氧化铝生产能耗分析及节能研究

氧化铝生产能耗分析及节能研究

冉海

遵义铝业股份有限公司贵州遵义563100

摘要：随着行业竞争的激励，成本竞争和环保趋势的不可逆。如何有效降低氧化铝生产过程中的能源消耗，实现节能环保的可持续性发展是氧化铝生产企业所有管理人员和技术人员都必须高度重视的问题。本文就氧化铝生产能耗分析及节能展开探讨。

关键词：氧化铝生产；能耗分析；节能研究

1氧化铝工业生产过程中的能源消耗分布

通常情况下，氧化铝工业生产过程中能源消耗分布可大致分为两个方面：①进入氧化铝工业生产系统的能源消耗分布。在氧化铝工业生产过程中，能源消耗主要集中在蒸汽耗能、燃料、电力耗能等方面。蒸汽可分为高压蒸汽和低压蒸汽两部分，其所消耗的能量占据能源消耗总量的60%。水则分为新水和循环水，而氧化铝工业生产系统的燃料消耗主要有石灰、氢氧化铝等焙烧所需能源。总之，进入氧化铝工业生产系统的能源消耗分布图大致如表1所示。②氧化铝工业生产过程中蒸汽的能源消耗分布。众所周知，氧化铝工业生产工序主要有原料、预脱硅、溶出、蒸发、焙烧等阶段，而在众多工艺过程中，溶出和蒸发两个生产过程所消耗的蒸汽能量高达系统消耗蒸汽总量的67%，且占据了整个氧化铝生产过程能源消耗总量的40%。总之，氧化铝工业生产各工序蒸汽能量消耗分布图如表2所示。因此，有关工作人员若需降低氧化铝工业生产整个系统的能源消耗，可从上述两个方面考虑，采取适合本企业工业生产实际情况的节能降耗措施。

表1?进入氧化铝工业生产系统的能源消耗分布图

2节能降耗措施探讨

2.1提高氧化铝生产过程中所使用原材料的质量

氧化铝的生产除了煤气原料、铝矿原料的需求以外，还需要碱、石灰等，企业在发展过程中有条件的话，可以通过寻找高品质的方式寻求更好的发展，也就是说，严格控制使用原材料的质量，致力于提升氧化铝产成品的性能，从而在同类型商品中脱颖而出。

2.2溶出工序能耗的分析与控制

溶出工序是利用蒸汽加热矿浆使其中的氧化铝充分溶出的过程，并在加热的矿浆中闪蒸二次蒸汽预热换热器中的低温矿浆，因此溶出工序的节能措施主要体现在提高机组运转率和换热的效率（1）提高溶出机组的运转率。提高溶出机组的运转率是增加产能、降低氧化铝消耗的一项行之有效的措施，实际生产中机组的运转率与检修的质量、压力容器和管道的结疤有很大的关系，降低单位生产成本的一项基础性措施。（2）提高换热效率对热量进行综合利用。在溶出工序中影响换热效率的主要因素是结疤，因此要利用清洗技术和停车检修的时间进行定期的清理将结疤的影响降至最低，增大溶出工序中矿浆与蒸汽的换热面积提高传热速度，并且要对矿浆中闪蒸的二次蒸汽进行充分利用把握好闪蒸过程中的料位，控制好闪蒸过程的压力，从而提高二次蒸汽综合利用率。

2.3降低溶出浆液蒸汽加热耗能量

通常情况下，氧化铝工业生产过程中溶出矿浆的加热可大致分为二次汽预热和新蒸汽加热两大类。而在目前生产过程中，二次汽预热常采用矿浆自身蒸发所产生的热气，因此，二次汽预热设备的出口处矿浆温度越高，加热新蒸汽所需的能耗量越低。因此，工作人员可根据企业生产情况和设备的配套情况选择合适的套管，尽可能地延长套管换热器的使用时间，增加二次汽预热设备的出口温度，从而降低新蒸汽加热系统所需要的耗能量。

2.4提高系统循环利用效率

通常情况下，我国铝土矿资源需在高温高浓度的碱性条件下溶出，因此，氧化铝工业生产过程中碱浓度的大小和温度的高低是影响其溶出效果的重要因素。故在氧化铝生产企业现有设备等条件不发生变化的前提下，通过控制氧化铝工业生产过程中碱浓度以提高系统的循环利用效率，从而降低氧化铝生产的能源消耗。众所周知，在溶出矿液苛性比固定的情况下，溶出矿液中苛性碱的含量越高，其分解率差值也就越低；而在溶出浆液中苛性碱含量固定的前提下，随着溶出液苛性比的不断增加，循环效率差值却在逐渐升高。因此，若氧化铝工业生产企业采用后加矿（在有部分低温矿的条件下）增浓溶出技术，能在一定程度上提高其分解率，从而增加循环效率，降低氧化铝工业生产的能源损耗。

