【摘 要】目前存在的各種節(jié)能技術(shù)均已經(jīng)受到當(dāng)前社會發(fā)展的影響而產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，并以不同的形式在改變，隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷在更新。在氧化鋁生產(chǎn)中，節(jié)能在蒸發(fā)工序中起到了極其重要的作用，文章針對實(shí)際生產(chǎn)中，在氧化鋁生產(chǎn)蒸發(fā)過程中，從整個原液濃縮過程對相關(guān)節(jié)能措施進(jìn)行了介紹。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)；氧化鋁生產(chǎn)

一、氧化鋁生產(chǎn)工藝的應(yīng)用

1、概述

氧化鋁是一種白色粉狀物，而鋁礦石是堅(jiān)硬的礦石。從鋁礦石到氧化鋁，實(shí)際上發(fā)生的變化主要是化學(xué)變化。因此，從本質(zhì)上說，氧化鋁廠應(yīng)算是化工廠。迄今為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提取氧化鋁的方法。由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的原因，有些方法已被淘汰，有些還處于試驗(yàn)研究階段。已提出的氧化鋁生產(chǎn)方法可歸納為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法與熱法。目前用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的只有堿法。

2、不同工藝的應(yīng)用解析

拜耳法氧化鋁生產(chǎn)工藝是將鋁土礦中的氧化鋁用晶種從鋁酸鈉溶液中析出氫氧化鋁，而將溶出度渣及含硅高的礦石另用燒結(jié)法處理。拜耳法中的赤泥在用堿預(yù)處理后，可回收氧化鋁。還可以回收碳酸鈉。優(yōu)點(diǎn)是對礦石的品位要求范圍寬，成本低回收率高。拜耳法也成為濕法化學(xué)，在面對優(yōu)質(zhì)鋁土礦和明礬石礦時，可采用拜耳法，燒結(jié)法適用于霞石礦和高硅高鐵鋁土礦，而聯(lián)合法對于各種鋁土礦均可。而對于鋁土礦，需綜合考慮各種因素采取處理方法和工藝設(shè)備流程。目前，全球有90%以上采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)品，拜耳法是由拜耳提出而得名。拜耳法適用于處理低硅鋁礦石，特別是用在處理三水鋁石型粘土礦，因其工藝流程簡單，只需較少的建設(shè)投資，既便于操作，產(chǎn)品質(zhì)量又高，具有其它方法無法比擬的經(jīng)濟(jì)效益。由于所只需要較低的溫度，能量消耗也較少，因此用三水鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁具有一定的成本優(yōu)勢。在全球范圍內(nèi)，其余不到10%的氧化鋁是燒結(jié)-拜耳聯(lián)合法生產(chǎn)的，由于礦石類型的原因，燒結(jié)--拜耳聯(lián)合法生產(chǎn)僅存于獨(dú)聯(lián)體地區(qū)和中國。該生產(chǎn)方法流程復(fù)雜、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量較差，主要用來處理含硅高的一水硬鋁石礦。

二、高效蒸發(fā)系統(tǒng)簡介

1、投資少、占地省

原有一套蒸發(fā)系統(tǒng)的建設(shè)用地，可建設(shè)兩套系統(tǒng)?，F(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)通常采用六效五級預(yù)熱四級閃蒸出料（或加強(qiáng)制循環(huán)效）的蒸發(fā)系統(tǒng)，其配置剖面如下圖所示，改進(jìn)后的高效蒸發(fā)器系統(tǒng)配置剖面如下圖所示。

2、實(shí)施時間短、見效快

生產(chǎn)企業(yè)正在運(yùn)行的蒸發(fā)系統(tǒng)使用該技術(shù)進(jìn)行技改，具有投資小、實(shí)施時間短、見效快的優(yōu)點(diǎn)，并且不增加新設(shè)備，不影響系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。改進(jìn)方案僅對流程進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，如：主流程采用雙進(jìn)、雙出流程，五效、四閃出料運(yùn)行或主流程采用雙進(jìn)單出流程，如五、四效同時進(jìn)料，五效（或六效）出料運(yùn)行。經(jīng)過技改，原液溫度85℃、濃縮倍數(shù)≤1.35時，實(shí)現(xiàn)節(jié)汽10%、節(jié)電8%～15%以上；原液溫度85℃、濃縮倍數(shù)≥1.45時，實(shí)現(xiàn)節(jié)汽8%、節(jié)電7%～12%。

