氧化铝生产蒸发工序用能分析及节能研究

氧化铝生产蒸发工序用能分析及节能研究

 杨原栋

河南能源义煤公司义翔铝业有限公司  河南 三门峡  472400

摘要：能源是现代社会发展的基础，金属材料是现代社会发展的根本。因为铝制品以及相关合金本身的优良性能，逐渐成为了现代社会发展所使用的主要的金属材料，铝本身的强烈需求刺激了氧化铝生产业的稳定发展。氧化铝生产工业是冶金工业的主要组成部分也是现代国民经济的基础构成部分。其中蒸发工序是整个氧化铝生产的主要工序之一，其本身的能耗高低直接制约了氧化铝生产工业化的稳定发展。为此在现有工作背景下对氧化铝生产蒸发工序进行性能分析以及节能研究有着重要的意义。

关键词：氧化铝；生产蒸发工序；节能

我们通过对于蒸发工序进行热平衡的测试分析，根据测试数据对于这项工序内容实现了物料均衡性的分析研究，指出了蒸发工序本身存在的整水（蒸水）能力不足以及吨水汽耗较高两个主要的问题。为此我们通过从整体到局部的研究方式，提出了节能型技术优化路径。首先对蒸发工序进行分析和研究，其次分别对冷凝水自动蒸发器以及蒸发器的内容进行能量分析研判，以追求更佳的节能效果，降低热传（传热）过程中材料的损失。

一、氧化铝生产的方式方法

氧化铝生产主要是将铝矿石的基础原料进行加工，构建成为氧化铝产品的全部过程，其中涵盖了原材料的处理分析、原材料之间的化学反应以及产物之间的分离提纯等相关的举措。氧化铝生产的主要方法分为四种主要的类型，也就是碱法、酸法、酸碱联合以及热处理。碱法所生产的氧化铝，主要是以碱为基础实现矿石的处理，让矿石之中的氧化铝与碱之间进行反应，之后转化为铝酸钠溶液。矿石结构之中的铁、钛等相关的杂质和多数的硅就会被转化为不溶解的化合物，将不溶解的赤泥与溶液之间进行分离，经过洗涤之后，可以进行废弃或是再次使用，回收其中可以再次使用的部分。纯净的铝酸钠溶液内容可以分析出氢氧化铝，经过不断地分离、洗涤以及焙烧，可以获得氧化铝产品。碱法生产氧化铝我们也可以将其称为烧结法、拜耳法以及联合法多种生产工艺流程。

二、氧化铝生产蒸发工序节能分析

蒸发本身就是化工生产之中的一种主要的操作过程，在氧化铝的生产之中有着重要的影响地位。其中最为核心的作用在于排除流程结构主体之中多余的水分，以保持整个循环系统结构之中的液体质量均衡性。浓缩生产之中所提及的循环牧业（母液），让其可以充分地达到相关的技术工作需求。结晶析出的循环母液之中的部分杂质和其他的材料的，不通顺。可以保证生产的正常运作。结合相关的数据信息分析可知，氧化铝蒸发能耗约占总生产能耗的20％"--25％，汽耗占总汽耗的48％'---'52％。占据总生产成本的10%左右。蒸发工序内部耗能质量的高低和大小直接影响了整个氧化铝工业化发展的推进。为此推动氧化铝生产蒸发工序的优化对整个工作落实推进之中的节能降耗任务推进有着积极的影响。不通顺

随着国家相关节能政策要求的提出，各氧化铝生产产业以及相关的研究单位，都在寻找一种可以实现节能降耗的操作方式。我国的氧化铝生产蒸发的工序中，节能降耗技术的应用已经获得了较大的进步和发展。通过分析国内大型氧化铝工厂所出现的蒸发技术以及使用问题，可以精准地总结各种长上下的蒸发系统增产节能所采用的各种积极的工作措施和技术手段，不通顺。研究竖管浆（降膜）膜蒸发器以及排盐工艺手段技术，优化陈旧的蒸发系统，继而保证整个系统操作的有效性。针对蒸发工序设备的陈旧老化问题以及技术落后等原因，我们提出了新型的闪蒸器、高效真空泵、改进减温器等相关设备手段，让蒸发的操作效果和运转质量得到了明显的增强，达到了最佳的节能降耗的目的（新型的闪蒸器、高效真空泵、改进减温器等相关设备手段，这段话能在详细一点否？）。

