《氧化铝焙烧炉烟气余热回收与利用方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氧化铝焙烧炉烟气余热回收与利用方案（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、个个个个个个个个个个个个氧化铝焙烧炉烟气余热回收及其利用技术方案*工程有限公司* 、一二0 一二年六月1、概述氢氧化铝焙烧是氧化铝厂生产中的最后一道加工工序，它将分解 过滤所得的氢氧 化铝滤饼，在气 体 悬浮焙烧装置中干燥除去附着水、深度加 热脱除结品水并进行品型 转变生成产品氧化 铝。氢氧化铝的焙烧是氧化 铝生产中非常重要的一个 环节，也是氧化 铝生产过程中耗用热能最大的 工序之一。氢氧化铝的焙烧过程实质是一个脱水的 过程，干基 氢氧化铝中含水为34.6%，再 加上氢氧化铝 表面的附着水3 5%，氢氧化铝焙烧的实质上就是要将 氢氧化铝中约38%的水份全部脱除掉。因此 氢 氧化铝的焙烧过程必然
2、是要消耗大量的能源才能 实现。目前我 们的氢氧化铝焙烧炉所采用的大多是气 态悬浮焙烧炉，该炉型在设计上就已经充分考虑了热能的回收与利用了，用焙 烧好的物料预热冷空气 到约700 C,提高了燃 烧效率，再用 氢氧化铝吸收热烟气的热量，使 氢氧化 铝在进入焙 烧炉装置中 的主炉 时，物料中的大部分水份已经被脱除掉，这样物料在 进入主炉后的主要反 应为品型的转变， 大大缩短了焙 烧时间，也大大地提高了焙 烧炉的热效率，使得目前我 们气态悬 浮焙烧炉的热耗几乎 是 发挥到了极限。尽管如此，我 们的气态悬浮焙烧炉的尾气是含 有大量水蒸气和 热的气体，如果能回 收此尾气中的热能和水实际上就是一个变废为宝的
3、节能工程，它不仅还能最大限度降低氧化铝生产 的综合能耗，降低了氧化 铝的生产 成本，也最大限度 实现了氧化 铝生产的节能减排，对国家和企 业 而言都是非常有益的事。2、焙烧炉基本数据2.1原料原料名称氢氧化铝滤饼原料基本属性附着水8 %温度50C湿密度1400 k /m 3相对密度2.4 （干基）粒度分布：45 (jm v 12%可溶性碱：0.06%2.2产品质量化学成份（）Al2O3Na2OFe2O3SiO298.6v 0.5 v 0.02v0.022.3燃料天然气燃气热值：33858kJ/Nm 3(8100kCal/Nm3)燃气成份：(V% )CH4C2H6n2CO2c3c5 907v1.
4、5v1.5微量2.4烟气的气体组成：(在 150Ch况下的v%）CO2N2O2H2ONaOH4 48.4542.6微量烟气重度：0.865 kg/ Nm3烟气粉尘浓度：W50mg /Nm 3 （折150 C工况下35mg /m3）粉尘粒度：w 15阿3、烟气中的热能下表是*1350 t/d氢氧化铝焙烧炉在额定产量下的单台焙烧炉计算的热量及水的排放数据：焙烧炉理论产量(t/d)1350氢氧化铝下料量(t/h)91焙烧炉单耗K(kCal/kgAI2O3)740焙烧炉用天然气热值(kCal/Nm 3)81003总烟气量(m /h)(150 C下)207176焙烧炉排出总水蒸气量(kg/h)42839
5、烟气含有的总热量(kJ/h)80435958热量折合标准煤(kg/h)2749热量折合标准煤(t/a)(340天/a)22432回收的总水量(t/a)(340天/a)349566烟气中含有的氢铝量(kg/h)7.25烟气中含有的氢铝量(t/a)(340天/a)59(注：烟尘中的含尘浓度按150 工况下35mg / m3计算)从上表可以看出，对就于焙烧炉而言，其排出的热能是相当可观的。如果按焙烧炉94%的运转率 和90%的热能回收率计算，每台焙烧炉每年回收的热能折合成标准煤的计算，为18980t/a，此外，每 年还能回收29.6万吨水资源和56吨氢氧化铝。按目前的*铝业总共6台焙烧炉计算，共 计
6、回收的热能折标准煤113880吨，水178万吨，氢氧化铝336吨。个个个个个个个铝业所处的山西原平地区的标准价以700元/吨、水价按1元/吨、氢氧化铝价格按1000元/吨计算，回收热能及附带回收的的水及氢氧化铝所带来的价 值分别为7,972 万元、178万元、34万元，合计7,972万元因此，如果能回收氢氧化铝焙烧炉烟气中的水和热能并能将其充分利用，对企业来说，无疑将会带来巨大的收益。4、热能回收技术焙烧炉烟气中所含的热能主要来源是 氢氧化铝含的水及燃料燃 烧产生的水的汽化 潜热，它约占 整个焙烧炉烟气热能的97%左右，只有回收潜 热才是我们焙烧炉热能回收的关键。而因显热仅占整个热能的3%，目
7、前行业内采用的显热回收装置回收效率极其有 限，而且由于装 置安装在引风机之前，一旦启用 该装置将会影响引风机的正常工作，而使得焙烧炉不能正常生 产， 严重制约焙烧炉的产能。UROMAY换热器，是现代核动力航母和潜艇的标配产品。它是利用内混式直接换热的原理，用低温度的水与含水蒸气的热烟气直接混合，获得较高温的水，从而回收烟气中的热量及水蒸气，通 过调节功能，热水温度最高可达到95 C。回收的热水可以作为工业使用或用于生 产生活区供暖等用 途。此项技术与氧化铝厂焙烧炉有机 结合，能够充分回收烟气中的热能和水，在大幅降低吨焙 烧产 品综合能耗的同时能回收宝贵的水资源。该系统节能技术极大提高了氧化铝企
