淺談鋁冶煉低溫余熱回收利用的實踐

雷發榮

廣西百礦鋁業有限公司 廣西百色 533615

1 概述

余熱指工礦業的熱能轉換設備或用能設備在生產過程中排放的廢熱、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、機械等傳統高能耗產業生產過程中，產生大量余熱，被視為煤、石油、天然氣、水力之外的第5大常規能源。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%，待發掘的余熱回收潛力十分巨大。

利用余熱回收技術將低品位余熱轉換為可供、生活熱水或者建筑使用的能源，提高企業邊界的能源利用率，降低企業能源消費量和溫室氣體排放量，減輕對生態環境的熱污染。此外，合理充分的利用余熱資源可以降低產品的單位能耗，具有顯著的經濟效益。

余熱的溫度是衡量其品質的重要參數，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、部分設備的余熱排放溫度就這么低；b、已經過余熱回收技術處理過的高溫、中溫余熱；c、冷卻介質余熱，受冷卻設備工藝等限制，其溫度一般較低，如電廠汽輪機冷凝器的冷卻水，不能超過25-30℃，內燃動力機械的冷卻水大約為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，換熱設備龐大，技術復雜，經濟效益不明顯，投資回收期長，企業對低溫余熱不予重視。但是低溫余熱量相當多，約占余熱資源總量的15%-23%。

2 方案實施

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

3 鋁冶煉低溫余熱回收利用的實踐

3.1 熱管換熱技術

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相變進行換熱和熱量傳遞，由于工質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熱效率和熱量交換量遠高于單相溫差換熱。由于采用熱媒工質傳遞熱量，換熱介質之間可以相互分離，因此具有獨特安全特性。

在換熱設備中，較常規的設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流過，這種形式很容易引發泄露，造成停產，進而引發安全事故。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險的產生。在很大的程度上增加了穩定性和安全性，提高了生產的質量和效率。

3.2 吸收式制冷技術

吸收式制冷以熱能為驅動能源，從而實現制冷，這種吸收式制冷技術主要的優點就是能夠直接的對熱源進行應用，不會涉及到熱能的轉換，降低了電能的消耗，在實際的工廠生產中，吸收式制冷機組的用電量僅為同容量的離心機的2%-9%。并且還能同時對低溫余熱進行應用，這就在很大程度上提高了其的應用范圍和應用頻率，能通過對低溫余熱的應用來實現制冷和制熱，這就在最大的范圍上拓展了余熱的應用，使其更能在更多的領域內發揮其巨大的價值。

3.3 熱泵技術

熱泵技術主要是實現低品質熱能向高品質熱能的轉變，相對于轉換后的巨大熱能價值，所應用的電力已經不值一提。在熱泵工藝的實踐中，以鋁行業噴漆房空調為例，如采用常規排風和新風熱交換回收余熱，由于僅在冬季較少天數可獲得經濟的傳熱溫差，因此余熱回收利用意義不大。但如采用熱泵技術，則可有效提高兩側傳熱溫差，同時吸熱端和放熱端可靈活分離設置，可極大提高余熱回收利用的時間和效果，大大減少空調熱能損耗。在高溫應用方面，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，用于表面處理生產線的脫脂、封孔、熱水洗以及烘干等工藝環節，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是鋁冶煉加工中的節能減排，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，同時創造可觀的經濟效益。低溫回收技術采用對余熱進行回收的方式來實現能量的階梯利用，并且結合換熱技術和熱能轉化技術加大余溫回收的效果，進而增加經濟效益的同時增加企業的競爭力，為企業穩定發展奠定基礎。