三、蒸发法工艺分析

国外的氯化蒸发工艺主要是以蒸发装置为核心，以管式降膜蒸发器和删速自（？）蒸发器两种结构形式，降膜蒸发以及闪速自蒸发之间的结合是现阶段世界上拜耳法种分母液蒸发最为先进的操作流程。国内使用的联合蒸发工序主要是以蒸发装置为基础，通过外热式自然循环、强制循环蒸发等方式方法实现的蒸发。虽然技术手段经过了多年的创新得到了改进优化，但是国内的蒸发工艺手段仍旧存在吨水蒸汽耗较高、循环工作质量较差，蒸发水平相对较低，结垢状态较为严重等多种弊端问题。

现阶段我们所使用的蒸发工序工艺流程主要有以下步骤。以四效逆流三级闪蒸的管式降膜蒸发系统为例，这种工艺流程的操作方式是蒸发原液大部分由泵送至Ⅳ效蒸发器，小部分送至IⅡ（？）效蒸发器，经Ⅳ一IⅡ（三效）一II—I效蒸发器逆流逐级加热，再经三级闪蒸器闪蒸浓缩后，由过料泵送出；新蒸汽进入I效蒸发器对料液进行加热，I效至IⅡ效蒸发器的二次蒸汽分别作下一效蒸发器的加热热源，Ⅳ效（末效）蒸发器的二次蒸汽降温后排出；①、②、③ 级闪蒸器的二次蒸汽和I、II、Ⅲ效蒸发器的小部分二次蒸汽分别通入i、n、iii效预热器，与预热器内的溶液混合，对溶液进行加热；I、II、III、Ⅳ效蒸发器的冷凝水分别通入1、2、3、4效冷凝水自蒸发器，自蒸发产生的二次蒸汽分别作为各效蒸发器的热源，其冷凝水汇入一次水泵后排出。

四、蒸发工序节能探究

通过对氧化铝蒸发工序的用能分析研究评价，我们可以初步认识到蒸发工序之中所使用的用能设备以及能量分析结果，充分地明确用能水平的程度对于整个能耗所产生的直接影响。

1、节能潜力分析

热力学的完善度是评价用能过程中内部热力效果的基础准则。热效率主要是指实际收益热量与总供给热量之间的比较数值，其主要是从数量上全面说明有多少能量转化成为了有用能。

2、冷凝水自蒸发器的能量分析

结合冷凝水自蒸发器热平衡表的计算分析可知，在实际工作的基础上，我们必须清楚地认识到冷凝水自蒸发器的工作方式分析和理解。其实际的工作原理是根据压强降低导致流体沸点降低原理所构建的，高温高压的冷凝水从入水口转移到中央循环管之中，利用冷凝水的自身压力以及自蒸发器内部的真空构成压差作用，从而推动冷凝水循环套管内部的循环流动质量。另一方面让冷凝水达到顶部之后通过沸点的降低继而迅速地汽化并且进行分离，二次蒸汽被抽走之后达到相应的蒸发器环境，将其作为热源，剩下的水则会通过水泵进行排除。结合相关的技术与案例分析可知，冷凝水自蒸发器内部的压强高低决定了后期二次水蒸气的实际温度和流量大小，若是通过调节真空泵来转化内部压强，则可以充分确定二次水蒸气的温度以及流量大小。我们将这个过程称之为能量的优化，他主要是通过相关参数的分析进行优化处理，以获得最佳的参数数值。

总结：通过熟悉氧化铝生产的流程以及蒸发工序工艺特点和工作原理可知，现阶段我们在热工测试以及实际生产过程中的数据跟踪分析，可以深入地认识到物料均衡计算分析的主要方式，获得所需要的能量分析基础数据，初步确定供需操作存在的主要问题。同时在现有的技术背景下分析了氧化铝生产过程中节能降耗的实际意义，选择最为合理的模型机构，确保氧化铝的最佳生产效果。

参考文献

[1]彭小奇，，，等.氧化铝生产蒸发工序的（火用）分析[J].中南大学学报（自然科学版）.2011,(3).829-834.

[2]郑平军,安刚.某氦制冷氢液化主体设备的热力学分析[J].低温工程.2010,(1).28-32.