【技术】氧化铝熟料烧成窑烟气余热利用技术研究与应用

2.3 烟气余热利用流程

充分考虑烟气温度较低、烟气含硫量较高、烟气中含易与水反应结疤的粉尘量较高等特点，结合熟料烧成窑生产工艺，确定烟气余热利用方案为：在不改变原有系统工艺流程的基础上，于引风机出口与烟囱之间的水平烟道上增设径向夹套热管换热器，以软水作为热媒，控制软水入口温度，回收低温烟气显热，加热蒸发原液和氧化铝片区洗澡水，降低蒸汽消耗。为了防止烟道内积灰，将烟气先通过旋风除尘和电收尘，减少烟气含尘量，烟气含尘量降为平均浓度值约为247mg/m3;同时调整换热器内迎风面平均烟气流速为10.3m/s，实现换热器的自清灰和防磨损效果。

2.4 换热器系统工艺流程

换热器系统是实现余热利用的关键，将换热器系统设置为三个功能系统：烟气取热系统、水热媒循环系统、原液和洗澡水加热系统。烟气取热系统由径向夹套热管换热器、进出口烟温传感器、进出口烟气负压传感器组成;水热媒循环系统由循环热水泵、缓冲补水槽、管道、阀门、进出口水温传感器、进出口压力传感器、流量计等组成;原液和洗澡水加热系统由原液加热器、生活水增压泵、洗澡水循环输送泵、管道、阀门、进出口温度传感器、进出口压力传感器等组成。

2.4.1 烟气流程

引风机出口200℃左右的烟气进入径向夹套热管换热器与循环软水进行热交换，烟气放热后烟气温度降至150℃左右(露点以上)，引入原烟囱排放。

2.4.2 水热媒流程

9 5℃左右软水首先经热水循环泵升压进入径向夹套热管换热器，与烟气进行热交换，软水获得热量温度升高到125℃，再进入原液换热器，将热量传给蒸发原液，原液温度升高到85℃左右进入原液槽备用，循环软水继续进入洗澡水加热器(原液加热器与洗澡水加热器串联)，进一步将热量传给洗澡水，放热后温度降至95℃左右进入缓冲补水槽，然后经循环热水泵输送至径向夹套热管换热器与烟气进行热交换，如此循环。软水在系统中作为加热载体循环使用，其中的损耗将通过缓冲补水槽由蒸发回水补充。采用软水作热媒，可有效防止换热器的结垢，提高系统的运行效率，降低系统的运行费用。

2.4.3 原液流程

低温原液从一分解进入三蒸发原液槽的DN400母管旁通引入原液加热器，与水热媒换热升温后，通过原液泵输送至三蒸发原液槽或五蒸发原液槽。考虑到原液在加热器内结疤及生活水的结垢，须定期清除，原液和洗澡水加热器可考虑一备一用，且原液走管程，原液换热器设有除垢装置。

2.4.4 洗澡水流程

生活用水从生活用水母管经增压泵引入热水槽备用，通过热水槽上的液位计确定生活用水的引入量;热水槽中的备用冷水经洗澡水循环泵送入洗澡水加热器循环加热，当热水槽中的水温达到洗澡水需要的温度后，停止循环加热，此时洗澡水循环泵切换为洗澡水输送泵，向各澡堂输送热洗澡水。

3 熟料烧成窑烟气余热利用效果

3.1 年回收能量

(1)全年有效回收的能量折算为标准煤4299 tce/a。

(2)年新增功率、控制电源电耗能量：-1×(55+45+11+4+2×37+2)×24×300=-1.38×106kWh;-1.38×106×3600=-4.97×109kJ/a;-1.38×106×0.404÷1000=-558tce/a。

(3)扣除消耗回收的能量：4299-558=3741tce/a。

3.2 经济效益

回收能量按标准蒸汽折算(蒸汽按1 2 0元/t计算)：45242×120÷10000=543万元/a;

运行设备电费：-1.38×106×0.6÷10000=-83万元/a;

考虑设备维护费用：14万元/a;

年经济效益：(543-83-14)×0.85=446×0.85=379万元/a(取有效系数为0.85)。

3.3 环境效益与社会效益

减少CO2排放量：4299×2.18=9372 t/a;

减少SO2的排放量：4299×0.0678=291 t/a。

4 结论

中铝贵州分公司积极开展熟料烧成窑烟气余热利用技术研究，探索出将氧化铝熟料烧成窑烟气余热用于加热蒸发原液热源及氧化铝片区澡堂用热水技术，2012年投入运行，3年来该系统运行稳定可靠，年利用烟气余热12.6×1010kJ/a，节约燃煤3741tce/a;创经济效益379万元/a，减少温室气体CO2排放量9372t/a，减少SO2的排放量291t/a，实现经济效益、环境效益、社会效益协调发展。烟气余热回收不仅节约能源、保护环境，且为公司“十二五”节能减排目标的实现做出积极贡献，对铝工业企业实施节能减排起到借鉴和参考作用。