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1、2H3年8月 中国有色金属学会第五届学术年会论文集Aug2003我国氧化铝工业的系统节能 顾松青，齐利娟，尹中林 (中国铝业股份有限公司郑州研究院，河南郑州450041)摘要：分析了我国氧化铝工业能耗的现状及其影响能耗的主要因素，指出了系统节能的主要方向和 目标并在此基础上提出了我国氧4tlg工业应子开发应用的系列重大节能技术。 关键词：氧化铝工业； 能耗；折合比；系统节能Systematic Energy Saving in Chinas Alumina IndustryGu Song-qing,Qi Li咖an，Yin Zhonglin(China Aluminum Co，Zhengzho
2、u Research Institute，Zhengzhou，Henan 450041) Abstract：The current situation of power consumptionin Chinas aluminaindustry and major factors affecting the power consumption are discussed in the paperMajor directions and goals for systematic energy saving are proposedOn the basis of this，major signifi
3、cant energy saving technologies are proposed to be developed and applied in Chinas alumina industryKey Words：Alumina industry，Energy consumption，Referring ratio，Systematic energy saving果对降低成本的贡献更大。1我国氧化铝工业的能耗 12国内外氧化铝能耗的比较 11我国氧化铝的工艺能耗状况国内外氧化铝厂的能耗见表1所示。从巾可以看 我国氧化铝企业因其所采用的生产方法不同，其出，与国外相比，国内氧化铝的平均能耗约为
4、国外的 能 耗有很大差别。2001年我国拜耳法氧化铝工艺的能23倍，同时也说明，我国氧化铝工业降低能耗的潜耗约为14 GJtAI：O，烧结法氧化铝工艺的能耗约为力很大。37 GJtAI：O，混联法氧化铝工艺的能耗约为32表l国内外氯化铝厂拖耗比较(中国氧化铝厂为2001年的数据) GJt AI：O，我国氧化铝生产的平均工艺能耗为322中国氧化锚J 国外氧化铝厂 (GJk能h耗O,rJmA能b耗O,) GJtAI：O，。在氧化铝生产成本巾，能源费用约占43，围纯烧结法厂 37希肼圣恺古札厂 14 6中国纯拜耳法J14 澳夫利且E格拉斯通II 43一I 843其巾动力费占27，燃料费占16，而国外
5、氧化铝成巾囤联台法J 32 始同施塔德厂 96 本构成中能源费用仅占16。因此努力降低氧化铝工巾圜平均 32 2西澳四十J I 3 艺能耗，减少能源费用在氧化铝生产成本构成中的比13我国氧化铝工业中的能耗分布和结构 例是提高 我国氧化铝在世界市场上竞争力的关键措施(1)拜耳法工艺的能耗结构及主要耗能工序。表2 之一。为我国不同生产工艺生产氧化铝的能耗分布。可以看 氧化铝生产过程中主要消耗的一次能源有煤和重出，拜耳法氧化铝生产过程中主要的能源介质为蒸汽、 油，二次能源有电、蒸汽、煤气和焦炭。目前我国氧煤气(或重油)、电及焦炭，其中蒸汽约占60，煤 化铝工业所用的二次能源主要来自于煤，煤资源与我
6、气(或重油)约占20，电约占10。蒸汽主要为溶出 国的氧化铝工业息息相关。 与蒸发工序消耗，煤气(或重油)主要消耗在焙烧工 同为一次能源的煤和重油相比，或二次能源与一 序，焦炭主要消耗在石灰煅烧工序。冈此，拜耳法降 次能源相比，在热值相等时，价格差距很远，因而对低能耗的关键在于两个方面，一是降低溶出与蒸发工 成本 的影响也不相同。因此在研究生产方法的能耗的 序的蒸汽消耗，另一方面是降低焙烧工序的油耗或煤同时，不仅应注意该方法中总能耗折合标煤多少，也气消耗。 应该注意所使用能源的单价。单价高的能源的节能效收稿日期：2(】03一07一14218矿业研究与开发会议文集表2不同氧化铝生产工艺中不同能源
7、介质所占的比例 当该工序通过技术进步降低单位能耗而折合比不生，!塑鲨薹盥 塑堕堡 坐生墨!堕型!变。则：f耳沾 一椰一】0-20烧结浊 一20 30 I 2 塑dE!de；-p, (4)联合口、一“l一“1一14 II)反之若只降低折合比，单位物流能耗不变，则 (2)烧结法工艺的能耗结构及主要耗能工序。烧结dEldp,=e, (5)法氧化铝生产过程巾主要的能耗介质为煤、蒸汽、电、 由此可以看出，影响纯拜耳法或纯烧结法氧化铝 重油(或煤气)，其中煤60(烧成煤约30)，蒸 工艺能耗的直接因素为各工序能耗及工序折合比。且 汽 约20，电约12，如表2所示。煤主要消耗在烧 工序单位能耗和工序折合比大
