隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結(jié)構(gòu)持續(xù)升級，我國資源環(huán)境約束日趨強化，節(jié)能減排形勢嚴(yán)峻，為確?！丁笆濉币?guī)劃綱要》提出的節(jié)能減排約束性指標(biāo)的實現(xiàn)，國務(wù)院于2011年印發(fā)了《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，明確要求加快節(jié)能減排技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用。
回收余熱、降低能耗對我國實現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的現(xiàn)實意義。冶金企業(yè)屬于高耗能型企業(yè)，其能耗占全國能耗的10%左右，占工業(yè)部門能耗的15%左右，能源費用占企業(yè)生產(chǎn)總成本20%～30%。節(jié)能降耗已經(jīng)成為冶金企業(yè)長期的戰(zhàn)略任務(wù)。在各種工業(yè)爐窯的能量支出中，廢氣余熱約占15%～35%,充分有效利用這部分余熱可實現(xiàn)企業(yè)節(jié)約能源消耗，減少熱能排放，降低企業(yè)成本。
1、氧化鋁孰料燒成窯煙氣現(xiàn)狀分析
1.1 熟料燒成窯概況
中鋁貴州分公司氧化鋁廠現(xiàn)有5臺熟料燒成窯，設(shè)計產(chǎn)量40t/h，采用拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁。其中燒結(jié)法在燒結(jié)熟料的過程中要產(chǎn)生大量的含余熱煙氣，煙氣中既含有CO2 、N2、O2等氣體，還含有大量的水蒸氣及窯灰。由煙氣從窯中帶走的窯灰被收集在煙氣凈化系統(tǒng)中，粗粒窯灰降落在燒結(jié)窯尾部的沉降室，而較細的窯灰被旋風(fēng)除塵器和電收塵器捕集，最終窯尾煙氣以200 ℃左右排入煙囪。
1.2 熟料燒成窯煙氣參數(shù)測定
氧化鋁廠熟料燒成窯煙氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵、電收塵后，煙溫降低到200℃左右，最后經(jīng)引風(fēng)機引入煙囪排入大氣中。雖然排煙溫度不高，煙氣熱能的品位較低，但由于產(chǎn)生的煙氣量巨大，造成較大程度的能量浪費。為了研究煙氣的余熱利用技術(shù)，設(shè)計余熱利用方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，于2009年3月連續(xù)3天對4 #燒成窯煙氣進行跟蹤測試，得到煙氣流量、成分、溫度、含塵量、含水量等指標(biāo)值。
2、熟料燒成窯煙氣余熱利用技術(shù)研究與應(yīng)用
經(jīng)過測定得知氧化鋁熟料燒成窯尾氣溫度在2 0 0℃左右，屬于低溫?zé)煔?。目前我國冶金行業(yè)溫度低于60 0℃的低溫?zé)煔庥酂嵴伎偀煔庥酂岬?2%，在如今有色冶金行業(yè)煙氣的余熱回收中，對于中低溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽靡恢笔且粋€薄弱環(huán)節(jié)。
中鋁貴州分公司借鑒國內(nèi)外余熱利用先進技術(shù)，結(jié)合自身氧化鋁生產(chǎn)特點和煙氣特性，應(yīng)用軟水熱媒技術(shù)回收4#和5#燒成窯煙氣余熱，用于加熱蒸發(fā)原液及氧化鋁片區(qū)澡堂用熱水。
2.1 煙氣露點溫度分析
由于煙氣中水蒸氣含量較高，且含有一定量SO2，在管壁溫度低于煙氣露點時，煙氣中的SO2、SO3與凝結(jié)水結(jié)合形成弱酸或中強酸，對傳熱元件表面造成酸腐蝕，而且，凝結(jié)水與熟料粉塵會結(jié)合形成鋁硅等礦物結(jié)疤，覆蓋在換熱元件的表面，增加熱阻，影響傳熱，降低換熱效率，嚴(yán)重時會使換熱器失效。所以先對煙氣露點溫度進行計算，確定煙氣可利用的溫度，以防止煙氣結(jié)露。
經(jīng)計算得出，煙氣中SO2含量為77×10- 6；SO3含量為1.5×10- 6；煙氣露點溫度為134℃。為了防止煙氣結(jié)露對傳熱元件造成酸腐蝕，經(jīng)研究確定本煙氣余熱利用溫度梯度為將煙氣溫度由200℃左右利用至150℃。
2.2 煙氣余熱資源量分析
從測試數(shù)據(jù)看，煙氣平均溫度20 0℃，煙氣的最低溫度191℃，為了保險起見，煙氣的計算溫度取191℃。191℃的煙氣比熱容為1.439kJ/Nm3·℃；150℃的煙氣比熱容為：1.436 kJ/Nm3·℃。煙氣溫度由191℃降到150℃可回收熱量：157848×(1.439×191-1.436×150)×0.9 =8.91×106kJ/h；8.91×106÷3600=2475 kW。
考慮應(yīng)用軟水熱媒技術(shù)回收4 #和5#燒成窯煙氣余熱，利用其中的部分余熱加熱氧化鋁片區(qū)澡堂用熱水，大部分余熱用于加熱蒸發(fā)原液，節(jié)約蒸汽。
根據(jù)動力工程師手冊，管道外表面溫度15 0℃常年運行工況允許最大散熱損失為116W/m2，熱水輸送管道采用Ф219×6，往返管道長度按1000m計算，則輸送的散熱損失為：3.14×0.219×1000×0.116=80kW。
考慮管道散熱損失后，可有效回收的熱量：2×2 475 -80=4870 kW。
全年可有效回收煙氣熱量：（按300d計算）4870×3600×24×300=12.6×1010kJ/a；4870×24×300=3.5×107 kW。
可有效回收的能量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤：12.6×1010÷(7000×4187) =4307 tce/a ；
可有效回收的能量折算為1. 25MPa的飽和蒸汽（焓值2785kJ/kg）量：12.6×1010÷2785÷1000=45242t/a。

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