氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統(tǒng)

摘?要：文章中介紹一種氧化鋁熟料窯的煙氣水回收系統(tǒng)，通過換熱作用使氧化鋁熟料窯的尾部煙氣降溫，從而使煙氣中的水分冷凝出來進(jìn)行回收利用，安全性以及自動(dòng)化和智能化程度高，能夠減少工業(yè)生產(chǎn)中的水資源使用量，提高水資源利用效率，同時(shí)，能夠通過降低所排放的熟料窯煙氣中的水分含量減少對(duì)環(huán)境的污染，并且能夠減少用于排放熟料窯煙囪的煙氣沉淀以及灰堵現(xiàn)象，有利于爐窯的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：氧化鋁熟料窯;煙氣水回收;換熱;減少污染

一、 引言

在氧化鋁熟料窯生產(chǎn)工藝中，一般熟料窯出口的煙氣溫度在180～200℃左右，含水率高達(dá)40%左右。通常情況下，這些攜帶大量水分的煙氣，先經(jīng)過熟料窯主抽風(fēng)機(jī)增壓，再進(jìn)入后續(xù)的除塵設(shè)備，煙氣溫度降至180℃左右，最后通過煙囪對(duì)大氣排放。

如上所述，雖然氧化鋁熟料窯的煙氣熱值比較低，熱量回收的意義不大，但氧化鋁熟料窯煙氣中所含有的大量水汽隨著煙氣排放到大氣中，由于煙氣量比較大，排放的水汽量也比較大，尤其在北方一些缺水地區(qū)，這樣的排放，導(dǎo)致水資源的極大浪費(fèi)。并且煙氣中含有一定量SO2，直接排放，煙氣中的SO2與蒸汽凝結(jié)水結(jié)合形成弱酸或中強(qiáng)酸，對(duì)周圍環(huán)境造成污染。同時(shí)，隨著氧化鋁熟料窯運(yùn)行年限的增加，煙氣中的凝結(jié)水與熟料粉塵會(huì)結(jié)合形成鋁硅等礦物結(jié)疤，會(huì)在煙囪底部沉淀，造成了嚴(yán)重灰堵現(xiàn)象，影響煙囪的抽力，不利于系統(tǒng)排煙，更不利于爐窯的長(zhǎng)期運(yùn)行，增加系統(tǒng)檢修次數(shù)。

近年來，我國(guó)資源環(huán)境約束日趨強(qiáng)化，節(jié)能減排形勢(shì)嚴(yán)峻，回收余熱、降低能耗對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，隨著國(guó)家節(jié)能減排要求的不斷嚴(yán)格，對(duì)氧化鋁熟料窯煙氣中的水進(jìn)行回收再利用，勢(shì)在必行。

二、 氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統(tǒng)工藝

我們采用換熱的方式將煙氣的溫度降低，使煙氣中的水汽冷卻變成液態(tài)水冷凝下來，收集起來后，進(jìn)行處理，并循環(huán)利用，具體實(shí)施如下圖所示。

氧化鋁熟料窯的煙氣經(jīng)過除塵后，進(jìn)入煙氣水回收系統(tǒng)的熱管換熱器熱側(cè)，同時(shí)，空氣鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣鼓入熱管換熱器的冷側(cè)與煙氣進(jìn)行換熱，降低煙氣的溫度，使其冷卻至100～110℃左右，使煙氣溫度低于其露點(diǎn)溫度，這時(shí)煙氣中的蒸汽變成液態(tài)水，冷凝出來，通過換熱器下部的集水槽進(jìn)行收集，冷卻后的煙氣由引風(fēng)機(jī)增壓后回到原有煙道，并通過煙囪排放。加熱后的空氣由于其熱值較低，利用意義不大，直接排入大氣。

當(dāng)氧化鋁熟料窯系統(tǒng)正常工作后，首先開啟空氣鼓風(fēng)機(jī)，將冷空氣鼓入熱管換熱器冷側(cè);再開啟換熱器進(jìn)口蝶閥和換熱器出口蝶閥，打開煙氣引風(fēng)機(jī)，同時(shí)關(guān)閉原煙道切斷閥，使煙氣通過熱管換熱器，進(jìn)行降溫，將煙氣中的水冷凝出來。

另外，系統(tǒng)配置自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過采集煙氣經(jīng)過熱管換熱器后的溫度參數(shù)，調(diào)節(jié)空氣鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)空氣流量，控制換熱，達(dá)到對(duì)煙氣溫降的精確控制。

當(dāng)煙氣水回收系統(tǒng)停車或者出現(xiàn)故障時(shí)，開啟原煙道切斷閥，關(guān)停引風(fēng)機(jī)，同時(shí)關(guān)閉換熱器進(jìn)口蝶閥，換熱器出口蝶閥，使煙氣經(jīng)過原來的煙道進(jìn)行排煙，保證熟料窯的正常運(yùn)行。這些都可以通過煙氣水回收系統(tǒng)配套的自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到閥門之間的聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

從換熱器底部收集到的水，可以通過蒸發(fā)或者冷卻后水處理的方式，回到廠區(qū)熱水槽，實(shí)現(xiàn)其循環(huán)利用。

三、 技術(shù)特點(diǎn)

1. 為了保證主煙氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行，采用了熱管換熱器，熱管使熱量源源不斷地從熱側(cè)傳到冷側(cè)，并且使冷熱側(cè)完全隔離，不會(huì)因?yàn)閱胃蚨喔鶡峁艿膿p壞而串風(fēng)。同時(shí)，增加了煙氣引風(fēng)機(jī)，保證煙氣不會(huì)因?yàn)樽枇υ黾佣_(dá)不到良好的排放效果。

2. 系統(tǒng)中空氣鼓風(fēng)機(jī)采用變頻控制，可根據(jù)氧化鋁熟料窯的生產(chǎn)負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)冷側(cè)空氣流量，從而控制換熱量，控制不同生產(chǎn)負(fù)荷下的煙氣溫降。

3. 采用原煙道切斷閥、換熱器進(jìn)口蝶閥、換熱器出口蝶閥，使得氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統(tǒng)作為原煙氣系統(tǒng)的旁路，便于煙氣系統(tǒng)之間的快速切換，保證主生產(chǎn)工藝的安全。

四、 方案示例

以某鋁廠2#熟料窯為例，熟料窯產(chǎn)生的煙氣量約為1450000Nm3/h，電除塵出口煙氣平均溫度為178℃，煙氣成分（體積百分?jǐn)?shù)）如下表。

經(jīng)過煙氣水回收系統(tǒng)，使得煙氣中85%左右的水冷凝出來，進(jìn)行回收利用。按氧化鋁熟料窯全年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，每年回收水量約330萬噸。

五、 結(jié)論

綜上所述，氧化鋁熟料窯煙氣水回收系統(tǒng)，不但可以減少了水汽排放，減少了浪費(fèi)和污染，同時(shí)，也有效降低煙氣系統(tǒng)的灰堵概率，提高了氧化鋁熟料窯煙氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，除此之外，它還具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：黃海波，南京旭正工程技術(shù)有限公司。