CN110159376A - 一种铝电解槽复合余热利用发电*** - Google Patents

一种铝电解槽复合余热利用发电*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽复合余热利用发电***，由电解槽、槽壁换热器、烟气‑水换热器和螺杆膨胀发电机组，所述电解槽位于槽壁换热器下方，电解槽通过排烟管连接烟气‑水换热器，烟气‑水换热器还通过槽壁换热器进水管连接槽壁换热器，槽壁换热器还通过中压蒸汽管连接螺杆膨胀发电机组，本发明铝电解槽复合余热利用发电***利用铝电解过程中产生的烟气余热、槽壳壁散失的热量进行回收发电。大大降低铝电解生产的电能消耗，降低整个行业的能耗和环境污染。利国利民，增强我国铝电解行业在世界同行业的竞争力。

Description

一种铝电解槽复合余热利用发电***
技术领域
本发明涉及一种发电***，具体是一种铝电解槽复合余热利用发电***。
背景技术
目前，世界上电解铝生产行业是著名的能耗大户，吨铝直流电耗在13000kwh以上而理论吨铝电耗在6000-7000kwh之间，也就是说能源利用率较低仅在50%左右，另外有50%的能量以势能的形式转化掉了。散发在大气中（通过电解烟气余热和电解槽壁散发）。烟气及槽壳侧壁散热占整个铝电解槽热量支出的50%，烟气温度120℃以上（电解槽烟管进口部位）。烟气带走的热量约占整个槽能量支出的20%左右。槽壳侧壁散热的温度在230-260℃之间散发的热量占整个槽能量支出的30%左右铝电解生产温度在900-1000℃之间。
综上所述，铝电解生产过程中的能量损失十分巨大，如果能有效回收利用这些损失掉的热量将大大降低铝电解生产的电能消耗，降低整个行业的能耗和环境污染。利国利民，增强我国铝电解行业在世界同行业的竞争力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铝电解槽复合余热利用发电***，以解决背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝电解槽复合余热利用发电***，由电解槽、槽壁换热器、烟气-水换热器和螺杆膨胀发电机组，所述电解槽位于槽壁换热器下方，电解槽通过排烟管连接烟气-水换热器，烟气-水换热器还通过槽壁换热器进水管连接槽壁换热器，槽壁换热器还通过中压蒸汽管连接螺杆膨胀发电机组，螺杆膨胀发电机组与乏汽-有机工质换热器之间通过乏汽管相连接，乏汽-有机工质换热器还通过工质蒸汽管连接ORC螺杆膨胀发电机组，ORC螺杆膨胀发电机组与工质冷凝器之间通过工质乏汽管相连接，工质冷凝器还通过工质回液泵和工质回液管连接乏汽-有机工质换热器，乏汽-有机工质换热器还通过循环水冷水管和除盐水补水管给烟气-水换热器输送除盐水。
作为本发明的优选方案：所述螺杆膨胀发电机组和乏汽-有机工质换热器均与厂区配电线路相连接。
作为本发明的优选方案：所述工质冷凝器、循环水热水管、循环水冷却塔、循环水泵之间通过循环水冷水管形成水冷却循环***。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明铝电解槽复合余热利用发电***利用铝电解过程中产生的烟气余热、槽壳壁散失的热量进行回收发电。大大降低铝电解生产的电能消耗，降低整个行业的能耗和环境污染。利国利民，增强我国铝电解行业在世界同行业的竞争力。
附图说明
图1是本发明的整体原理图。
图中：1-电解槽、2-槽壁换热器、3-排烟管、4-烟气-水换热器、5-槽壁换热器、6-中压蒸汽管、7-螺杆膨胀发电机组、8-乏汽管、9-乏汽-有机工质换热器、10-除盐水补水管、11-工质蒸汽管、12-ORC螺杆膨胀发电机组、13-工质乏汽管、14-工质冷凝器、15-工质回液泵、16-工质回液管、17-循环水热水管、18-循环水冷却塔、19-循环水泵、20-循环水冷水管、21-冷凝水泵、22-厂区配电线路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种铝电解槽复合余热 利用发电***，由电解槽1、槽壁换热器2、烟气-水换热器4和螺杆膨胀发电机组7，所述电解槽1位于槽壁换热器2下方，电解槽1通过排烟管3连接烟气-水换热器4，烟气-水换热器4还通过槽壁换热器进水管5连接槽壁换热器2，槽壁换热器2还通过中压蒸汽管6连接螺杆膨胀发电机组7，螺杆膨胀发电机组7与乏汽-有机工质换热器9之间通过乏汽管8相连接，乏汽-有机工质换热器9还通过工质蒸汽管11连接ORC螺杆膨胀发电机组12，ORC螺杆膨胀发电机组12与工质冷凝器之间通过工质乏汽管13相连接，工质冷凝器14还通过工质回液泵15和工质回液管16连接乏汽-有机工质换热器9，乏汽-有机工质换热器还通过循环水冷水管21和除盐水补水管10给烟气-水换热器4输送除盐水。螺杆膨胀发电机组7和乏汽-有机工质换热器均与厂区配电线路22相连接。工质冷凝器14、循环水热水管17、循环水冷却塔18、循环水泵19之间通过循环水冷水管20形成水冷却循环***。
本发明的工作原理是：电解槽生产过程中产生的100℃以上的烟气通过电解槽排烟管3烟气-水换热器（水预热器）4，和来自除盐水补水管的除盐水进行热交换。对除盐水进行预热，预热后的除盐水通过槽壁换热器进水管5进入到槽壁换热器（蒸汽发生器）2，烟气进入烟气净化***过滤后排入大气除盐水在槽壁换热器2内吸收来自电解槽内电解铝生产过程中产生的热量后，汽化蒸发。形成中压蒸汽，大量汇集后通过中压蒸汽管6进入蒸汽型螺杆膨胀机组做功推动螺杆膨胀发电机组7旋转发电，所发电力进入厂区配电线路22，发电做功后的乏汽通过乏汽管8，进入乏汽-有机工质热器9.与有机工质进行热交换。失热后的乏汽冷凝成水后，通过冷凝水泵21加压，打回烟气-水换热器(水预热器)4.进行加热，进入另一个工作循环；有机工质在乏汽-有机工质热器4内发热汽化蒸发，形成有压有机工质蒸汽。通过工质蒸汽管11，进入ORC(有机工质)螺杆膨胀发电机组12做功，推动螺杆膨胀发电机组旋转发电，所发电力同样进入厂区配电线路22.有机工质做功后形成乏汽通过工质乏汽管13，进入工质冷凝器（工质-水热交换器）14，与冷凝循环水换热冷凝成液态的有机工质通过工质回液泵15，通过工质回液管16，打回乏汽-有机工质换热器9，再次加热汽化，进入下一个工作循环；冷凝循环水换热后经循环水热水管17，循环水冷却塔18，散热降温后，经循环水泵19打入循环水冷水管20进入工质冷凝管进行下一个工作循环。