三、影響蒸發(fā)器產(chǎn)能的因素

1、結(jié)疤對傳熱效率的影響

在氧化鋁生產(chǎn)中，鋁酸鈉溶液的黏度較大，而且隨著濃度的升高而升高，同時溶液中含有一定濃度的碳酸鈉、氫氧化鋁和二氧化硅等雜質(zhì)，在蒸發(fā)濃縮過程中，這些雜質(zhì)容易結(jié)晶沉淀，形成一定厚度的結(jié)疤附在加熱器管束內(nèi)壁上，甚至在加熱器下部形成“瘤狀”結(jié)疤塊將管束堵死，影響加熱器的換熱效果。

2、不凝性氣體對換熱效率的影響

不凝性氣體是在換熱過程中，不能在水蒸汽凝結(jié)點(diǎn)溫度下凝結(jié)成液體的氣體的總稱。在氧化鋁生產(chǎn)母液蒸發(fā)過程中，不凝性氣體的主要組成是空氣和二氧化碳。其來源一是開車過程時，加熱器、分離室、冷凝水系統(tǒng)以及輸送管道內(nèi)殘存的空氣，二是碳酸鹽的分解產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w。

在蒸發(fā)過程中，不凝性氣體不但占據(jù)了一定的空間，減少了換熱面積，而且和水蒸汽混合后，使混合蒸汽的溫度降低。造成加熱器有效溫差減小，傳熱效率和蒸發(fā)器產(chǎn)能下降。

3、冷凝水罐液位控制對傳熱效率的影響

加熱蒸汽和鋁酸鈉溶液在加熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換時，最主要的熱量來源是就是加熱蒸汽的冷凝相變放熱，飽和蒸汽變成冷凝水，并利用水泵及時將冷凝水排走。在這個過程中，冷凝水罐中的水能起到液封的效果，強(qiáng)化了冷凝相變放熱過程，因此冷凝水罐的液位的控制是影響傳熱效率的一個因數(shù)。

在實(shí)際操作中，如果冷凝水不能及時排走，造成冷凝水罐滿罐，不但減少了加熱蒸汽的傳熱面積，而且也減少了冷凝水的自蒸發(fā)量。但是如果冷凝水排走太快，造成冷凝水罐空罐，這又會導(dǎo)致加熱蒸汽的熱利用率下降和汽耗升高。

4、分離器液位對蒸發(fā)器產(chǎn)能的影響

溶液在分離室進(jìn)行沸騰蒸發(fā)時，受循環(huán)泵和導(dǎo)流柱的影響，沸騰面為深U型，這樣不但能夠擴(kuò)大沸騰面的面積，而且能夠減少因溶液由液位產(chǎn)生的靜壓所引起的溶液沸點(diǎn)升高，加劇溶液沸騰程度和提高蒸發(fā)效率。當(dāng)分離器液位過高時，情況就會變得和上面的相反。不但液柱靜壓差增大，溶液沸點(diǎn)升高，導(dǎo)致有效溫差降低，而且沸騰面的形狀也會被拉平，沸騰面積減少，影響蒸發(fā)器產(chǎn)能。

四、節(jié)能降耗措施研究

1、堅(jiān)持以人為本，落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)制度

對氧化鋁企業(yè)而言，必須要堅(jiān)持以人為本，倡導(dǎo)“安全生產(chǎn)”，以切實(shí)可行的安全生產(chǎn)制度，保護(hù)生產(chǎn)員工的生命財產(chǎn)安全。

安全生產(chǎn)的前提條件是要落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)的規(guī)章制度。對氧化鋁企業(yè)而言，在安全生產(chǎn)過程中，要發(fā)揮各級各部門，尤其是安全管理部門與安全檢查人員的安全生產(chǎn)管理制度；要落實(shí)“一崗雙責(zé)”制，監(jiān)督企業(yè)安全規(guī)章制度與操做規(guī)范的實(shí)施情況，對所發(fā)現(xiàn)的安全隱患、安全問題要做到發(fā)現(xiàn)一個、整改一個；嚴(yán)厲監(jiān)督、制約各崗位上員工違章違規(guī)行為，在最大程度上降低人為因素對企業(yè)安全生產(chǎn)的影響；根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)情況，制定二十四小時、十二小時安全檢查制度，排查安全隱患。管理人員要從實(shí)際生產(chǎn)的角度考慮，只有真正做到履行職責(zé)、忠于職守，重視安全生產(chǎn)問題，才能將事故消滅在萌芽狀態(tài)中，真正做到以預(yù)防為主，推動企業(yè)安全生產(chǎn)變革。

