氧化铝厂生产系统的节能降耗措施

氧化铝厂生产系统的节能降耗措施

路桥

开曼铝业（三门峡）有限公司 河南三门峡 472000

摘要：氧化铝工艺的优化设计已经逐步在国内氧化铝行业中得到应用，也成为了企业降本增效的必要条件和措施。如何降低新建和已有氧化铝厂的生产能耗和成本，工艺优化设计将成为关键因素，也将成为未来氧化铝技术发展的方向和趋势。

关键词：氧化铝厂生产系统；节能降耗措施；

为了配合国家节能减排政策的实施,中国铝业公司要求系统内的各大氧化铝生产企业必须做到生产废水零排放。因此各大氧化铝生产企业纷纷对原有的生产污水处理设施进行改造,以达到环保的要求。务求做到既有利于发展生产,又能最大限度地保护环境、体现出可持续发展的战略。

一、氧化铝生产现状

氧化铝生产工艺主要是烧结法和拜尔法,生产用新水量在3万t/d 左右。烧结法工艺与拜耳法相比,工艺复杂,水的耗用量高。为降低水的消耗,近几年来通过加强用水节水管理,利用节水新技术、新工艺改造用水设施,有效提高了水的重复利用率,生产用新水量逐年降低。氧化铝生产用新水主要分为生产工艺用水、设备冷却用水和辅助生产用水。生产工艺用水主要是产品洗涤用水,部分循环水系统补充水等;设备冷却用水主要是熟料回转窑、冷却机窑体托轮、化灰机、溶出湿磨、冷凝器、沉降工序、碳分槽水封、压滤机、水柱塞泵、煤粉磨轴瓦冷却、原料磨冷却用水、压缩机冷却系统、真空泵系统及泵水封用水;生产辅助用水主要是岗位地面清理、生活用水等。氧化铝厂产生的废水主要来源为生产工艺排水、生产生活杂用水排水、部分设备冷却水、循环水系统排污水及工艺排水等。具有总排水量大、水质不稳定,排水水质差异比较大的特点。氧化铝厂在排出大量悬浮物的同时排出大量的铝化合物,铝化合物的出现,使平流沉淀池在完成自然沉淀的过程中参与了加药沉淀的强制作用。从进水悬浮物和沉淀池悬浮物去除率的关系来看,一般沉淀池,进水悬浮物越高,出水水质越差,去除率稍上升,而生产废水处理站在废水沉淀过程中存在一个低峰值。例如,废水提升量增加一倍,水中悬浮物、铝离子要平均高出14.3%和11.4%。尽管铝离子参与了沉淀过程,并发挥了作用,而出水悬浮物和A13+含量仍然很高,这是由于水中碱度太高,水的粘性增加, 稳定性提高。

