炉；烟气余热回收；热管道利用；余热回收

目前在使用氧化铝焙烧设备中，气态悬浮焙烧装置，是主要的使用装置之一，高功率，低投入是被广泛应用的根本所在，但是在使用过程中，过多的热量未利用即被排放到大气中，这就极大的影响了公司企业在成本的投资，下面我们针对如何利用余热重回收技术进行分析讨论。

一、烟气余热资源概括

就目前烟气余热的普遍认知，则以回收热效应为主，而在气态悬浮煅烧中，其热回收利用率比较低下，且排放烟气的余热温度过高，会影响到企业自身成本的增加。就某氧化铝气态悬浮焙烧炉每年排放温室气体高温排放标准来看，1350t/d的产出水平，则每年排放余热烟气，则相当于1800t煤炭燃烧放热，相当于140万元的资源浪费。而在利用相应的余热回收装置后，可将这些余热进行发电，则可有效减轻企业用电紧张和资源投资浪费。如在不改变生产工艺的前提下进行修整，那么回收余热生产，则成为首选。原因就在于新流程工艺，需要对整体企业设备进行跟新换代，那么所产生的费用投资，则将大大加重企业自身的运营成本，虽然修整了对资源的利用规划，但是在另一方面，也影响了自身对市场经济的把握。岁在长远利益上有所增益，但是短期收益管理上，仍不理想。

所以在考虑工艺改进的前提下，进行高温气体处理，则可将大量的余热进行回收，举例来说，105℃烟气的平均定压比热容约为1430j/（m3·k），二人若从160℃降低到105℃，则能有效释放7.4* 106kj/h的能量。如换算成燃煤，那么其经济效益则相当可观。

二、热管式换热器的使用

在进行余热回收装置的使用过程中，现在应用最广的以热管式换热器为主，其主要原因就在于这种回收装置，可将热气中的高品位余热进行有效吸收利用，是悬浮焙烧的热气中9%左右的热进行转换，在增添了尾气处理后，也能更好的实现低污染气体的使用，在这个装置的使用过程中，对经济效益的提升，有责显著意义。

2.1.热交换的系统流程

热交换系统的主要流程分类为给水预热器、径向夹套热管换热器、流程回路、混水器以及温度调控系统。在高于65℃的蒸汽进行给水后，总管经加压泵以及气动阀等，就会负责给压，并促进其径向吸收热，经预热处理后，根据阀门来进行径向夹套热管换热，并保证径向夹套热管管理，通过阀门来控制进入气体量，并调控气动换热器的水文，并最终将热水按照流量送到客户使用端口。在温度调控系统方面，主要根据数显温度传感器上的显示数据来完成数控，并根据流程回路的传感使用流程来确定烟气使用，调控气动阀闸口有效监控，除此之外，应设置排污阀以及排空放气阀，保证系统在停运后将内部的废气进行排空处理。

2.2.换热器结构特点

换热器的结构特点在于外表面和热管内的换热处理，烟气以竖直方向流过热管，而热管灌输的外表面才完成热交换，那么子啊热管内的气体就会辉县液化，而这也将会为冷凝段带来一定影响，会影响到工程生产的滞后，若不处理好管道内杂质，则会引起堵管，并致使液管内出现饱和平衡失调。在进行管道内合理设计过程中，通过对热管管束管壁护理，进而避免腐蚀问题出现，提高设备使用寿命的同时保证了生产的正常进行。

2.3.输送烟道改造

在对原有生产系统进行改造的过程中，首先要了解到在旁通管和换热器之间的设备是起到气压调节作用的，也是保证整体系统安全生产的根本所在，通过对生产的基本要求，可为整体的生产提供安全保障。所以输送旁通烟道改造则是在进行原有系统改建的根本所在。

2.4.换热系统阻力计算

在对整体的烟气余热回收系统进行力学计算中，针对弯头、阀门等进行局部阻力计算，并将其数据和热交换设备进行计算，通过换算阻力来达到系统内阻力的最优化，并将气压控制在可调控范围之内，这样可延长管道系统的使用年限。

2.5.余热回收装置

水热工艺：此工艺以水作为换热媒介，对低温烟气进行余热回收，并通过水余热进行入口温度调控，提高烟气接触换热表面温度，放置水蒸气比例过大导致管道产生腐蚀。

低温烟气换热设备选择：在对烟气换热器进行选择中，根据余热资源进行设计，并通过径向夹套热管换热器来完成内部高温防腐蚀，通过无机混合物的高防腐材料保证换热装备的使用寿命。

低阻力内部结构：换热其内部的流速控制，应达到烟气的阻力降低目的，并保证烟气的流通阻力在420Pa以下。

防腐材料选择：在选用防腐蚀材料中，应选择耐酸露点4ND钢来完成，确保使用过程中，可保障使用效果。

多点空气声波除灰：压缩空气作为主要的工作介质来完成除灰，为工作环境提供了有效的安全生产效益，并为后续生产提供了保证。

总结

在使用投产后的余热回收效果上来看，节约加热平台，为企业节省了大量的温水供应用热，每年为企业节约资金100多万元，而初步投资800万，预计8年内回收成本，从长远意义来看，效果显著。根据现有标准来进行计算，相当于每年节约了1800t的优质煤炭。在运行费用方面，循环水泵的使用电耗，约为2万元/a，而压缩空气耗电则为2.3万元/a，维护修理费用2.5万元/a，合计运行费用为6.8万元/a。本次改建的好处就在于，减少了二氧化碳排放量同时，有效控制了二氧化硫等酸性气体的排放，一方面完成了批量生产硫酸，另一方面完成了余热回收。

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