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分解分级中间降温技术改造
罗振勇
【期刊名称】《有色金属设计》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】以氧化铝生产规模为1600 kt／a，分解分级工段为两条生产线，分解分级单条线氧化铝产能为800 kt／a 的拜耳法氧化铝厂为例，通过对新型分解分级中间降温工艺技术进行热平衡计算及设备选型计算，分别就建设投资和运营成本两方面将新型分解分级中间降温工艺与传统中间降温工艺进行对比。
阐述了一种新型拜耳法氧化铝厂分解分级工段中间降温工艺技术，采用在中间降温段的每台分解槽内设置加热管束式分解槽换热器，代替传统分解槽外置换热器的方式，取消了中间降温料浆泵。
加热管束式分解槽换热器内的循环冷却水通过间接换热方式与分解槽内氢氧化铝浆液进行热交换，将分解槽内氢氧化铝浆液温度降低到生产所需温度。
【总页数】6页(P22-26,33)
【作者】罗振勇
【作者单位】贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州贵阳 550081
【正文语种】中文
【中图分类】TF821
【相关文献】
1.拜耳法氧化铝生产中结晶热对分解中间降温的影响 [J], 鄢艳;丁志英
2.两种一段法生产砂状氧化铝晶种分解中间降温技术的对比 [J], 黎娜;王宁;史玉娟;
岳玲;于水波
3.新型换热器在氧化铝分解中间降温的试用 [J], 熊林;张正林;赵文伟
4.种子分解中间降温技术优化 [J], 李川
5.拜耳法分解降温系统节能技术改造 [J], 毛鹏
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氧化铝项目可行性研究报告范文
一、项目概述
本项目是建设一座制造氧化铝的新厂房，以满足当地市场日益增长的需求。
该厂将采用工艺烧结，生产高品质的氧化铝，为建筑及其他行业提供优质的原材料。
本项目的建设地点位于XX市，总投资约3000万元。
二、价值分析
1、市场前景分析
随着建筑业的发展，氧化铝作为一种优质的建筑材料，在市场中的需求量正在迅速增长。
同时，国家政策的支持，也促使氧化铝产业朝着绿色可持续发展的方向迈进。
预计未来3~5年的市场需求量将达到 xx 万吨，需求量仍将保持增长态势。
2、竞争分析
当前，氧化铝市场竞争越来越激烈。
根据相关数据统计，目前全国共有 xx 家氧化铝生产企业，它们各自提供优质的产品和服务，并竞相抢占市场份额。
在这种情况下，本项目将在原有的竞争环境中立足，努力为市场提供更多优质产品和服务，以抢占更多的市场份额。
三、项目投资分析
1、资金投入
本项目总投资约3000万元，其中建设投资约2500万元，原材料及设备投资约500万元。
一种中间降温系统分解槽新型出料方式摘要:氧化铝生产分解过程中,一种从槽顶抽吸，利用虹吸效应的出料方式，用于替换传统的从中上或槽底侧壁的泵抽吸出料方式，可以有效避免堵塞出料阀门、管道及中间降温器的流道，减轻操作人员的工作量，提高工作效率，消除安全隐患，且具有一定的经济效益。
关键词:中间降温系统；分解槽出料方式；槽顶抽吸；虹吸效应一、技术背景在氧化铝生产分解过程中，对分解率的控制主要是通过调节分解料浆的温度以提高分解料浆中铝酸钠的过饱和度，加快分解速度来实现的。
传统的分解中间降温系统是将宽流道板式换热器配置在分解槽顶，用沉没泵抽取顶部料浆进行降温，这样的降温工艺中，沉没泵价格较高，并且槽顶安装设施复杂，检修不便。
通过技术改进，中间降温系统已经被移至分解槽下，降低了循环水泵扬程及功率，以稍低价格的渣浆泵代替沉没泵，同时地面安装检修十分方便。
对于宽流道板式换热器以及中间降温泵放于槽下的中间降温系统，分解槽的出料方式主要有两种，一种是从分解槽下部槽壁出料，一种是从分解槽中上部槽壁出料。
