一种梯级回收利用拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的方法与系统

技术领域

本发明涉及废热回收利用技术领域，具体涉及一种梯级回收利用拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的方法与系统。

背景技术

拜耳法是一种从铝土矿生产氧化铝的化工过程，其本质为游离碱与铝土矿中氧化铝水合物反应，浸出铝土矿中氧化铝生成铝酸钠溶液，通过降温、搅拌、添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝析出。拜耳法相对其它氧化铝生产工艺，具有流程简单等优点，目前90％以上氧化铝或铝生产均采用拜耳法工艺。作为氧化铝生产的主要生产工艺，拜耳法工艺生产流程中会产生许多低温废热，目前该部分低温废热利用率较低，且基本以冷却水吸收然后送到生产流程如赤泥洗水等。尤其溶出矿浆经过多级自闪蒸进入稀释槽进行稀释脱硅时会产生(100-130℃)的乏汽。现阶段生产上采用气压冷凝器对该部分废热进行回收，部分乏汽被喷淋冷水回收后成为热水送往其它工序备用，其余未回收乏汽被直接排放，造成热量浪费，同时需要消耗大量冷凝水。

稀释槽乏汽直接排放到大气中，不仅造成热量的浪费，乏汽中含有碱，也会造成碱的浪费、增加碱耗，同时也会带来环境问题。随着氧化铝行业竞争日趋激烈，及对清洁生产、环境保护的重视程度越来越贵，节能降耗减排已成为影响未来氧化铝企业发展的关键性因素。

发明内容

针对拜耳法生产氧化铝废热回收利用单一、利用率低的技术问题，本发明提供一种梯级回收利用拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的方法与系统。本发明能够对废热进行梯级回收利用，优先考虑将废热转化为高附加值的电能，实现氧化铝生产工序余热的回收利用，大幅度提高拜耳法溶出稀释槽烟汽余热回收率，能够降低氧化铝生产碳排放，同时减少冷却水用量，对于缺水地区的氧化铝厂意义尤为明显。

第一方面，本发明提供一种梯级回收利用拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的方法，包括如下步骤：

将烟汽与有机工质换热，有机工质加热至过热蒸汽状态，回收烟汽潜热；

过热有机工质蒸汽推动涡轮机进行发电，得到高品位电能；

利用中间导热介质对有机介质进行换热冷却；

中间导热介质换热后与分解母液进行换热；

烟汽换热后变为液相，与分解母液换热，温度降低后送往赤泥工序作为赤泥洗水；分解母液升温后进入蒸发原液槽。

进一步的，烟汽与有机工质换热前的温度为105-130℃。

进一步的，有机工质为R245FA(五氟丙烷)、R11(三氯一氟甲烷)中的一种或两种。

进一步的，有机介质与中间导热介质换热后降温至30-35℃，中间导热介质换热后温度为70-80℃。

进一步的，中间导热介质与分解母液换热后，分解母液温度升至55-60℃。

进一步的，烟汽冷凝水与分解母液换热后温度降到90-95℃，分解母液升温至80-85℃。

进一步的，分解母液的用量按照烟汽冷凝后液相的温度计算得到。

第二方面，本发明提供一种梯级回收拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的系统，包括有机工质换热器、中间导热介质换热器、第一分解母液换热器和第二分解母液换热器，有机工质换热器的工质出口与涡轮发电机的工质进口连通，涡轮发电机的工质出口与中间导热介质换热器的工质进口连通，中间导热介质换热器的中间导热介质出口与第一分解母液换热器的中间导热介质进口连通，第一分解母液换热器的分解母液出口与第二分解母液换热器的分解母液进口连通，有机工质换热器的烟汽出口与第二分解母液换热器的烟汽进口连通。

进一步的，中间导热介质换热器的工质出口通过工质泵与有机工质换热器的工质进口连通，实现有机工质的循环。

本发明的有益效果在于：

本发明首次提出利用有机朗肯循环耦合技术对拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热进行回收利用，结合不同低温热源情况，开发一种低温余热梯级利用技术，首先利用稀释槽烟汽潜热部分进行发电，剩余余热用来对分解母液进行第一段预热，利用稀释槽烟汽换热后的液相对分解母液二段加热，减少分解母液升温汽耗，可以有效解决拜耳法生产废热回收利用单一的缺陷，同时增加废热的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的梯级回收拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的系统的连接关系示意图。