Claims (3)

1.一种铝电解槽复合余热利用发电***，由电解槽（1）、槽壁换热器（2）、烟气-水换热器（4）和螺杆膨胀发电机组（7），其特征在于，所述电解槽（1）位于槽壁换热器（2）下方，电解槽（1）通过排烟管（3）连接烟气-水换热器（4），烟气-水换热器（4）还通过槽壁换热器进水管（5）连接槽壁换热器（2），槽壁换热器（2）还通过中压蒸汽管（6）连接螺杆膨胀发电机组（7），螺杆膨胀发电机组（7）与乏汽-有机工质换热器（9）之间通过乏汽管（8）相连接，乏汽-有机工质换热器（9）还通过工质蒸汽管（11）连接ORC螺杆膨胀发电机组（12），ORC螺杆膨胀发电机组（12）与工质冷凝器之间通过工质乏汽管（13）相连接，工质冷凝器（14）还通过工质回液泵（15）和工质回液管（16）连接乏汽-有机工质换热器（9），乏汽-有机工质换热器还通过循环水冷水管（21）和除盐水补水管（10）给烟气-水换热器（4）输送除盐水。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽复合余热利用发电***，其特征在于，所述螺杆膨胀发电机组（7）和乏汽-有机工质换热器均与厂区配电线路（22）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽复合余热利用发电***，其特征在于，所述工质冷凝器（14）、循环水热水管（17）、循环水冷却塔（18）、循环水泵（19）之间通过循环水冷水管（20）形成水冷却循环***。
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