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中铝山西分公司低温烟气余热直接回收技术实现资源最大利用

  企业的发展贵在科技创新,而创新的目的在于创效和资源的最大利用和生产过程的环保优化。中铝山西分公司在氧化铝生产流程和环保生产的科技研发中,坚持不懈地挖掘资源的最大利用和环保不断优化,针对有较大可回收余热潜力的焙烧炉外排烟气,进行了余热回收技术自主研发,通过两年多的反复科学论证、分析、半工业试验、4#焙烧炉的工业生产应用,成功地研制出适宜焙烧炉余热回收及工业推广的“低温烟气与水直接热交换装置”,开发了适用于现有生产方式的余热回收工艺,研发了一整套适宜的工艺操作条件及工艺控制技术,填补了低温烟气余热直接回收的国内技术空白。就目前中铝山西分公司4#焙烧炉烟气余热回收的实际运行情况看,年烟气余热可回收热量202871718720kJ ,折合标准煤6933.41吨,年经济效益 500万元以上。

  立项研发敢于开辟节能新途径中铝山西分公司有6台焙烧炉,采用发生炉煤气和焦炉煤气两种燃料,经核算6台焙烧炉烟气余热可回收的热量约为12万kcal/h,年约折合新蒸汽150万吨,若能将这部分热量回收利用,经济效益十分可观。而焙烧炉排放的烟气中还含有大量的水蒸汽、粉尘(氧化铝)和些许的CO、SO2有害气体,虽然控制在国家要求的排放范围内,对环境也有所影响。在追求资源最大利用化、环保化的氧化铝生产中,对于这样的极有价值的烟气回收,山西分公司在2009年初金融危机极其严重的经营形势下,作为一项极具挖潜增效的科技研发项目,进行了立项。但就目前国内部分氧化铝企业烟气回收的情况看,主要是采用一些成型的间接换热设备,只能进行少部分余热回收,不能回收烟气中的水蒸气潜热,热能利用率较低。如何对焙烧炉这样的大型设备进行低温烟气排放较全面地余热回收,将是一项新的课题和新的工艺科技创新。因此,中铝山西分公司把这项潜力大、经济效益可观的科技研发,以敢于创新敢于开辟的精神,根据焙烧炉的烟气排放环境和工艺流程情况,通过深入实际的科学分析和论证,确定了针对性的工艺技术创新方案。

  研制攻关勇于创新生产工艺在一次次的科学理论推论、现场论证和焙烧工艺、设备的大量取材研究中,通过历时9个月的艰难取证和生产环境的分析研究,山西分公司明确了三项研发内容:一是研究一种适用于大通气量、低压降、高热交换效率的低温烟气与水直接换热装置;二是开拓一种适用于现有生产方式的余热回收工艺,及3个子项(1、焙烧炉排烟温度由150℃左右降低至50℃左右。2、换热后热水温度达到70℃以上。3、焙烧炉烟气中的显热和潜热都可进行回收,热能回收用于生产,节约生产能耗);三是研发一整套适宜的工艺操作条件及工艺控制技术。

  在针对这些内容的研制中,对于诸多的关联技术难题,中铝山西分公司以孜孜不倦的精神,进行了坚持不懈的科技研发,终于2009年10月自主开发出“处理2300m3/h烟气的余热与水直接换热回收装置”,并于2009年12月投入了半工业应用。在半工业应用中,对于实际运行中出现的问题,一鼓作气地进行了逐一的深入研究和攻关,解决了存在的问题和不足:通过调整换热器的长径比、采用高效实心螺旋喷咀、气流及水流分布板合理分布等解决换热器的结构设计问题;开发出一套改变供水方式与采用新型防

  垢设备相结合的防结疤技术,解决了回收工艺系统中的结疤问题。总结出一套以温度控制为核心的控制 技术,制定了适用半工业试验线应用的岗位操作规程,实现了半工业运行收益46.0859万元的经济效益?根据半工业试验所掌握的技术,结合分公司生产需要,制定了生产350t/h左右70℃的热水,用于赤 泥洗涤的产业化方案,使烟气中的水蒸气、粉尘(氧化铝)、有毒气体一并回收到热水中,返回氧化铝生产流程中,使焙烧烟气再利用经济效益化和环保优化。

  工业生产再造资源利用新价值2010年8月23 日,中国有色金属工业协会在山西省河津市组织召开的科技成果鉴定,与会专家给予了该项目技术和创新的充分肯定:首次开发了一种具有自主知识产权的焙烧炉烟气与水直接换热装置; 首次开发了一种具有自主知识产权的焙烧炉烟气余热回收工艺。该技术经半工业生产应用证明,工艺技术可靠,系统运行稳定,可操作性强,可回收焙烧炉烟气中水蒸汽潜热和气体显热,热回收率高,水蒸汽回收率可达91.5%。经济效益、社会效益显著。该技术达到国际先进水平。并提出了尽快投入工业生产的建议。

  2011年11月,山西分公司将该技术应用于4#焙烧炉的工业生产中,并在大工业生产运行中解决了诸多技术难题:吸热塔溢流管加装了水封装置,解决了漏烟气问题;采用托盘式喷水装置,解决了循环水质差造成冷水喷嘴堵塞问题;采用宽通道篦式加波纹汽水分离集成除雾装置,解决了烟气换热后水汽过大、排气筒带水等问题。通过3个月的生产运行,烟气余热回收效果较为理想——设备的换热能力基本达到预期值,最大加热水量350m3/h以上;热水温度可以达到70℃以上;掌握了直接回收烟气余热工业运用的核心技术。烧结法赤泥洗涤热水温度可达92℃以上。经初核算,1台炉再造资源利用年经济效益500万元以上。该项目为我国“低温外排烟气热能利用”开辟了一条新途径,填补了国内该领域的技术空白,所产生的新技术在中铝系统及其他行业具有广泛应用推广价值。

  该项目已申报4项专利,国家专利局已授权两项:一种气液交换装置201020229644.5;一种氧化铝焙烧炉烟气余热回收方法201010266231.9,另外两项在受理中。