前一种出料方式因为分解槽下部内壁结疤，很容易堵塞出料阀门及管道，影响正常生产，或是由于槽底部颗粒的自然沉积，使得大量的大颗粒物料进入中间降温器，造成降温器流道的堵塞，降低传热效率，增加人工清理的工作量。
第二种出料方式由于操作面位置高，工作人员需要从分解槽槽顶下至溜槽平台，再从溜槽平台通过直爬梯下至出料平台对槽壁出料阀进行日常操作和维护，费时费力，且存在一定的安全隐患。
二、技术原理我院自建院以来，始终注重核心技术研发，针对氧化铝厂的现有问题，结合虹吸及连通器原理，对中间降温系统的分解槽出料方式进行研究。
虹吸原理：因为液体压强和大气压强而产生。
根据帕斯卡定律P=ρgh，P0为大气压，如图2.1装置中A点左侧管中的液体压强为 P左 = P0-ρgh1，最高点A 点右侧管中的液体压强为 P右 = P0-ρgh2，因为h12,，所以， A左侧的压强就大于A右侧的压强，在大气压和液体压强的共同作用下，液体朝右侧方向流动。
氧化铝厂分解中间降温改造可行性探讨
摘要：氧化铝生产中分解中间降温是非常关键的工艺环节，降温能力直接关系到氧化铝的产量。
通过对中间降温系统的改进，可以进一步提高氧化铝产能、降低生产能耗，达到降本增效的目的。
关键词：中间降温；螺旋换热器；宽流道板式换热器
1、概述
广西华银铝业公司氧化铝生产现有分解生产线4条，每条线对应1套分解中间降温系统。
分解系统设计为6台宽流道板式换热器，分别配置于4#～9#分解槽槽顶，单台宽流道板式换热器可将本分解槽温度降低2℃，分解槽设计降温梯度为6级，整个分解系统总共降温12℃，可满足生产需要。
后续挖潜技改中，根据需要在每组中间降温系统的前端又新增1台螺旋换热器。
至此，华银铝业公司每组分解中间降温系统由8台换热设备组成，1台螺旋板式和7台宽流道板式换热器，螺旋换热器布置分解槽底，宽流道板式换热器位于分解槽顶。
2、主要技术方案分析
宽流道板式换热器喂料泵为沉没式泵，泵效率低，由于其设置于分解槽顶，分解槽泡沫大时，沉没式泵不能上料，严重影响生产；宽流道板式换热器位于分解槽顶，对应循环水泵输送扬程高，单循环泵的功率高达630kW，对应电机功率大，运行费用高；宽流道板式换热器和沉没式泵位于槽顶，吊装及检修维护较困难；
螺旋换热器喂料泵为离心泵，泵效率较高，节能效果明显；螺旋板式换热器设备传热系数较高（大约为宽流道板式的1.5倍），设备重量轻，换热效果好；螺旋换热器及其喂料泵均设置于分解槽底，检修维护较方便。
中间降温宽流道板式换热器使用至今已将过10年，很多设备已接近或超过服务年限，堵塞、漏料情况严重。
据生产不完全统计，现有的宽流道板式换热器中有超过10台使用效果极差。
综合考虑投资、节能、检修等方面的因素，本次技改将所有槽顶的28台宽流道板式换热器全部移至槽下统一配置，同时先新增8台螺旋换热器（每系列2台），以替换报废的宽流道板式换热器，其余宽流道板式视使用情况，在后续技改中逐渐更换。
原沉没式喂料泵全部更换成流量更大效率更高的离心泵，配套的管路及阀门系统一并升级。
3、主要设备选型计算
（1）换热器喂料泵
分解中间降温系统配置有28台面积为S=339.6m2的宽流道板式换热器，28台流量为380 m3/h的沉没式泵，分别配置在4组分解系统中，每组分解配置有7台宽流道板式换热器和7台沉没式泵。
原设计中对应氧化铝产能1600 kt/a，其对应的分解进料量为986.73m3/h，中间降温进料量为986.73/3=328.9 m3/h，现有设备可以满足中间降温所需要的换热面积，在此产能情况下，中间降温泵从槽顶移位到槽底后，由沉没式泵改为离心泵，离心泵安装在槽下，进料管在槽上，存在约20米的高度差，泵效率明显提高，其功率可由原设计的90kW降低到75kW。
（2）螺旋换热器
本次中间降温改造每组分解新增2台可拆卸螺旋换热器，全厂共新增8台，用于替换从槽顶移至槽底的宽流道板式换热器，与2016年技改所增加的1台可拆卸螺旋换热器一起形成“3台可拆卸螺旋换热器+5台宽流道板式换热器”的中间
降温系统。
