氧化铝生产回水系统改造应用

2018-09-10庞二中

河南科技 2018年23期

关键词：氧化铝换热器锅炉

庞二中

摘要：目前，水资源紧缺和水污染问题日益受到人们的关注，我国也加大了对水资源的管理力度，以解决水资源问题。而氧化铝生产中产生的废热水是一种可以循环利用的资源。基于此，本文给出了一、二次热水的回收途径，以提高经济效益，达到改造的目的。

关键词：氧化铝；换热器；锅炉；除盐水；水耗

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）23-0089-02

Application of Aluminum Oxide Production Back Water

System Reengineering

PANG Erzhong

（Henan Energy Yima Coal Company Yixiang Aluminum Industry，Mianchi Henan 472435）

Abstract： At present， the shortage of water resources and the problem of water pollution are attracting more and more attention. Our country has also intensified the management of water resources to solve the problem of water resources. The waste hot water produced in alumina production is a resource that can be recycled. Based on this， this paper gave one or two ways to recover the hot water， so as to improve the economic efficiency and achieve the purpose of transformation.

Keywords： alumina；heat exchangers；boiler；desalted water；water consumption

1 概述

我国人口占世界人口的22%，而水资源仅占世界的8%，是联合国认定的水资源紧缺国家。不仅如此，水资源在我国的分布严重不均，东西部地区差异大，而氧化铝产业集中分布在中西部地区，这些地方的环境容量和纳污能力有限。

普遍虚高的水耗难题，将现代氧化铝目前面临的环保困扰和抗污之举展示在众人眼前。严重污染环境、粗放的不可持续的发展方式已难以为继。伴随中国经济的快速增长，空气、土壤、水污染等问题日益严重，环境保护和水资源的问题越来越受到重视。新环保法在区域污染物总量控制、项目环评审批和项目建成后的环保监管方面日益细化，环境主管部门的要求会更加严格，这些无疑将对氧化铝行业的水处理问题产生重大影响。

以上种种原因注定了氧化铝产业的发展绕不开对水资源的利用和处理。但现实情况是，我国氧化铝的水耗普遍较高，氧化铝目前在公用工程配置上优先满足工艺要求，而非节能节水，且国家对氧化铝行业缺乏处置领导的节能、节水考核压力。另外，区域的经济性掩盖了高水耗问题。

某铝业公司氧化铝产能50万t/a，其中，有一条10万t生产线和一条40万t生产线，两条生产线均采用强化拜耳法生产工艺。热电厂主要设备有XD-130/9.8-M自然循环、半露天布置的高温高压循环流化床锅炉三台，CB25-8.83/6.5/0.784抽汽背压式汽轮机一台，QF-30-2同步发电机一台，化学设备额定出力260t/h，化学制水预处理为澄清池，重力式无阀滤池，多介质过滤器，混凝处理合格后经超滤，反渗透，最后经混床进一步处理后加氨送至除氧器。负责送出氧化铝厂生产需要的6.4MPa、290℃、120t/h的高压蒸汽和0.784MPa、170℃、80t/h的低压蒸汽。

氧化铝生产系统投入生产初期，凝结水水质指标大，一次水DD 600μs/cm，Na+400μg/L，SiO260μg/L，二次水DD 800μs/cm，Na+4 000～6 000μg/L，甚至达到10 000μg/L，SiO2100ug/L，严重超出锅炉用水水质标准[1]，热电厂无法回收。化水除盐水供量达200～260t/h，導致化水制水设备运行时间长，在夏季，两套制水设备每天24h连续运行，在冬季，三套制水设备每天20h连续运行，制水过程中产生废水量90～130t/h，均外排。出现氧化铝生产系统凝结水热电厂无法回收利用，供汽回水两者之间的平衡关系建立不起来，用水量居高不下，水单耗在8～9。

在热电厂内部，除盐水温度20～25℃，供水量200～260t/h，采用0.6MPa、160℃蒸汽加热，除氧器温度提至80℃时运行稳定，再向158℃提温时，出现除氧器振动、从排氧口喷水现象，无法运行。除氧器温度保持在80℃运行，溶解氧17mg/L，高于标准8mg/L，达不到热力除氧效果，被迫采用化学除氧。除氧器温度低，锅炉燃煤单耗高，保持在0.782。

2 需要解决的关键问题及技术途径

2.1 关键问题

需要解决的关键问题有两个，分别是氧化铝生产系统凝结水回收利用，降低水耗，杜绝外排，以及氧化铝生产系统凝结水热量回收利用，加热锅炉给水温度至158℃，满足热力除氧要求。

2.2 技术途径

第一，氧化铝生产一次水参照除盐水标准回除氧器，提升除氧器温度，降低化水除盐水供水量，减少制水量。

第二，一次回水指标：DD≤20μs/cm、SiO2 ≤50μg/L、Na+≤200μg/L、YD≈0mmol/L

第三，氧化铝生产二次水回化水中间水箱，经一、二级混床处理，产出合格除盐水。

第四，增设6台140m2板式换热器，设置在除氧器补充水管路上。一方面利用150℃左右二次水，加热除盐水至75℃进低压加热器；另一方面，二次水降温至50℃以下进化水中间水箱，供化水混床处理。混床树脂由001×7、201×7更换为耐磨损能力及抗氧化能力强，能交换吸附尺寸较大的离子和分子的D001、D201大孔树脂。

第五，增设两台150m2低压加热器，设置在除氧器补充水管路上。板式换热器后，除盐水在板式换热器加热后进低压加热器，一台低压加热器利用热电厂低压蒸汽加热，一台利用氧化铝生产系统乏汽加热，除盐水经低压加器加热后温度提升至110℃左右进除氧器，利用除氧器自身加热系统提升除盐水温度至158℃左右，达到热力除氧标准。

第六，二次回水指标：DD≤50μs/cm、SiO2≤100μg/L、Na+≤2 000μg/L、YD≈0mmol/L

第七，一次、二次回水管道之间安装联络电动门。在一次回水管道上安装在线监测钠表、电导表，一次回水指标超时，电动门自动切换至二次回水管道上，经板式换热器降温至50℃以下，进化水中间水箱，供混床处理，产出合格除盐水。

第八，在化水中间水箱与二次回水管道之间安装电动门，在二次回水管道上安装在线监测钠表、电导表，二次回水指标超，自动切换至原水池，与原水进行热量交换、指标交换。在原水温度≤30℃，电导≤1 000μs/cm，Na+≤5 000μg/L的标准下，二次水当作原水使用，进入化水制水系统，减少废水量，杜绝外排。

第九，在污水处理站建一个2 000m3缓冲蓄水池，在二次水无法进原水池、氧化铝生产系统检修时放水，均暂时回收至缓冲蓄水池，待系统恢复生产后，经处理送回氧化铝生产系统，杜绝外排。

3 改造应用效果

3.1 回收热量

除盐水供量150t/h，由50℃提升至100℃，所需热量为：

[Q]=4.2×150×1 000×50=3.15×107kJ （1）

3.1.1 节煤量。按锅炉燃煤低位发热量17030kJ/kg计算，每小时节煤量为：

3.15×107÷17 030kJ/kg=1 849.7kg/h （2）

煤單耗下降，由0.782降至0.534。

3.1.2 效益分析

3.1.2.1 节煤费用。按每年运行300d计，年节煤量为：[188×24×300/1 000=1 353.6]t。原煤价格按400元/t，年节约资金：[1 353.6×400=54]万元。

3.1.2.2 节药品费用。除氧器温提至158℃，热力除氧取代化学除氧。每月节省联铵药品1.5t，费用1.5万元，一年费用18万元。

3.2 回收水量