论溶出余热回收降低汽耗的措施赵新涛.doc

论溶出余热回收, 降低汽耗方法
赵新涛
香江万机铝业有限企业 河南 洛阳 471000

摘要 因为孔板直径选择不合理, 造成闪蒸压力分布不平衡, 末级闪蒸压力较高, 大量乏汽随矿浆进入稀释槽, 排入大气中。因为热水泵出口管道结疤严重, 造成热水送不出去, 水冷器注入大坝回水时流量过大热水槽就会冒槽, 严重受到注水限制, 影响了加注水量沉降洗水因为溶出送水量过低, 需要增加循环水补水, 但循环水温度只有24度左右, 要立刻补入新蒸汽提升热水温度, 来满足洗水量。

关键词 : 溶出汽耗; 热量散失; 余热回收; 降低汽耗

在拜尔法生产氧化铝中, 高压蒸汽消耗占溶出总成本80%以上, 而其中一部分蒸汽因为多种路径散失, 得不到充足利用, 造成蒸汽无须要消耗, 增加溶出成本。而在蒸汽全部没有须要消耗中, 余热散失是不可避免、 但却能够采取方法部分回收。所以余热回收对降低蒸汽消耗起到关键性作用, 也对节能减排含有重大现实意义。
1 拜耳法溶出步骤介绍
本厂采取拜耳法生产氧化铝, 其中溶出工艺采取十级预热、 十级闪蒸、 压煮器带机械搅拌间接加热高压溶出技术, 其中溶出矿浆预热前采取单套管预热器, 被来自对应闪蒸槽二次蒸汽把约85℃矿浆预热至160℃, 送进预热压煮器中被来自对应闪蒸槽二次汽预热到220℃; 继而进入加热压煮器被来自热电厂高压新蒸汽加热至260℃, 然后到保温压煮器停留45-60分钟, 进行溶出反应。然后, 由末级压煮器出料, 进入闪蒸槽, 经过节流孔板控制, 对料浆降温降压, 同时, 料浆降温降压所产生二次蒸汽用与加热与其相对应单管预热器和预热段压煮器。末级闪蒸槽料浆温度在135℃左右, 再经过沉降洗液稀释作用, 最终进入停留罐, 进行深度脱硅, 溶出工序完成。具体步骤以下图所表示:

矿浆

溶出反应段压煮器

Ra101

Ra110
Ra109
Ra108
Ra107
Ra106
Rd102
Rd101
Ra102

Ra103

Ra104

Ra105

Nt
106
Nt
107
Nt
104
Nt
103
Nt
102
Nt
101
Nt
105
Nt
109
Nt
108
Nt
110

稀释
注: 蒸汽管线
矿浆管线

2 蒸汽散失关键路径
蒸汽散失路径有很多, 现有设备选择不妥、 维护保养不充足原因, 也有些人为操作失误、 调整滞后原因。比如, 在设备投产早期, 假如闪蒸孔板尺寸选择不适宜、 压煮器加热管束结疤清理不立刻、 单套管清洗不根本等, 会造成溶出矿浆预热温度低, 为了提升反应温度, 不得不增加新蒸汽通入量, 则不仅造成溶出汽耗高, 而且造成闪蒸槽压力高, 末级闪蒸出料温度高, 二次蒸汽产出量少, 从而使热回收率降低。
另外, 因为本厂溶出水冷器(利用汽、 水对流来实现余热回收设备之一)回收余热时, 加入是赤泥大坝回水, 而大坝回水总含有一定氧化铝、 氧化钠, 和其她杂质, 所以, 当回水受热至80度以上就会产生结疤, 附于管道内壁和水冷器槽壁, 严重时会发生堵塞, 不仅造成沉降洗水不足, 更降低了汽、 水热交换量, 使余热散失。
所以, 经过经验积累和实际分析, 我们总结了溶出余热散失几点路径, 具体以下:
2.1如前文所述, 假如闪蒸孔板尺寸选择不合理, 造成闪蒸压力分布不平衡, 末级闪蒸压力较高, 二次汽产出量不足, 而大量乏汽随矿浆进入稀释槽, 排入大气, 造成热量散失。
2.2因为水冷器及热水泵管道结疤严重, 造成汽、 水换人不充足, 热水送不出去, 水冷器注入大坝回水时, 流量过大热水槽就会冒槽, 严重受到注水限制, 影响了加注水量。
2.3、 沉降洗涤赤泥时, 需用热水, 假如溶出送水量过低, 则需要增加循环水补水, 但循环水温度只有24度左右, 要立刻补入新蒸汽提升热水温度, 来满足洗水量, 造成新蒸汽额外消耗。
3 余热回收方法
经过多年来探索与尝试, 我们对闪蒸孔板直径进行数次试验, 又改造了喷头与孔板连接方法, 增加了闪蒸末级乏汽出口通往水冷器管道, 同时我们又尝试十一级闪蒸效果, 增大了溶出送沉降热水管径, 经过一系列方法, 溶出乏汽大量回收, 提升了赤泥洗水温度、 增大了热水量, 满足了沉降用水, 节省了新蒸汽对沉降热水站用量。下面对溶出矿浆散失及采取方法具体分析。
3.1改变孔板直径, 平衡闪蒸压力, 确保热回收率: 我们对闪蒸孔板进行探索试验, 对闪蒸压力、 液位进行有效控制。首先我们采取十一级闪蒸来降低闪蒸压力, 提升预热温度, 降低热损失。再者我们对闪蒸孔板进行调整, 对第四、 五、 六、 七级孔板依据现场实际情况进行变动。
调整前后压力统计如表:
闪蒸器代号
首级
第2级
第3级
第4级
第5级
第6级
第7级
第8级
第9级
末级
调整前压力（bar）
28.4
22.3
17.4
13.6
11
8.5
6.3
4.7
2.9
1.7
调整后压力（bar）
23.9
18.7
14.1
10.7
7.3
4.9
3.3
2
1.2
0.6

