浅谈铝冶炼低温余热回收利用的实践

雷发荣

广西百矿铝业有限公司 广西百色 533615

1 概述

余热指工矿业的热能转换设备或用能设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等热载体可释放的热，属于低品位能源。在煤炭、石油、钢铁、化工、机械等传统高能耗产业生产过程中，产生大量余热，被视为煤、石油、天然气、水力之外的第5大常规能源。我国的主要部门余热资源率平均仅7．3%，余热资源回收率仅30%，待发掘的余热回收潜力十分巨大。

利用余热回收技术将低品位余热转换为可供、生活热水或者建筑使用的能源，提高企业边界的能源利用率，降低企业能源消费量和温室气体排放量，减轻对生态环境的热污染。此外，合理充分的利用余热资源可以降低产品的单位能耗，具有显著的经济效益。

余热的温度是衡量其品质的重要参数，温度高低对余热回收利用方式有决定性作用，按照温度，余热分为三类：（1）高温余热，为温度高于500℃的余热，大部分来自炉窑，部分来自炉窑的直接燃烧燃料，如熔炼炉、加热炉、水泥窑等；部分来自靠炉料自身燃烧，如沸腾焙烧炉、炭黑反应炉等；（2）中温余热，为温度在200至500℃的余热，主要为各种热能动力装置及某些炉窑设备中的高温气体在燃烧室或炉膛中做功或传热后排出的气体；（3）低温余热，为温度低于200℃的余热，主要来自三个方面：a、部分设备的余热排放温度就这么低；b、已经过余热回收技术处理过的高温、中温余热；c、冷却介质余热，受冷却设备工艺等限制，其温度一般较低，如电厂汽轮机冷凝器的冷却水，不能超过25-30℃，内燃动力机械的冷却水大约为50-60℃，温度最高的是冶金炉和窑炉冷却水，也不过80-90℃。

余热中的低温余热回收温差小，换热设备庞大，技术复杂，经济效益不明显，投资回收期长，企业对低温余热不予重视。但是低温余热量相当多，约占余热资源总量的15%-23%。

2 方案实施

（1）蒸发冷却塔控制：原有的喷水量、蒸汽量是与蒸发冷却塔出口温度相联锁进行控制的；现有系统围绕EP入口的烟气温度调节EC的喷水量、蒸汽量，确保进入电场的烟气处于150-170℃。（2）除氧器补水控制：转炉兑铁水时除氧器开始补水，转炉溅渣完成后除氧器液位大于800mm时停止补水，补水期间根据汽包补水流量及除氧器液位变化调节除氧器补水流量，确保整个冶炼周期内均有冷水流过余热锅炉，最大化地吸收低温段热量。（3）节能控制：优化余热锅炉的供水方式，不增设循环水泵，利用除氧器补水的软水泵作为循环动力，冷水先流经余热锅炉升温后，再进入除氧器使用。同时对软水泵进行变频改造，确保除氧器小流量补水时降低电耗。（4）煤气爆炸控制：在余热回收装置上增加泄爆阀，以便发生泄爆时，释放能量。

3 铝冶炼低温余热回收利用的实践

3.1 热管换热技术

热管换热器具有高效性其主要的组成是热管，工作原理为利用工质相变进行换热和热量传递，由于工质相变的剧烈沸腾作用和两相间巨大的焓差，因此热管换热器的转热效率和热量交换量远高于单相温差换热。由于采用热媒工质传递热量，换热介质之间可以相互分离，因此具有独特安全特性。

在换热设备中，较常规的设备一般采用的是间壁换热，所谓间壁换热，就是使冷热流体从器壁的两侧流过，这种形式很容易引发泄露，造成停产，进而引发安全事故。但是在新的换热模式中采用的额主要是二次间壁换热，这种换热形式能够有效的避免上述风险的产生。在很大的程度上增加了稳定性和安全性，提高了生产的质量和效率。

3.2 吸收式制冷技术

吸收式制冷以热能为驱动能源，从而实现制冷，这种吸收式制冷技术主要的优点就是能够直接的对热源进行应用，不会涉及到热能的转换，降低了电能的消耗，在实际的工厂生产中，吸收式制冷机组的用电量仅为同容量的离心机的2%-9%。并且还能同时对低温余热进行应用，这就在很大程度上提高了其的应用范围和应用频率，能通过对低温余热的应用来实现制冷和制热，这就在最大的范围上拓展了余热的应用，使其更能在更多的领域内发挥其巨大的价值。

3.3 热泵技术

热泵技术主要是实现低品质热能向高品质热能的转变，相对于转换后的巨大热能价值，所应用的电力已经不值一提。在热泵工艺的实践中，以铝行业喷漆房空调为例，如采用常规排风和新风热交换回收余热，由于仅在冬季较少天数可获得经济的传热温差，因此余热回收利用意义不大。但如采用热泵技术，则可有效提高两侧传热温差，同时吸热端和放热端可灵活分离设置，可极大提高余热回收利用的时间和效果，大大减少空调热能损耗。在高温应用方面，可直接回收利用20-55%的低品位余热资源，制出65-95%热水或热风，用于表面处理生产线的脱脂、封孔、热水洗以及烘干等工艺环节，从而用较小代价利用了低品位余热。

总之，低温余热回收利用技术是铝冶炼加工中的节能减排，增加能源利用率的重要方式。其能够在一定的程度上提高热能的总体利用率，同时创造可观的经济效益。低温回收技术采用对余热进行回收的方式来实现能量的阶梯利用，并且结合换热技术和热能转化技术加大余温回收的效果，进而增加经济效益的同时增加企业的竞争力，为企业稳定发展奠定基础。