2、提高氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制

氧化鋁的生產(chǎn)技術(shù)要求高、生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)線較長、程序復(fù)雜，決定了生產(chǎn)過程必須精確嚴(yán)密，對生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時，加強(qiáng)對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性控制，保持氧化鋁的穩(wěn)定產(chǎn)量，對控制生產(chǎn)成本具有重要的意義。

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為氧化鋁的生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，氧化鋁的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的人工送料到現(xiàn)在的生產(chǎn)設(shè)備在線分析，使生產(chǎn)過程更加科學(xué)化、規(guī)范化，降低了物料在使用過程中的浪費(fèi)，加強(qiáng)了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，減少了企業(yè)人工費(fèi)用的投入，從而降低了生產(chǎn)成本。

3、優(yōu)化工藝流程，降低流程中的工藝能耗

原設(shè)計(jì)多數(shù)單元之間均設(shè)計(jì)有泵類設(shè)備輸送介質(zhì)，以保證輸送料的穩(wěn)定性和可調(diào)整性。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)某些單元之間憑借自有壓力差或高位差完全可以完成輸送功能?；诖?，對一系列蒸發(fā)器進(jìn)料進(jìn)行了改造實(shí)驗(yàn)：（1）原液進(jìn)料自壓改造，原液進(jìn)料流程原設(shè)計(jì)為分解工序送來的原液儲存在原液槽內(nèi)，再通過離心泵打進(jìn)蒸發(fā)器，進(jìn)過測量計(jì)算進(jìn)料閃蒸允許壓力為0.035Mpa，而錐底原液槽高20m，當(dāng)錐底原液槽液位達(dá)到78%時原液從溢流管流到與之相連的平底槽內(nèi)，此時液位對應(yīng)的高度為15.6m，進(jìn)料閃蒸高度為8m，所以在保證錐底有較高的液位時，即可在不開原液進(jìn)料泵的前提下通過調(diào)節(jié)進(jìn)料氣動閥就能滿足蒸發(fā)器進(jìn)料流量，這樣就節(jié)約了兩臺離心泵（132KW），節(jié)約了電耗和備件材料費(fèi)用。（2）原液進(jìn)料流程改為自壓送料，除去進(jìn)料閃蒸真空度影響外，只要錐底原液槽液位保持10m以上，就能滿足進(jìn)料流量的要求。

4、充分利用溶出和蒸發(fā)一次冷凝水的熱量通過閃蒸供汽實(shí)現(xiàn)余熱回收的目的

蒸發(fā)一次冷凝水溫度約120℃，溶出一次冷凝水溫度約125℃，原流程直接進(jìn)入工藝回水槽，多余的熱能都轉(zhuǎn)化成蒸汽排放到大氣中，工藝回水槽上方大量乏汽排空，熱量白白浪費(fèi)，熱能利用率較低，造成了熱量的損失。為充分利用乏汽，將其通過汽水平衡，把閃蒸出來的二次汽分別加熱到與之對應(yīng)的蒸發(fā)器III、IV、V效，提高蒸發(fā)二次汽的熱量，從而減少新蒸汽的用量。這項(xiàng)改造完成并投入運(yùn)行以來，蒸發(fā)器運(yùn)行平穩(wěn)，各效壓力平穩(wěn)，一、二次冷凝水化驗(yàn)結(jié)果含堿0.0012g/L、0.06g/L，只要控制好閃蒸罐液位，就不會造成一次水跑堿，同時也不會造成蒸發(fā)器系統(tǒng)漏真空，改造后一次冷凝水的熱量被二次利用，每小時蒸發(fā)單系列用汽量減少5m3，一天節(jié)汽120m3蒸汽，一年按運(yùn)轉(zhuǎn)率86.4%計(jì)算，單臺可節(jié)約蒸汽37843m3，節(jié)能效果顯著，從而大大降低氧化鋁蒸汽單耗。

結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)競爭日益激烈，降低生產(chǎn)成本是實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益的最佳途徑。氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)必須結(jié)合自身的實(shí)際特點(diǎn)，通過提高生產(chǎn)工藝，加快生產(chǎn)設(shè)備自動化進(jìn)程，建立完善的質(zhì)量控制體系，加快實(shí)現(xiàn)氧化鋁節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周小東，李家樂.氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)中安全管理模式的應(yīng)用[J].神州學(xué)術(shù)論叢，2014（4）：60-61.

[2]王兵.加強(qiáng)氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)安全管理問題探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品（工業(yè)技術(shù)），2013（7）：121-122.