3.2对闪蒸末级蒸汽出口进行改造进入水冷器Nc201, 将末级二次汽用于加热水冷器或扩容槽注水, 这么闪蒸末级乏汽能够被充足利用, 又使闪蒸末级热量释放出来, 便于闪蒸操作, 优化了指标。同时能使送到沉降水冷器下水温度得到提升, 使乏汽资源得到合理利用。

3.3改变热水泵出口管径, 降低沉降热水槽通蒸汽量, 满足沉降用水。（经过溶出废酸送沉降管道改造）

因为溶出热水送沉降洗水管道内径为150mm, 不能满足沉降用水, 沉降车间要利用新蒸汽对冷水进行加热方能处理用热水问题, 为了确保沉降用水, 溶出车间对送沉降赤泥洗水管道增加到内径为250mm, 而且利用管架闲置管道, 不再给企业增加费用, 大大减轻了沉降用热水负担, 给企业节省了生产成本费用。
四 经济效益评定
因为上述方法实施, 闪蒸末级乏汽进水冷器改造材料及人工3000元, 热水泵出口管道改造材料利用管架闲置管道, 人工5万元, 闪蒸孔板为检修备件费用不计入技改费用, 三项总投资不足5.5万元。但乏汽回收后加热废水温度有原来80度上升至90度, 确保了沉降用水, 热水槽停止了新蒸汽加热, 即每小时节省了8吨蒸汽, 前后相抵, 整年可节省蒸汽7万吨, 节省生产成本840万元。
五 总结
溶出汽耗高是多方面原因造成, 错综复杂, 而余热回收则是降低汽耗最直接最有效方法。经过本厂生产实践证实, 只要方法适当、 操作合理, 溶出余热大部分是能够立刻回收利用, 从而实现汽耗成本降低。我们相信, 只要在生产技术管理上努力克服不利原因, 采取部分行之有效方法, 提升溶出余热回收, 降低新蒸汽消耗是可行, 效益是显著, 是一项非常有益工作。
六 感谢
本人从事氧化铝行业时间较短, 对溶出工艺也知之有限, 所以, 在本文撰写过程中, 得到了香江万机氧化铝有限企业总工程师金立业先生、 生产部潘加裕部长、 苏旭部长、 溶出车间邓晨主任大力支持, 她们经过自己多年工作经验, 对溶出工序蒸汽消耗、 热量散失、 余热回收等方面给予我具体而耐心指导, 填补了我不足, 我在这里对她们表示真挚感谢。
同时, 本文完成也离不开车间各位同仁鼎力相助, 她们主动参与并帮助我, 提供工艺、 设备、 蒸汽消耗等各方面数据与信息, 使我能够完成科学分析、 严谨论证、 得出部分浅薄结论, 我对她们也表示衷心谢意。
七 参考文件
[1] 杨重愚, 氧化铝生产工艺学, 冶金工业出版社, 1986
[2] H.U.叶列明, 氧化铝生产过程及设备(中译本), 冶金工业出版社, 1989
[3] 邱竹贤, 铝冶金物理化学, 上海科学技术出版社, 1990
[4]郭万里, 氧化铝制取工, 山西人民出版社,