2.5蒸发工序能耗的分析与控制

蒸发工序的主要目的是保持整个生产流程中的液量平衡，是将循环母液中的水分蒸发浓缩至符合溶出要求的浓度，并排除生产过程中的杂质，通过蒸汽加热使母液中的水分蒸发浓缩，该工序的蒸汽消耗巨大占蒸汽总消耗量的30%--50%，因此工序中可以采取的节能措施为：（1）确定合理的蒸发效数增加高效的闪蒸装置。

要降低蒸汽的消耗就要增加蒸发效数以及增加高效的闪蒸装置，闪蒸设备的增加可以提高蒸汽的利用率利用蒸发器和闪蒸器结合的方式，来提高蒸发器的产能，从而降低能耗，但增加蒸发效数和高效闪蒸装置相应的设备投资也会增大。所以应该充分考虑未来能源的价格趋势与当前设备的投资，通过最优化的方法来确定蒸发效数。（2）减少结疤结垢充分换热。蒸发工序的结疤和结垢也是影响不同介质之间换热效率的主要因素，一方面结垢使得传热效率降低从而降低了蒸发效率另外结垢的速度过快也使得蒸发器的清洗周期变短设备的运转率下降故障率升高，因此必须对蒸发器中的结垢进行控制以保持传热性能和较高的产能，同时在蒸发工序还要保持母液和精液之间能够充分的换热，这样就使得热量交换可以在母液和精制液体之间进行，节省了蒸汽消耗。

2.6降低氢氧化铝焙烧过程的能耗

焙烧氧化铝过程的能源消耗在氧化铝工艺中占有很大的比例。虽然气体悬浮焙烧炉是目前能耗最低的设备，但是如何进一步挖掘节能降耗，仍然有很大的潜力。氢氧化铝焙烧成氧化铝主要经过附着水的去除、结晶水的脱除和晶型的转变三个阶段。所以，氢氧化铝的附水对焙烧炉的能耗影响很大。主要原因为水的潜热远远大于水的显热。根据计算，氢氧化铝中含水率越高，煤气需要消耗的煤气量越大，平均每增加1%的含水率，就需要增加39.2MJ的热量。所以加强平盘岗位的操作降低氢氧化铝附水对降低焙烧能耗尤为重要，除了操作上强化外，目前有的企业通过添加有脱水剂，可以大幅降低附水。同时在工艺上可以调整分解条件，防止产品粒度细化而影响平盘过滤效果。

3化铝生产节能降耗的主要方向展望

减少非生产水进入流程，控制入磨矿石以及各洗涤工序的用水量尽量减少进生产流程中的无用水；（2）要降低蒸汽的消耗量就要控制管道内的结疤数量和生成速度，这就需要对矿浆进行充分的脱硅或采取其他工艺控制措施，并对闪蒸二次蒸汽进行充分的利用；（3）清洗管道换热器夹套增加管道化的传热面积和传热效率，可以充分的降低管道化换热过程中的能耗；（4）增加自动化设备提高设备的运转率、淘汰高能耗的落后设备，加强设备管理以减少因设备故障导致的非计划停车；（5）强化工艺控制，保证产品粒度，提高平盘过滤效果，同时可采取添加脱水剂的方式以降低氢氧化铝的附水含量。

结语

总之，在可持续性经济发展理念的指导下，节能环保不仅成为各行各业发展的重要原则，还是企业增强社会影响力的重要方式。因此，我国氧化铝工业生产企业应加强对节能降耗的重视程度，根据企业自身的实际情况制定出环保节能方案，并在企业内部形成节能降耗的良好氛围，尽可能地引进先进的生产技术以降低氧化铝工业生产过程中的耗能量，为我国氧化铝工业的进一步发展打下坚实的基础。

参考文献

[1]林齐，李桂兰，范文波.拜耳法生产氧化铝节能降耗的探讨[J].冶金与材料，2017，37（5）:1-2.

[2]郭恩喜，张强，季建稳.拜耳法生产氧化铝工艺节能降耗的探讨[J].工艺节能，2017（2）:23-26.