图中，1-有机工质换热器，2-中间导热介质换热器，3-第一分解母液换热器，4-第二分解母液换热器，5-涡轮发电机，6-工质泵，7-蒸发原液槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种梯级回收拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的系统，包括有机工质换热器1、中间导热介质换热器2、第一分解母液换热器3和第二分解母液换热器4，有机工质换热器1的工质出口与涡轮发电机5的工质进口连通，涡轮发电机5的工质出口与中间导热介质换热器2的工质进口连通，中间导热介质换热器2的工质出口通过工质泵6与有机工质换热器1的工质进口连通，中间导热介质换热器2的中间导热介质出口与第一分解母液换热器3的中间导热介质进口连通，第一分解母液换热器3的分解母液出口与第二分解母液换热器4的分解母液进口连通，有机工质换热器1的烟汽出口与第二分解母液换热器4的烟汽进口连通，第二分解母液换热器4的分解母液出口与蒸发原液槽7连通。

实施例2

一种梯级回收利用拜耳法生产氧化铝稀释槽烟汽废热的方法，包括如下步骤：

将温度为105-130℃的低温烟汽在有机工质换热器1中，与有机工质换热，利用烟汽潜热将有机工质加热至过热蒸汽状态，有机工质为R245FA、R11中的一种或两种；

过热有机工质蒸汽推动涡轮发电机5进行发电，得到高品位电能；

发电后，有机介质经过中间导热介质换热器2进行换热冷却，有机介质降温至30-35℃，由工质泵6泵回有机工质换热器1中，再次与稀释槽烟汽换热，中间导热介质(如冷却水等)升温至70-80℃；

换热后的中间导热介质从中间导热介质换热器2流出，再进入第一分解母液换热器3中与分解母液进行换热，换热后分解母液温度升至55-60℃；

烟汽经有机工质换热器1换热后变为液相排出，然后进入第二分解母液换热器4与从第一分解母液换热器3中排出的分解母液换热，烟汽冷凝水温度进一步降低到90℃，送往赤泥工序作为赤泥洗水；分解母液升温至80-85℃，进入蒸发原液槽7。

实施例3

某企业氧化铝厂采用拜耳法工艺生产氧化铝，溶出稀释槽料浆蒸汽约为115℃，流量约25t/h，生产过程中，蒸汽进入水冷器与生产用水进行热交换，只能回收部分热量，剩余部分直接排空，热量回收率较低。

该部分蒸汽潜热大概为15400KW，依本发明思路进行改造，经过有机工质换热器1与R245FA换热后，通过涡轮发电机5转化为电能约1020KWh，折合标煤0.123*1020＝0.125吨，减排2.67*0.125＝0.33吨CO

实施例4

某企业氧化铝厂采用拜耳法工艺生产氧化铝，溶出稀释槽料浆蒸汽约为120℃，流量约20t/h，生产过程中，蒸汽进入水冷器与生产用水进行热交换，只能回收部分热量，剩余部分直接排空，热量回收率较低。

该部分蒸汽潜热大概为12200KW，依本发明思路进行改造，经过有机工质换热器1与R245FA换热后，通过涡轮发电机5转化为电能约800KWh，折合标煤0.123*800＝0.098吨，减排2.67*0.098＝0.26吨CO

实施例5

某企业氧化铝厂采用拜耳法工艺生产氧化铝，溶出稀释槽料浆蒸汽约为120℃，流量约20t/h，生产过程中，蒸汽进入水冷器与生产用水进行热交换，只能回收部分热量，剩余部分直接排空，热量回收率较低。

该部分蒸汽潜热大概为12240KW，依本发明思路进行改造，经过有机工质换热器1与R11换热后，通过涡轮发电机5转化为电能约750KWh，折合标煤0.123*750＝0.092吨，减排2.67*0.092＝0.24吨CO

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。