新增螺旋换热器进料量为492.8x1.7=837.73 t/h，料浆比热为0.57kcal/kg•℃，换热器对数温差12℃，氢氧化铝料浆进出换热器温差6℃，螺旋换热器传热系数按1200kcal/m2•℃•h计算，则单级螺旋换热器面积为：
m2
式中：837.73 —中间降温螺旋换热器进料量 t/h；
0.57 —分解料浆比热kcal/kg•℃；
12 —换热器对数温差℃；
6 —料浆进出换热器温差℃；
1200 —螺旋换热器传热系数Kcal/m2•℃•h。
设计选用210 m2螺旋换热器8台，每组分解2台。
4、分解中间降温改造对系统的影响
本次分解中间降温改造淘汰了部分宽流道板式换热器，更换为传热效率更高的螺旋板式换热器，直接强化了分解初期中间降温的效果，加大了分解推动力，对分解系统相关的分解率及精液产出率等指标有着十分有利的影响。
5、分解中间降温技改效益
随着中间降温换热器从槽顶移至槽底，循环水泵的扬程大大降低，运行功率大大降低，分解中间降温系统配置有8台功率为630kW的循环水泵，在此产能情况下，当分解中间降温板式热交换器由槽顶移至槽下时，循环水泵的功率可降低到450kW。
本次技改将分解中间降温板式热交换器由槽顶移至槽下时，循环水泵的功率可降低到450kW，根据2016年全年产能2290 kt/a计，现有的循环水泵需开6备2，则循环水泵每年可节省电量为：
（630-450）×6×24×365×0.825=7805160 kW•h
式中：630 —技改前循环水泵功率 kW；
450 —技改前循环水泵功率 kW；
6 —循环水泵正常运行台数台；
0.825 —计算系数。
按照华银公司电费0.48元/ kW •h计算，则每年可节省电费：
7805160 kW •h×0.48元/kW •h=374.65万元
因此分解中间降温改造后，循环水泵正常每年可为华银铝业公司节约电费375万元，节能效果显著。
此外，中间降温喂料泵由沉没式泵改成离心泵，泵效率明显提高，电机功率下降15kW •h，则喂料泵每年可节省电量为：
（90-75）×7×24×365×0.825=758835kW•h
式中：90 —技改前沉没泵电机功率 kW；
75 —技改后循环水泵功率 kW；
7 —喂料泵泵正常运行台数台；
0.825 —计算系数。
按照华银公司电费0.48元/kW •h计算，则每年可节省电费：
758835kW •h×0.48元/kW •h=36.42万元
6、结论
随着氧化铝生产技术的发展，越来越多的氧化铝厂将中间降温装置移到了分解槽下，此举不仅可节约中间降温喂料泵的电耗，更为可观的是节约了分解循环水供水泵的电耗，对降低氧化铝的生产成本极为有利。
降低电力消耗，降低生产成本
对1#、2#分解中间降温进行改造后，热交换器从槽顶移到槽下，分解循环水的供水压力大大降低，循环水泵的功率从630Kw降至450Kw，循环水泵电耗大幅度下降，预计每年可节约电耗7805160 kW•h，每年可节约电费375万元，中间降温泵电机从90Kw降为75Kw，则每年可节省电费36.42万元，因此，此次改造对于降低氧化铝生产成本极为有利，年节约电费约421.42万元。
增加降温效果，提高分解率
对1#、2#分解中间降温进行改造后，前3级降温采用螺旋板式换热器降温，经2016年先期改造增加的1台螺旋板式换热器的效果来看，螺旋板式换热器的换热效果优于宽流道板式换热器，其降温效果明显。
此次改造，前3级降温采用螺旋板式换热器，后面的换热器利旧，可节约投资。
改造完成后，分解槽间料浆温度降幅提高，分解率可在现有基础上进一步提高，将有利于全厂氧化铝产量的提高。
由此可见，对1#、2#分解中间降温进行改造，对提高分解率、进一步降低生产成本意义重大。
参考文献：
[1]黎娜，王宁，史玉娟，岳玲，于水波.两种一段法生产砂状氧化铝晶种分解中间降温技术的对比[J].世界有色金属，2018（08）：5+7.
[2]鄢艳，丁志英.拜耳法氧化铝生产中结晶热对分解中间降温的影响[J].世界有色金属，2018（08）：15+17.。
