氧化铝厂生产系统的节能降耗措施

易武平

（贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）

近十年来，我国的氧化铝行业高速发展，全国氧化铝的产能由2009年的2981万吨剧增到2019年的8614万吨[1]。氧化铝行业作为能耗较高的产业，节能降耗显得尤为重要。拜耳法生产氧化铝中能耗的成本大约占氧化铝产品成本的20%～30%，能耗的高低直接影响到氧化铝产品的成本，也就关系到氧化铝生产企业的效益和产品竞争力。

目前一水硬铝石拜耳法生产氧化铝的综合能耗通常在10-13GJ/t-Al2O3，三水铝石拜耳法生产氧化铝的综合能耗通常在8.5-10GJ/t-Al2O3[2]。氧化铝企业如何进一步降低能耗将是未来氧化铝技术发展的方向和目标。

1 拜耳法氧化铝厂的能耗分析

拜耳法氧化铝厂生产系统的工艺综合能耗主要由蒸汽、燃料、电、水、压缩空气等构成。以中国某氧化铝厂为例，工艺综合能耗约为11.72GJ/t-Al2O3，具体指标见表1[3]：

表1 某氧化铝厂生产能量消耗组成

从上表可以看出，蒸汽耗占能源消耗的60%以上，焙烧炉热耗占能源消耗的25%以上。因此，如何降低蒸汽和焙烧的热耗，是降低氧化铝系统能耗的关键。以下介绍一些现在氧化铝厂生产系统的节能降耗措施。

2 氧化铝生产系统的节能降耗措施

2.1 溶出工序的节能降耗措施

溶出是氧化铝生产系统的核心工序，也是氧化铝生产系统消耗蒸汽最多的工序。一水硬铝石拜耳法生产氧化铝系统溶出汽耗一般在1.5～1.7t/t-Al2O3，三水铝石溶出汽耗一般在0.9-1.1t/t-Al2O3，因此，降低溶出工序的能耗对于全厂的节能降耗来说意义重大。

2.1.1 溶出新蒸汽冷凝水的回收利用

以国内某一水硬铝石生产氧化铝厂溶出车间为例，矿浆溶出温度为265℃，采用275℃高压新蒸汽加热，加热完后的新蒸汽冷凝水温度在275℃左右，如果此部分水直接回热电厂，会造成能源的极大浪费[4]。因此，设计在溶出二次汽加热套管和新蒸汽加热套管之间增加了一级新蒸汽冷凝水与矿浆的换热流程，可提高矿浆温度约6℃～10℃，降温后的新蒸汽冷凝水再进行闪蒸，将温度闪蒸至158℃，闪蒸出来的二次汽送至蒸发工序作为加热新蒸汽使用。

经计算，采用溶出新蒸汽冷凝水回收利用流程后可节约新蒸汽0.13t/t-Al2O3，闪蒸出料的二次汽约0.2t/t-Al2O3，总共可节约新蒸汽约0.33 t/t-Al2O3，按照一个年产100万吨的氧化铝厂，新蒸汽价格按100元/t来计算，每年可节约费用为：

100×0.33×100=3300（万元）

2.1.2 溶出末闪二次汽的回收利用

以国内某一水硬铝石生产氧化铝厂溶出车间为例，溶出末闪二次汽的温度约为106℃～115℃，此部分二次汽若直接进热水站，将会造成极大浪费。因此，设计考虑用此部分二次汽去加热脱硅矿浆，能满足脱硅矿浆的升温要求。

经计算，采用溶出末闪二次汽回收利用可节约158℃新蒸汽0.25t/t-Al2O3，按照一个年产100万吨的氧化铝厂，新蒸汽价格按100元/t来计算，每年可节约费用为：

100×0.25×100=2500（万元）

2.2 蒸发工序的节能降耗措施

在氧化铝生产中，蒸发工序也是新蒸汽消耗较多的一个工序。蒸发汽耗一般占到氧化铝总汽耗的30%～40%，因此，降低蒸发工序的汽耗对于全厂节能降耗来说意义重大。

2.2.1 提高蒸发原液温度

蒸发原液是分解母液通过板式换热器与精液换热后而来，温度一般在85℃左右，若能提高蒸发原液温度，可以降低蒸发工序汽耗。以国内某一水硬铝石生产氧化铝厂为例，溶出工序新蒸汽冷凝水、分解管式换热器新蒸汽冷凝水、各工序化清液加热用新蒸汽冷凝水温度均约158℃，生产上可将以上部分新蒸汽冷凝水汇集，通过板式换热器与蒸发原液换热，可将蒸发原液的温度提高7℃～10℃，从而降低蒸发工序的汽耗。为了进一步降低蒸发汽耗，可新增一个蒸发原液闪蒸器，将蒸发原液进行闪蒸，闪蒸二次汽送至相应蒸发器作为加热热源。这样可以部分降低新蒸汽的汽耗，降低蒸发的汽水比。

2.2.2 增加蒸发器效数

目前国内氧化铝企业都是采用多效蒸发流程，中铝广西分公司氧化铝一期工程采用的是五效管式降膜蒸发器，带三级闪蒸及强制效排盐蒸发器流程，汽耗为排盐时≤0.38t/t-水，不排盐时≤0.33t/t-水。中铝广西分公司二期建设引进了法国六效降膜蒸发技术，六效降膜蒸发技术比原来一期的五效降膜蒸发技术更先进、更节能，汽水比可达到0.24左右。山东信发华宇氧化铝厂将第六期六效蒸发器组改为七效分段蒸发器组，在不改变前六效蒸发器面积、不改变蒸发加热新蒸汽条件的前提下，通过采用新型分体式七效蒸发器，以及新型布膜器，将蒸发器组的汽水比从0.32降到了0.22。从以上生产企业数据可见，蒸发效数越多，蒸发的汽耗越低。

如果采用七效蒸发，相比较六效蒸发，每吨蒸水量可以节约0.03t新蒸汽，按照一个年产100万吨的氧化铝厂，蒸水量360t/h考虑，新蒸汽价格按100元/t来计算，每年可节约费用为：

360×0.03×8760×100=9760800（元）

2.3 焙烧烟气余热回收利用的节能降耗措施

在氧化铝生产中，氢氧化铝焙烧炉的排放烟气高达160℃～180℃，烟气不仅带走大量热量、水和部分氧化铝，而且还会造成环境负荷等问题。以年产100万吨的氧化铝厂为例，氢氧化铝焙烧炉烟气排放量约为30万Nm3/h。目前，国内外很多氧化铝厂都采取了各种各样的措施尽量回收焙烧炉烟气余热，主要是用于加热生活用水或生产洗涤用水。这种方法只回收了烟气总热量的20%左右，仍有大量的热量尚未得到利用。

采用一种喷淋装置用低温循环水作为循环液，来吸收烟气中的余热，喷淋后的循环液再通过蒸发器与蒸发原液进行一级或两级换热，蒸发原液闪蒸浓缩成蒸发母液。采用此措施可减少蒸发站的蒸发原液量，节约蒸发汽耗。

3 结语

通过对氧化铝厂生产系统采取各种节能降耗措施，可降低氧化铝厂的工艺综合能耗，从而降低氧化铝产品的生产成本，也就提高了氧化铝生产企业的效益和产品竞争力。