淺談鋁冶煉低溫余熱回收利用的實(shí)踐

雷發(fā)榮

廣西百礦鋁業(yè)有限公司 廣西百色 533615

1 概述

余熱指工礦業(yè)的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備或用能設(shè)備在生產(chǎn)過程中排放的廢熱、廢水、廢氣等熱載體可釋放的熱，屬于低品位能源。在煤炭、石油、鋼鐵、化工、機(jī)械等傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量余熱，被視為煤、石油、天然氣、水力之外的第5大常規(guī)能源。我國的主要部門余熱資源率平均僅7．3%，余熱資源回收率僅30%，待發(fā)掘的余熱回收潛力十分巨大。

利用余熱回收技術(shù)將低品位余熱轉(zhuǎn)換為可供、生活熱水或者建筑使用的能源，提高企業(yè)邊界的能源利用率，降低企業(yè)能源消費(fèi)量和溫室氣體排放量，減輕對生態(tài)環(huán)境的熱污染。此外，合理充分的利用余熱資源可以降低產(chǎn)品的單位能耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

余熱的溫度是衡量其品質(zhì)的重要參數(shù)，溫度高低對余熱回收利用方式有決定性作用，按照溫度，余熱分為三類：（1）高溫余熱，為溫度高于500℃的余熱，大部分來自爐窯，部分來自爐窯的直接燃燒燃料，如熔煉爐、加熱爐、水泥窯等；部分來自靠爐料自身燃燒，如沸騰焙燒爐、炭黑反應(yīng)爐等；（2）中溫余熱，為溫度在200至500℃的余熱，主要為各種熱能動力裝置及某些爐窯設(shè)備中的高溫氣體在燃燒室或爐膛中做功或傳熱后排出的氣體；（3）低溫余熱，為溫度低于200℃的余熱，主要來自三個方面：a、部分設(shè)備的余熱排放溫度就這么低；b、已經(jīng)過余熱回收技術(shù)處理過的高溫、中溫余熱；c、冷卻介質(zhì)余熱，受冷卻設(shè)備工藝等限制，其溫度一般較低，如電廠汽輪機(jī)冷凝器的冷卻水，不能超過25-30℃，內(nèi)燃動力機(jī)械的冷卻水大約為50-60℃，溫度最高的是冶金爐和窯爐冷卻水，也不過80-90℃。

余熱中的低溫余熱回收溫差小，換熱設(shè)備龐大，技術(shù)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，投資回收期長，企業(yè)對低溫余熱不予重視。但是低溫余熱量相當(dāng)多，約占余熱資源總量的15%-23%。

2 方案實(shí)施

（1）蒸發(fā)冷卻塔控制：原有的噴水量、蒸汽量是與蒸發(fā)冷卻塔出口溫度相聯(lián)鎖進(jìn)行控制的；現(xiàn)有系統(tǒng)圍繞EP入口的煙氣溫度調(diào)節(jié)EC的噴水量、蒸汽量，確保進(jìn)入電場的煙氣處于150-170℃。（2）除氧器補(bǔ)水控制：轉(zhuǎn)爐兌鐵水時除氧器開始補(bǔ)水，轉(zhuǎn)爐濺渣完成后除氧器液位大于800mm時停止補(bǔ)水，補(bǔ)水期間根據(jù)汽包補(bǔ)水流量及除氧器液位變化調(diào)節(jié)除氧器補(bǔ)水流量，確保整個冶煉周期內(nèi)均有冷水流過余熱鍋爐，最大化地吸收低溫段熱量。（3）節(jié)能控制：優(yōu)化余熱鍋爐的供水方式，不增設(shè)循環(huán)水泵，利用除氧器補(bǔ)水的軟水泵作為循環(huán)動力，冷水先流經(jīng)余熱鍋爐升溫后，再進(jìn)入除氧器使用。同時對軟水泵進(jìn)行變頻改造，確保除氧器小流量補(bǔ)水時降低電耗。（4）煤氣爆炸控制：在余熱回收裝置上增加泄爆閥，以便發(fā)生泄爆時，釋放能量。

3 鋁冶煉低溫余熱回收利用的實(shí)踐

3.1 熱管換熱技術(shù)

熱管換熱器具有高效性其主要的組成是熱管，工作原理為利用工質(zhì)相變進(jìn)行換熱和熱量傳遞，由于工質(zhì)相變的劇烈沸騰作用和兩相間巨大的焓差，因此熱管換熱器的轉(zhuǎn)熱效率和熱量交換量遠(yuǎn)高于單相溫差換熱。由于采用熱媒工質(zhì)傳遞熱量，換熱介質(zhì)之間可以相互分離，因此具有獨(dú)特安全特性。

在換熱設(shè)備中，較常規(guī)的設(shè)備一般采用的是間壁換熱，所謂間壁換熱，就是使冷熱流體從器壁的兩側(cè)流過，這種形式很容易引發(fā)泄露，造成停產(chǎn)，進(jìn)而引發(fā)安全事故。但是在新的換熱模式中采用的額主要是二次間壁換熱，這種換熱形式能夠有效的避免上述風(fēng)險的產(chǎn)生。在很大的程度上增加了穩(wěn)定性和安全性，提高了生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

3.2 吸收式制冷技術(shù)

吸收式制冷以熱能為驅(qū)動能源，從而實(shí)現(xiàn)制冷，這種吸收式制冷技術(shù)主要的優(yōu)點(diǎn)就是能夠直接的對熱源進(jìn)行應(yīng)用，不會涉及到熱能的轉(zhuǎn)換，降低了電能的消耗，在實(shí)際的工廠生產(chǎn)中，吸收式制冷機(jī)組的用電量僅為同容量的離心機(jī)的2%-9%。并且還能同時對低溫余熱進(jìn)行應(yīng)用，這就在很大程度上提高了其的應(yīng)用范圍和應(yīng)用頻率，能通過對低溫余熱的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)制冷和制熱，這就在最大的范圍上拓展了余熱的應(yīng)用，使其更能在更多的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其巨大的價值。

3.3 熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)低品質(zhì)熱能向高品質(zhì)熱能的轉(zhuǎn)變，相對于轉(zhuǎn)換后的巨大熱能價值，所應(yīng)用的電力已經(jīng)不值一提。在熱泵工藝的實(shí)踐中，以鋁行業(yè)噴漆房空調(diào)為例，如采用常規(guī)排風(fēng)和新風(fēng)熱交換回收余熱，由于僅在冬季較少天數(shù)可獲得經(jīng)濟(jì)的傳熱溫差，因此余熱回收利用意義不大。但如采用熱泵技術(shù)，則可有效提高兩側(cè)傳熱溫差，同時吸熱端和放熱端可靈活分離設(shè)置，可極大提高余熱回收利用的時間和效果，大大減少空調(diào)熱能損耗。在高溫應(yīng)用方面，可直接回收利用20-55%的低品位余熱資源，制出65-95%熱水或熱風(fēng)，用于表面處理生產(chǎn)線的脫脂、封孔、熱水洗以及烘干等工藝環(huán)節(jié)，從而用較小代價利用了低品位余熱。

總之，低溫余熱回收利用技術(shù)是鋁冶煉加工中的節(jié)能減排，增加能源利用率的重要方式。其能夠在一定的程度上提高熱能的總體利用率，同時創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。低溫回收技術(shù)采用對余熱進(jìn)行回收的方式來實(shí)現(xiàn)能量的階梯利用，并且結(jié)合換熱技術(shù)和熱能轉(zhuǎn)化技術(shù)加大余溫回收的效果，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)效益的同時增加企業(yè)的競爭力，為企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。