CN104477955A - 一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色冶金行业中氧化铝生产技术领域，具体涉及一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法。本发明是将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽冷凝水与蒸发工段产生新蒸汽冷凝水在新蒸汽冷凝水罐中混合，并在负压***中逐级闪蒸出来的二次蒸汽，二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中，新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末效新蒸汽冷凝水罐闪蒸出的二次蒸汽进入水冷器中，最终产生的50℃的新蒸汽冷凝水送入电厂。以蒸汽耗量每年约100万吨的氧化铝厂为例，采用本发明的技术方案每年能够回收新蒸汽冷凝水约75~90万吨/年至电厂，达到了绿色、环保、节能的要求。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金行业中氧化铝生产技术领域，具体涉及一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法。
背景技术
氧化铝生产属于资源、能源依赖型工业，我国现有的氧化铝厂基本都有专门的配套电厂，电厂提供给氧化铝厂动力资源，包括高压、低压蒸汽与电。目前，拜尔法氧化铝厂的生产状况不尽相同，一般处理一水硬铝石时，消耗的高压蒸汽量约1.5~2.0t/t Al2O3，消耗低压蒸汽约0.5~1.0t/t Al2O3。处理三水铝石时，消耗的高压蒸汽量约1.0~1.05t/t Al2O3，消耗低压蒸汽约0.4~0.55t/t Al2O3。这样，一个年产50万吨的氧化铝厂的蒸汽耗量约为70~150万吨每年，为了生产蒸汽，能源、清洁水的消耗量巨大。为了降低氧化铝厂的能耗、水耗，充分利用氧化铝厂各工段产生的清洁的蒸汽冷凝水回电厂水处理***，我们根据多年的设计经验和现场运行情况开发出氧化铝厂新蒸汽冷凝水降温与热量回收的工艺。
我国现有电厂的锅炉种类很多，现有的氧化铝厂自备电站大多采用循环流化床锅炉。全国各氧化铝厂的动力配备不同，有因地制宜利用附近大型电厂的情况，也有利用自备电厂的情况。有些电厂的锅炉对补充水品质要求非常高，要求对进入锅炉的凝结水进行100%的除盐处理。氧化铝厂的蒸汽冷凝水在回电厂继续利用前，需要降低温度到50℃左右才能进行电厂要求的化学水处理。因为氧化铝厂的新蒸汽冷凝水温度一般在158℃左右，二次蒸汽冷凝水在70℃左右，并且二次蒸汽冷凝水的含碱量较高，目前还不能达到完全回电厂继续利用的指标要求。因此，可采用本发明对氧化铝生产中产生的新蒸汽冷凝水降温并回收热量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法，目的是通过将氧化铝厂溶出和分解工段产生的新蒸汽冷凝水输送至蒸发工段中，与蒸发新蒸汽冷凝水混合，利用蒸发系的负压***进行闪蒸，使冷凝水闪蒸降温达到50℃，实现全厂的新蒸汽冷凝水降温，并且回收利用新蒸汽冷凝水的热量。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽冷凝水与蒸发工段产生新蒸汽冷凝水在Ⅰ效新蒸汽冷凝水罐中混合，混合后产生的不凝性气体进入Ⅰ效蒸发器的加热室；
（2）混合后的新蒸汽冷凝水进入Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅱ效蒸发器的加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入Ⅲ效新蒸汽冷凝水罐中闪蒸降温，以后逐级闪蒸出来的二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽进入水冷器中，最终的50℃的新蒸汽冷凝水送入新蒸汽冷凝水泵，由新蒸汽冷凝水泵送入电厂，逐级闪蒸降温过程产生的热量都进入对应的蒸发器内回收利用。
所述的Ⅰ效蒸发器的加热室采用158℃、绝压为0.6MPa的饱和新蒸汽，对Ⅰ效蒸发器分离室中的含Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆沸腾产生二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器加热室的热源，Ⅰ效蒸发器加热室内产生的冷凝水即是步骤（1）中所述的蒸发工段产生的新蒸汽冷凝水，自流入Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐中。与Ⅰ效蒸发器分离室料浆沸腾产生二次蒸汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下一效蒸发器加热室作为热源。直至末效蒸发器分离室产生的二次蒸汽进入水冷器中。
