鋁電解高溫煙氣余熱的實踐利用分析

許 康

（青海百河鋁業有限責任公司，青海西寧 811600）

鋁電解高溫煙氣余熱的實踐利用分析

許 康

（青海百河鋁業有限責任公司，青海西寧 811600）

鋁電解生產過程中，電解槽內的高溫煙氣在進入煙氣凈化系統時，溫度可達85～120℃，此部分煙氣通過煙管排空，使熱量在無形中浪費。通過加裝余熱回收換熱裝置，高溫煙氣與一次熱媒進行熱交換，利用一次熱媒的溫度自動調節、輸出熱量控制等功能，將熱量傳遞至采暖用戶。由于電解煙氣的排出是伴隨著電解槽24h生產的，因此，所提供的熱量完全可以滿足全廠生活用熱。

高溫煙氣；余熱回收；換熱裝置；一次熱媒；供暖

1 電解高溫煙氣余熱回收系統組成、工作原理及核心設備特點

1.1 系統組成

以國內某電解鋁企業新投入的煙氣余熱回收系統為例，其主要是由余熱回收裝置、熱媒循環系統、控制系統及所需的熱水管網組成。

1.2 工作原理

該公司現有四套煙氣凈化系統，每套系統均配置兩臺額定出力為1 200kW余熱回收裝置。余熱回收換熱裝置安裝在電解煙氣凈化總煙管上，電解生產排出的高溫煙氣，在余熱回收裝置內與一次熱媒進行熱量交換，將冷水加熱至75℃左右后，輸送至鍋爐房同時熱水并入全廠供暖管網。冬季時，可替代燃氣采暖；夏季時，通過水交換器，進行熱量交換，進行生活洗浴所用。

1.3 煙氣余熱回收利用系統核心設備特點

電解煙氣余熱回收利用系統的核心部件便是煙氣換熱器，但是由于鋁電解生產流程的特殊性，電解煙氣余熱利用系統對煙氣換熱器的要求不同于傳統行業，如鍋爐省煤器、鋼鐵廠燒結煙氣等系統，具有運行阻力低、煙氣溫度低、煙氣中粉塵（Al3O2）磨損性強和連續使用的特點，所以，整個余熱利用系統中，煙氣換熱器是最核心的設備，它能否高效、穩定的工作，決定了整個系統的運行效果。

由于本煙氣余熱利用工程需要在已有的工藝條件下進行，即在電解煙氣凈化排煙總管上加裝煙氣換熱器，為減少對電解煙氣凈化系統的影響，需要將煙氣換熱器的阻力控制在350Pa以內，因此，在設計時采用了H型翅片管作為換熱元件。它具有傳熱效率高、耐磨防灰性能好、可減少煙氣換熱器阻力等特點。

2 高溫煙氣余熱回收利用系統特點

2.1 供熱效率高

該公司供暖面積合計約為56 837.87m2，供熱量按照辦公室100W/m2、廠房300W/m2計算，該公司供熱負荷約為6 945kW；生活洗浴用熱水量為200t/d，按最大負荷計算，冬季洗浴水的加熱按勻速加熱方式計算，冷水溫度按5℃，熱水溫度按50℃，散熱損失按10%計，則冬季洗浴水加熱耗熱功率為：

因此，該公司全廠供熱負荷為7 424kW。使用8臺額定出力為1 200kW 的余熱回收利用裝置，可額定出力9 600kW，完全可以達到為全廠供熱的目的，大大的節省了燃氣供熱的成本費用。

2.2 安全

本煙氣余熱回收利用系統采用先進的儀表、檢測控制系統，通過安裝在系統中的電動閥及煙氣溫度流量等職能檢測儀表，利用網絡將各個分站與熱交換系統主控PLC系統相連，形成一個全自動智能調節換熱站。①在供熱負荷發生變化時，該系統可以實現換熱能力的自動快速調節，保證系統能自動穩定的運行，從而保證設備、人員的安全；②系統具有泄露自動判斷、控制處置功能，杜絕了熱媒泄漏到電解槽的可能性；③抗HF低溫腐蝕，保證了系統設備的安全可靠性及長壽命。