8、的工序对吨氧化铝工艺 成工 序，蒸汽主要消耗在脱硅与蒸发工序，煤气或重 能耗有较大的影响，这是节能技术创新应予主攻的方 油主要消耗在焙烧工序。所以，烧结法节能的重点应 向。对折合比大的工序，单耗节能对总能耗下降的影 该在于减 少烧成工序的煤耗以及蒸发、脱硅工序的蒸 响较明显；对工序能耗大的工序，工序折合比下降对 汽消耗，同时要注意到各个工序的电能消耗。 节能贡献较大。 (3)联合法工艺的能耗结构及主要耗能工序。联合而对于联合法而言，氧化铝工艺能耗E可用下式 法氧化铝生产过程中，流程中无管道化溶出时，主要表示： 的能耗介质为蒸汽、煤、电、焦炭、煤气或 重油，其丘=na+(1一a) (6) 巾 蒸
9、汽约占42，煤约占30，电为14，焦炭为3式中et为联合法中烧结法吨氧化铝能耗，为联，煤气或重油约10(如表2所示)。在联合法生合法中拜耳法吨氧化铝能耗，a为烧结法在联合法中 产中主要耗能工序集中在熟料烧成、蒸发、溶出、脱的产量比例。则：硅与焙烧，其中熟料烧成为20，蒸发约为16，溶 dE=坐t!型L必如+坠!丝!二业出， 出约为15，脱硅为13，焙烧约12。因此，对 抛1 两2 于联合法而言，应该降低熟料烧成的煤耗，降低蒸发、 +坠!垫!二业如 (7) 溶出、脱硅工序的蒸汽消耗，同时还要尽可能降低焙 d口烧工序的能耗。 当日、o及a三者之间无相关关系时：dE=ade,+(1一句d凸+(aeo
10、d,日(8) 2我国氧化铝工业系统节能的方向 当自、口不变时： 21彩响我国氧化铝生产能耗的主要因素 dBada，即dEIde、=a (9)21 1直接冈素 当e、日不变时： 单一生产方法(拜耳法或烧结法)的吨氧化铝工dE=(1一a)de2，即dEde2=l日(10)艺能耗F为： 当B、不变时：庐e，P，(1)d凸汹一eoda，即d口da=-e1一e2O(1 1)由(9)式可以看出如果烧结法比例a较大，烧 式巾日为第i道工序单位物料流的能耗(简称工序单 结法能耗下降则联合法总工艺能耗F就会有较大改 位 能耗)，p为第i道工序处理单位物料流折合吨氧 变；同理，若拜耳法比例(1-a)较大，其工艺节
11、能效 化铝 产量之比(简称工序折合比)。假定各个工序的 果对联合法总能耗E也会有较大影响。同时，如果拜 工序单位能耗及工序折合比之间无任何相关关系，则： 耳法和烧结法的单位能耗不变，且当。降低时，即烧 aB掣de，+掣”结法比例有较大程度降低时，总能耗占也会有较大降低，而且这两种方法的能耗差距越大，降低幅度越大。 c牛，+掣圳因此影响联合法能耗的因素除其中拜耳法和烧结法各工序能耗及工序折合比外，还与烧结法和拜耳当其它工序能耗及折合比不变时，某工序因生产法所占比例有关，烧结法所占比例越少，联合法工艺 变化而产生的能耗变化为： 能耗就越低。烧结法比例较大时，烧结法节能技术对dE=pAe,+e,dp
12、, (3) 联合法总能耗的降低影响较大，反之亦然。212间接因素会议文集 顾松青，等：我国氧化铝-业的系统节能 111 既然影响氧化铝工艺能耗的直接冈素为工序能我国铝土矿品位较低的特点，决定了目前烧结法耗及工序折合比，那么影响这两个直接因素的即为间在中周氧化铝生产巾所占的重要地位。冈为高能耗的 接因素。烧结及脱硅工序的存在，致使烧结法的能耗远高于拜2121影响工序单位能耗B的因素耳法。同样为联合法生产，即使原燃料条件和生产技工序单位能耗e可以南下式计算得到：术基本相同，也会因烧结法所占比例不同，氧化铝工旦塑=L壁逍挂盟壁垒回型j：庄回蝗盟篮量艺能耗会出现很大差别，目前中铝公司的烧结法比例 ，、
13、 ei2 同期内丁序物料(。f疗产品)量L 12 J约占总产量的一半左右，这是导致中铝公司吨氧化铝 南上式可以看出降低工序单位能耗有3个措施，工艺能耗较高的主要因素之一。现有的烧结法系统应 即增加工序回收的能量、增加工序生产合格物料(产 以技改实现节能降耗为主要方向，新建或扩建的氧化 品)量或降低某个时期内工序消耗的总能量。工序消 铝厂应以拜耳法为主。 耗的总能量与许多冈素有关， 诸如燃料利用率、加热 22 2循环效率 面的传热系数、保温措施、工序采 用的设备、设备运循环效率即全流程单位流量的产出率，亦即每m1 转率、工序采用的生产方法以及管理水平等。在氧化 铝酸钠溶液或矿浆最终所获得的氧化铝
14、量，体现了全 铝生产过程中工序回收的能量主要是各种余热，余热 流程的折合比。显而易见，循环效率越高，每立方米 回收得越多，本道工序的能耗就越低。同期内工序所铝酸钠溶液或矿浆所产出的氧化铝量就越多，即折合 产产品越多，损失越少，平均分摊到单位产品的工序 比越低。在消耗总能量一定的情况下，产出氧化铝越 能耗就越低。 多，分摊到单位氧化铝的能耗就越低。同样的道理，2122影响工序折合比P，的因素提高某个工序的产出率，即降低该工序折合比，也相 工序折合比Jp，可由(13)式得出。从式(13)巾应地降低了该工序的能耗。冈此，提高流程中整体的可以看出，降低工序产品产量或增加同期内氧化铝产 循环效率或局部工序的产出率可以成比例地节能。 量 都可以降低折合比。而实际生产巾不可能降低工序 223关键工序的节能 产品产量，只能依靠增加同 期内的氧化铝产量。在生由式(4)、(5)可以看出，对于折合比P，较 产流程、工艺流量确定的情况下，只有提高单位流量