蒸发器无论是顺流还是逆流操作，即无论物料走向与蒸汽同向或是反向，分离室内料浆沸腾产生的二次蒸汽都会作为下一效蒸发器的热源。
Ⅰ效二次蒸汽在Ⅱ效蒸发器加热室内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水因含碱量较大，与新蒸汽冷凝水分离，进入Ⅱ效蒸汽冷凝水罐，其产生的不凝性气体进入Ⅱ效蒸发器加热室中，Ⅱ效二次蒸汽冷凝水进入Ⅲ效二次蒸汽冷凝水罐内与Ⅲ效二次蒸汽冷凝水混合，闪蒸出的二次蒸汽进入Ⅲ效蒸发器加热室，以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽冷凝水都与前效来二次蒸汽冷凝水在本效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸降温产生的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到末效蒸发器产生的二次蒸汽冷凝水与之前各效混合闪蒸后，各效产生的二次蒸汽冷凝水收集和能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
所述的蒸发器效数不限，是具有负压工况的多效蒸发器。
本发明也适用于非铝土矿方法生产氧化铝工艺中各工段清洁高温水在蒸发工段的降温和能量回收。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
采用本发明的新蒸汽冷凝水降温和热量回收方法，利用蒸发器从Ⅰ效到末效压力逐级递减的特性，能够降低新蒸汽冷凝水温度至50℃，使低温冷凝水直接回电厂化学水处理***，其中各效新蒸汽冷凝水与料浆换热产生的二次蒸汽冷凝水不互相混合，保证了新蒸汽冷凝水的质量，并且回收利用了新蒸汽冷凝水闪蒸的热量。
以蒸汽耗量每年约100万吨的氧化铝厂为例，采用本发明的技术方案每年可节省能量约1.08x108kcal，相当于每年节省约15428t标煤，能够回收新蒸汽冷凝水约75~90万吨/年至电厂，达到了绿色、环保、节能的要求。
附图说明
图1是本发明实施例1的氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收的装置示意图；
其中：1-1：Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐；1-2：Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐；1-3：Ⅲ效新蒸汽冷凝水罐；1-4：Ⅳ效新蒸汽冷凝水罐；1-5：Ⅴ效新蒸汽冷凝水罐；1-6：Ⅵ效新蒸汽冷凝水罐；1-7：末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐；
2-1：Ⅰ效蒸发器；2-2：Ⅱ效蒸发器；2-3：Ⅲ效蒸发器；2-4：Ⅳ效蒸发器；2-5：Ⅴ效蒸发器；2-6：Ⅵ效蒸发器；
3-1：Ⅰ效蒸发器加热室；3-2：Ⅱ效蒸发器加热室；3-3：Ⅲ效蒸发器加热室；3-4：Ⅳ效蒸发器加热室；3-5：Ⅴ效蒸发器加热室；3-6：Ⅵ效蒸发器加热室；
4-1：Ⅰ效蒸发器分离室；4-2：Ⅱ效蒸发器分离室；4-3：Ⅲ效蒸发器分离室；4-4：Ⅳ效蒸发器分离室；4-5：Ⅴ效蒸发器分离室；4-6：Ⅵ效蒸发器分离室；
5-1：Ⅱ效二次蒸汽冷凝水罐；5-2：Ⅲ效二次蒸汽冷凝水罐；5-3：Ⅳ效二次蒸汽冷凝水罐；5-4：Ⅴ效二次蒸汽冷凝水罐；5-5：Ⅵ效二次蒸汽冷凝水罐；
6：水冷器；7：新蒸汽冷凝水泵；
代表新蒸汽冷凝水的流动方向；代表二次蒸汽冷凝水的流动方向；代表二次蒸汽与不凝性气体的流动方向；代表158℃、0.6MPa的新蒸汽。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例采用六效蒸发器，其示意图如图1所示，Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐1-1、Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐1-2、……、Ⅵ效蒸汽冷凝水罐1-6、末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7逐级相连，末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7底部与新蒸汽冷凝水泵7连接，将末级新蒸汽冷凝水罐1-7闪蒸产生的50℃的新蒸汽冷凝水送入电厂，顶部与水冷器6相连，二次蒸汽进入水冷器6；
Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐1-1还与Ⅰ效蒸发器加热室3-1相连，将产生的不凝性气体送入Ⅰ效蒸发器加热室3-1中，同时Ⅰ效蒸发器加热室4-1还与Ⅰ效新蒸汽冷凝水罐1-1相连，将料浆换热升温产生的新蒸汽冷凝水送入Ⅰ效新蒸汽冷凝水罐1-1，以此类推，各效新蒸汽冷凝水罐与和其效数对应的蒸发器加热室相连，以输送不凝性气体和闪蒸出的二次蒸汽；
Ⅰ效蒸发器分离室4-1与Ⅱ效蒸发器加热室3-2相连，将Ⅰ效蒸发器分离室4-1中料浆沸腾产生的二次蒸汽送入Ⅱ效蒸发器加热室3-2中，以此类推，各效蒸发器分离室都与其下一效蒸发器加热室相连，Ⅵ效蒸发器分离室4-6与水冷器6相连；
Ⅱ效蒸发器加热室4-2还与Ⅱ效二次蒸汽冷凝水罐5-1相连，Ⅱ效二次蒸汽冷凝水罐5-1顶部与Ⅱ效蒸发器加热室3-2相连，底部与Ⅲ效二次蒸汽冷凝水罐5-2相连，以此类推，各效蒸发器加热室和与其效数对应的二次蒸汽冷凝水罐相连，各效二次蒸汽冷凝水罐顶部与和其效数对应的蒸发器加热室相连，底部与下一效二次蒸汽冷凝水罐相连。
采用图1中的六效蒸发器进行新蒸汽冷凝水降温与热量回收，按照以下步骤进行：
（1）氧化铝厂溶出工段158℃新蒸汽冷凝水约110t/h，与蒸发工段产生的温度为158℃的50t/h新蒸汽冷凝水在Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐1-1中混和；
（2）产生的不凝性气体进入Ⅰ效蒸发器的加热室3-1中，新蒸汽冷凝水进入Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐1-2中闪蒸降温至135℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅱ效蒸发器的加热室3-2，产生的135℃新蒸汽冷凝水进入Ⅲ效新蒸汽冷凝水罐1-3中闪蒸降温至115℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅲ效蒸发器的加热室3-3，闪蒸后的115℃新蒸汽冷凝水进入Ⅳ效新蒸汽冷凝水罐1-4闪蒸降温至97℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅳ效蒸发器加热室3-4，闪蒸后的97℃新蒸汽冷凝水进入Ⅴ效新蒸汽冷凝水罐1-5闪蒸降温至79℃，产生的二次蒸汽进入Ⅴ效蒸发器加热室3-5，闪蒸后的79℃新蒸汽冷凝水进入Ⅵ效新蒸汽冷凝水罐1-6闪蒸降温至65℃，产生的二次蒸汽进入Ⅵ效蒸发器加热室3-6，闪蒸后的65℃新蒸汽冷凝水进入末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7闪蒸降温至50℃，二次蒸汽进入水冷器6，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入新蒸汽冷凝水泵7，通过泵输送至电厂。
所述的Ⅰ效蒸发器的加热室3-1采用158℃、绝对压力为0.6MPa的饱和新蒸汽，对Ⅰ效蒸发器分离室4-1中的含Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆产生二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器加热室3-2的热源。Ⅰ效加热室中产生的冷凝水是步骤（1）中所述的新蒸汽冷凝水，自流入Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐1-1中，与Ⅰ效蒸发器分离室料浆沸腾产生二次蒸汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下一效蒸发器加热室作为热源，直至Ⅵ效蒸发器分离室4-6产生的二次蒸汽进入水冷器6中。
Ⅰ效的二次蒸汽在Ⅱ效蒸发器加热室3-2内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水进入Ⅱ效蒸汽冷凝水罐5-1，其产生的不凝性气体进入Ⅱ效蒸发器加热室3-2，Ⅱ效二次蒸汽冷凝水进入Ⅲ效二次蒸汽冷凝水罐5-2与Ⅲ效二次蒸汽冷凝水混合，并闪蒸出二次蒸汽，进入Ⅲ效蒸发器加热室3-3。以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽冷凝水都与前效来二次蒸汽冷凝水在本效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸降温产生的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到Ⅱ效-Ⅴ效的二次蒸汽冷凝水在Ⅵ效二次蒸汽冷凝水罐5-5与Ⅵ效蒸发器加热室3-6产生的二次蒸汽冷凝水混合闪蒸后，二次蒸汽冷凝水收集和能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