2.3 獨立運行，既環保又易維護、易操作

獨立運行：①不影響電解槽生產工藝；②不影響電解槽槽溫及電解槽負壓；③不影響氧化鋁的輸送；④不影響電解煙氣凈化系統的正常使用。

環保：①該煙氣余熱回收利用系統不會產生二次水、氣的污染；②本系統出利用煙氣余熱意外，不改變煙氣性質，不會影響電解煙氣的凈化機氟化物的回收效果，由于煙氣溫度的降低，更利于延長煙氣凈化系統中除塵布袋的使用壽命。

易維護、易操作：①本余熱回收裝置設有壓縮空氣激波吹灰器，不易積灰；②有可能存在設備故障的地方，肉眼便可進行觀測；③操作、維護簡單，方便運行管理。

3 效益分析

3.1 社會效益分析

本煙氣余熱回收利用系統投入前，每年用于冬季取暖、夏季洗浴的天然氣量約為2 250 000m3；該系統投入后，替代原有鍋爐房的三臺熱水鍋爐及一臺蒸汽鍋爐，從而節約天然氣每年2 250 000m3，即節約標煤：

=4 865tCO2

可節約2 767t標準煤，降低CO2排放量4 865t。

3.2 經濟效益分析

本系統投入使用后，每年可節省天然氣2 250 000m3，按照目前天然氣價格1.81元/m3計算，則每年可節約能源成本：

2 250 000m3×1.81元/m3=4 070 000元

4 結語

電解鋁高溫煙氣余熱回收利用系統，不僅使電解生產排除的煙氣得到了充分的利用，而且在降低企業運營成本方面有著重要意義。青海百河鋁業公司采用了合同能源管理的模式，極大地降低了項目資金的投入，即以每年實際節約天然氣費用的比例，進行支付項目的投入資金。目前，該公司已著手進行水-汽換熱方面的改造，也就是利用已經加熱過的一次熱媒再次制備成蒸汽，用來清除碳塊焙燒工序產生的瀝青殘渣附著，這一舉措將對降低員工勞動強度起到十分重要的作用。

[1] 劉海剛.鋁電解含氟煙氣凈化技術的探討[J].廣州化工，2014，（18）.

[2] 黃西謀.治理鋁電解含氟煙氣[J].勞動保護，1980，（06）.

[3] 白香文，田富銀.大通地區鋁電解企業大氣氟化物排放狀況調查[J].青海環境，2007，（03）.

[4] 李澤普.鋁電解降低電耗途徑初探[J].輕金屬，1998，（08）.

P r a c t i c e A n a l y s i s o n t h e Wa s t e H e a t o f A l u mi n u m E l e c t r o l y s i s H i g h T e mp e r a t u r e F l u e G a s

Xu Kang

During the process of aluminum electrolysis，the high temperature fl ue gas in the electrolytic cell enters the fl ue gas purif i cation system，the temperature can reach 85～120 ℃，this part of the fl ue gas through the pipe emptying，so that the heat in the waste.Through the installation of waste heat recovery heat exchanger，high temperature fl ue gas and a heat medium for heat exchange，the use of a heat medium temperature automatically adjust the output heat control and other functions，the heat transfer to the heating user.As the discharge of electrolytic fl ue gas is accompanied by the production of electrolysis 24h，therefore，the heat provided by the whole plant to meet the heat.

high temperature fl ue gas；waste heat recovery；heat exchanger；primary heat medium；heating

X781.1

A

1003-6490（2017）08-0218-02

2017-06-05

呂俊霞（1974—），女，河北衡水人，工程師，主要研究方向為環境監測、工業衛生監測。

收稿日期：2017-06-05

作者簡介： 許康（1987—），男，河南固始人，助理工程師，主要從事鋁電解生產工作。