8、业的系统运行效率，实 现了国家对氧化铝工业循环经济的计划目标和要求，其节能降耗效果和性价比与当今氧化铝企业其 它节能降耗技 术对标、效能无出其右。UROMAY换热器的使用原理是，低温水 进入换热器，经喷嘴以较高的速度进入换 热腔内，从而在 换热腔内形成一定的负压，产生一定的抽力帮助烟气 进入换热腔内，从而不会在烟道内产生阻力， 影响焙 烧炉引风机的正常工作，对焙烧炉的正常生 产不 产生任何的影响。经换热后含有不凝气体的 热水由热水口排出。5、热能回收流程及控制5.1回收热能及水蒸气的流程来自焙烧炉引风机的烟气经过引风机出口风门进入热能回收装置，同时通过风门的调节，也可以让部分烟气 进入回收装置
9、，其余烟气仍由烟囱排出进入热能回收装置烟气 进入换热器，在进入换热器前设置压力溢流阀，如果烟道 内气体压力升 局，压力阀溢流将自动打开，部分烟气将由 压力阀溢流返回烟囱。来自管网的冷却水由管道引入 换热器，在进入换热器前，设置有过滤器和调压 阀，过滤器过滤水 中的杂质，调压阀以保证进入换热器时水的压力，并设调节阀调节 水的流量以获得我们所需要的热水温 度。烟气与冷却水 进入换热器后进行直接换热，冷却水吸收烟气中的水蒸汽的汽化潜 空水,Y管道送回烟囱，直接 排入大气，不凝气体的主要成份是氮气和氧化碳。其体已所剩无闵OS-中的*整个回收热能系统由冷却水的压力推动，调节阀使用少量 仪表风，仅消耗输送
10、冷 热水的动 能，不再需要其他的能量。运行 费用非常低，维护的费用也非常低，工作量 极少，有极大的投入 产 出比。该装置的冷却水温度在3075 C可调，出水温度在6095 C可调，热能回收效 率在90%以 上。5.2回收热能及水蒸气的控制下图为回收热能PI图整个热能回收系 统检测烟道烟气压力，冷却水的温度、流量，热水的温度及流量。所有的调节阀完全由计算机根据冷却水的温度、流量，热水的温度及流量 进行自动调 节，并可以并 入焙 烧 炉系统的DCS系统，进行监视和控制烟道压力的监测，保证烟气在 进入回收装置 时的烟道的特性与烟气 进入烟囱的烟 道特性一致， 即不改 变引入机的出口特性，从而完全地保
11、 证了回收装置不会 对焙烧 炉的生产产 生任何不利的影 响。通过对冷却水总进口的水量及温度的测定，及 对热水出口的水量及温度的测定，计算机可以 实时地计算出回收装置所回收的烟气中的热能及水的量，并 进行积算，报 表打印等。5.3占地整个热能回收装置占地 仅10 X15米，不包括从焙 烧炉风机出口到装置的烟道占地，该烟道也 可以通 过架空实现。为敞开式 结构，不需要厂房。6、回收热水的水质及其应用6.1热水的水质热能回收装置对冷却水水质无特殊要求。如果冷却水中杂质较多，本装置在 换热器前设置了过滤器，保证杂质不进入换热 器以降低 换热 效果。如果冷却水的硬度较大，那么换热器的内壁容易结垢。本装置
12、针对水的结垢问题，对每台换热 器都设置了酸洗口，对换热器内壁定期进行清洗。当焙烧炉电除尘器跳停时，将有大量的氢氧化铝颗粒进入烟道，此 时来自除尘器 跳停的信号将 传至回收装置的PLC系统，系统将关闭烟气进入热能回收装置的通道，此时含尘烟气将由烟囱排入大 气。*444*-W|w*M4sAasU_cdsidIX-4*wNUJJ*p=lW1CB=ai9m墨易*声*:s_dc:HEDso*对于采用天然气作燃料的焙 烧炉，其烟气成份中主要 为C02、N2、出0、02,可能有少量的氢氧 化铝附着水中带的碱性液体蒸 发逸出，但其量甚微。根据100 C水蒸气 转变成100 C的水所释放的汽 化潜热用冷却水换热
13、50 C需约10倍的比例。因此，用水回收焙 烧炉烟气的热能后其微量的碱将不会 改变冷却水的酸碱度，即是 说假定冷却水的PH值为7时，热能回收装置的热水的PH值的最大波动范 围为7.0 7.1，即近似于中性。热水经装置中的过滤机过滤后，仅有少量的颗粒小于5阿以下的氢氧化铝残留水 中，热水颗粒物 浓度、可溶性气体的浓度均为PPm级别。6.2热水的应用氧化铝生产中，烧结法、赤泥洗涤、平盘洗水都需要大量的热水，而在北方地区的冬季供暖更是 需要巨量的热水，从上面的热能回收装置的热水的水质分析，该热水完 全满足生产及生产的需要，而 且烟气中的水 还将是生产和生活用热水的补水。回收的热水完全可以作为工业使用或用于生产生活区供暖等等。7、经济性分析根据第三 节的热能分析，单台1350t/d氢氧化铝焙烧炉每小时可回收热能约80GJ，折标准煤为2749 kg/h,合计全年回收热能折标准煤22432t/a ,按焙烧炉运转率94%运转，90%的回收率计算， 回收的热能折标煤为18980t/a每台焙烧炉每小时80GJ的热能可将600t水由30 C提高至90 5 C，并回收约40t的水， 640
