铝冶炼和加工行业低温余热回收利用.docx

铝冶炼和加工行业低温余热回收利用-1--8-铝冶炼和加工行业低温余热回收利用本文结合工程实践介绍铝冶炼和加工行业低温余热回收利用的应用场合低温余热回收利用的途径和技术并结合实例进行效益分析指出铝冶炼和加工行业的热力系统存在巨大的节能潜能采用合适的技术进行系统优化设计可为企业创造可观的经济效益。（河南某铝业集团退火炉余热利用项目）1、引言为了应对气候变化节能减排已成为全球共识。节能减排在创造社会效益的同时更重要的是可以为企业降低运营成本创造可观的经济效益提高企业的绿色竞争力。铝冶炼和加工行业作为典型的高能耗行业在节能减排方面潜能巨大。余热回收利用是铝冶炼和加工行业节约和高效实用能源的重要方式。在铝冶炼和加工过程当中需要广泛大量使用热能。为了进一步提高热能利用总体效率除了要提高直接利用效率对余热进行回收、实现梯级利用也是非常重要的途径。合理设计热能利用途径应用换热和热能转换新技术可有效扩大余热回收利用空间提高余热回收利用的效果和效率实现可观的经济效益。2、余热来源铝冶炼和加工过程当中大量余热未经合理利用造成巨大的热量损失。典型的包括电解铝烟气余热和铝熔铸、加热和时效处理时排放的烟气余热。现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂氧化铝作为溶质以碳素体作为阳极铝液作为阴极通入强大的直流电后在950℃-970℃下在电解槽内的两极上进行电化学反应即电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。阴极产物是铝液铝液通过真空抬包从槽内抽出送往铸造车间在保温炉内经净化澄清后浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。以某型号电解槽为例单槽平均烟气量约为10000m3/h电解槽烟气在与空气混合后温度约为110~130℃电解车间往往由几十、上百台电解槽组成电解烟气余热利用的潜能非常巨大。铝在加工过程当中铝合金的熔炼和铸造生产过程当中的熔炼、静置、均热过程铝合金挤压生产过程当中的铸锭、模具加热时效处理和淬火处理过程铝表面处理中的清洗、烘干、固化等过程当中均涉及到热能的高效利用问题具备较大的节能空间。尤其是各种加热炉的烟气具备温度高、排量大的特点是主要的热量损失途径应作为余热回收利用的重点。以某熔炼炉为例在总的热量消耗中只有约25%的热量被铝液带走而排烟热损失则高达总热量的42%。同时各加热炉的炉温较高利用价值高。以熔炼炉为例在未进行热回收利用时烟气温度可达1000℃以上。即使采用了回收装置最终烟气温度也达150℃以上具备继续利用的价值。除了上述余热外铝行业工厂其他余热排放场合还包括锅炉烟气余热锅炉凝结水余热表面处理线热水洗槽排放水余热表面处理线车间空调换气余热等。锅炉烟气余热与铝冶炼和加工过程排放的烟气类似烟气温度较高具备较好的利用价值。除了烟气余热以气体介质排放的余热还包括车间空调换气余热等。空调排气余热虽然温度较低但由于连续运转、排放量大也具备较大回用价值。以水为介质排放的余热虽然排放量较小但由于水的比热容远大于空气换热性能也优于空气使得锅炉凝结水余热表面处理线热水洗槽排放水余热等也具备经济利用价值。3、余热利用从上述余热来源可以看出铝冶炼和加工中的余热大部分为中低温余热。但是只要合理设计余热利用途径选用合适的换热和热能转换方式可使余热利用投资获得良好的经济回报。在余热利用上首先要考虑提高炉窑的热效率尽量减少余热产出。同时提高隔热、绝热、保温性能防止泄漏减少无组织的耗散从而在保证工艺要求的前提下减少能源消耗提高烟气余热质量为余热利用提供较好基础。其次要尽量直接利用余热即首先将余热用于炉窑自身的助燃空气、燃料和工件、物料的预热或加热自身无法回收利用时才用于其他场合。再次余热回收利用的原则是“梯级利用高质高用”优先把高品位余热用于做功或发电低温余热用于生产用低温场合以及空调、采暖等工厂和生活用热。最后要关注低温余热的利用采用合适的余热利用技术使得本身品味不高的余热在一次利用后的低品位余热仍具备回收利用价值可考虑继续回收利用。（山东某轮毂企业熔铝炉余热利用项目）在中低温余热应用方面可采用多种余热利用技术继续发挥余热回收效益包括热管换热技术、余热制冷和热泵技术。3.1、热管换热器技术热管换热器是一种不同于普通换热器的高效热交换设备。热管换热器由热管组成其原理是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备独特安全特性。热管换热器的特点包括：a、热管换热设备较常规设备更安全、可靠可长期连续运转常规换热设备一般都是间壁换热冷热流体分别在器壁的两侧流过如管壁或器壁有泄漏则将造成停产损失甚至安全事故。由热管组成的换热设备则是二次间壁换热即热流要通过热管的蒸发段管