实施例2
本实施例采用五效蒸发器，进行新蒸汽冷凝水降温与热量回收，按照以下步骤进行：
（1）氧化铝厂分解工段158℃新蒸汽冷凝水约80t/h，与蒸发工段产生的温度为158℃的50t/h新蒸汽冷凝水在Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐中混合并进行闪蒸降温；
（2）产生的不凝性气体进入Ⅰ效蒸发器的加热室中，新蒸汽冷凝水进入Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐中闪蒸降温至127℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅱ效蒸发器的加热室，闪蒸后的127℃新蒸汽冷凝水进入Ⅲ效新蒸汽冷凝水罐中闪蒸降温至98℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅲ效蒸发器的加热室，闪蒸后的98℃新蒸汽冷凝水进入Ⅳ效新蒸汽冷凝水罐闪蒸降温至83℃，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅳ效蒸发器加热室，闪蒸后的83℃新蒸汽冷凝水进入Ⅴ效新蒸汽冷凝水罐闪蒸降温至66℃，产生的二次蒸汽进入Ⅴ效蒸发器加热室，闪蒸后的66℃新蒸汽冷凝水进入末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸降温至50℃，二次蒸汽进入水冷器，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入新蒸汽冷凝水泵，通过泵输送至电厂，逐级闪蒸降温产生的热量进入蒸发***回收利用。
Ⅰ效蒸发器的加热室采用158℃、0.6MPa的新蒸汽，对Ⅰ效蒸发器分离室中的含Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆产生二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器加热室的热源，产生的冷凝水是步骤（1）中所述的新蒸汽冷凝水，自流入Ⅰ效新蒸汽冷凝水混合罐中；与Ⅰ效蒸发器分离室料浆沸腾产生二次蒸汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下一效蒸发器加热室作为热源，直至Ⅴ效蒸发器分离室产生的二次蒸汽进入水冷器中。
Ⅰ效的二次蒸汽在Ⅱ效蒸发器加热室内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水进入Ⅱ效蒸汽冷凝水罐，其产生的不凝性气体进入Ⅱ效蒸发器加热室，Ⅱ效二次蒸汽冷凝水进入Ⅲ效二次蒸汽冷凝水罐与Ⅲ效二次蒸汽冷凝水混合，并闪蒸出二次蒸汽，进入Ⅲ效蒸发器加热室。以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽冷凝水都与前效来二次蒸汽冷凝水在本效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸降温产生的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到Ⅱ效-Ⅳ效的二次蒸汽冷凝水在Ⅴ效二次蒸汽冷凝水罐与Ⅴ效蒸发器加热室产生的二次蒸汽冷凝水混合闪蒸后，二次蒸汽冷凝水收集和能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
Claims (2)
1.一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽冷凝水与蒸发工段产生的温度新蒸汽冷凝水在Ⅰ效新蒸汽冷凝水罐中混合，混合后产生的不凝性气体进入Ⅰ效蒸发器的加热室；
（2）混合后的新蒸汽冷凝水进入Ⅱ效新蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸产生的二次蒸汽进入Ⅱ效蒸发器的加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入Ⅲ效新蒸汽冷凝水罐中闪蒸降温，以后逐级闪蒸出来的二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽进入水冷器中，最终的50℃的新蒸汽冷凝水送入新蒸汽冷凝水泵，由新蒸汽冷凝水泵送入电厂，逐级闪蒸降温过程产生的热量都进入对应的蒸发器内回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法，其特征在于所述的蒸发器效数不限，是具有负压工况的多效蒸发器。
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