二、氧化铝厂生产系统的节能降耗措施

1.氧化铝生产废水处理工艺。氧化铝厂生产废水处理站一般都在厂外布置,废水流经的路线比较长,各个工序之间排出来的废水比较复杂,废水中的物质也是各种各样,例如:破安全帽,电器开关,废旧电缆,破工作服,笤帚,碎砖,碎石,包装袋,等等。这些物品在进入处理流程前必须将其去除,因此最好是设计两道格栅,一道粗格栅,一道细格栅(网),漂流的,大的悬浮物和比较小的悬浮物在格栅前被去除。两道格栅对后续的构筑物是很好的保护。直接接在泵的出口,经常被塑胶袋, 重油块堵塞, 后来在进水管内加上2×2mm过滤网才避免了堵塞。有时候废水流量超过提升泵房的最大提升能力,只好让其超越溢流。因此在氧化铝废水处理站设计调节池很有必要。根据长时间调查,调节池水力停留的时间(HRT)应该≥6h。调节池的另一个作用是除油。氧化铝生产现场有不少转动设备,尤其是油隔离泵、隔膜泵、大型电动机的油冷器,焙烧炉的燃油泄漏,都有泄漏润滑油的机会,因此废水中常有油类。如果这些油不经提前去除,将跟随废水进入沉淀池影响沉淀池出水,尤其是,如果过滤技术采用纤维过滤技术,这些油类在沉淀池不容易沉淀下来,会大量吸附在纤维丝上与纤维粘接在一起,无法彻底反洗,影响过滤质量。利用在调节池6h停留时间将废水中的油彻底去除.可以采用隔油池的原理,也可以在调节池内增加吸附物质,斜板、斜管沉淀装置, 提高除油效率。废水处理的构筑物运行讲究工艺参数,其中流量是一个很重要的参数,而氧化铝废水中的高悬浮物,高铝离子的特点又决定了这种废水的沉淀性能相当好,特别容易在流程中沉淀,结垢,因此处理工艺中的流量计量一直没有确定其型号。超声波流量计不便测量悬浮物流体;电磁流量计,其他的流量计测流量时又容易因结垢而失去准确性、可靠性。在沉淀池前后、过滤池前后布置流量堰对该构筑物运行监测很有好处。经过沉淀分离后的上清液进入过滤装置,在常规的水处理过程中,过滤一般是以石英砂作为滤料来截留水中悬浮杂质。滤料粒径通常在0.5mm～1.0mm之间,滤层厚度通常为60cm～80cm,过滤速度通常为8m/h～10m/h。当生产废水浊度较高时,也可采用双层滤料过滤的形式,上层采用密度较小,粒径较大的轻质滤料,下层采用密度较大,粒径较小的重质滤料。实践表明,双层滤料能够有效的提高去污能力,当生产废水经过滤层后,粒径在5um以上的颗粒基本上被截留,经过过滤后的水即可通过出水管返回氧化铝生产系统继续使用。生产废水经过沉淀处理后,分离产生大量的污泥,这些污泥通常具有很高的碱性,并且易于分解,对环境是潜在的污染。由于污泥中通常含有大量的水分,因此在处理前需要先进行浓缩,降低含水率。污泥脱水通常有自然干化及机械脱水、烘干等方法,经过脱水后的污泥经过压缩后即可进行填埋。

2.总图布局节能优化设计。在氧化铝全厂的总图布局上，如果布置合理可大大减少物流的输送距离，节约物料的输送能耗和管路损失，也是氧化铝系统节能优化设计的一个重要手段。总图布局的节能优化设计主要有按照氧化铝工艺流程的特点，各个工艺车间可单向循环成“回”字形布置，避免物料流向出现往返和交叉，从而可减少物料输送的能耗。根据总图场地的高差，合理布局相邻车间，利用地势的高位差自压输送溶液和料浆，减少或取消输送泵，节约电耗。如预脱硅车间可布置在溶出高压隔膜泵车间的高处，分解槽可根据场地高差逐级布置等等。将热电站、溶出和蒸发车间布置在相邻附近，尽量减少蒸汽输送管线长度，可有效减少蒸汽管路损失，从而节约全厂汽耗。在保证消防安全的前提下，车间之间的间距尽可能减小，保证总图布局紧凑，缩小全厂占地面积，不仅可节约投资，还可以大大减少输送物料的能耗。

3.车间配置整合节能优化设计。氧化铝工艺流程复杂，车间数量较多，因此对于车间配置的优化整合，可有效减少动力设备数量，缩短物料的输送距离，节约物料的输送能耗和管路损失，也是氧化铝系统节能的另一个有效措施。车间配置整合的节能优化设计整合工序，减少车间数量，从而可减少动力输送设备，节约电耗。如将原料磨、预脱硅和高压泵房整合成一个原矿浆制备车间，将赤泥沉降、热水站、赤泥输送及絮凝剂制备整合成一个赤泥浆液处理车间，将蒸发、分解、焙烧等循环水整合成一个综合循环水系统等。根据工艺流程路线，将部分车间在空间高度上逐级配置，利用设备之间高位差自压输送物料，取消部分输送设备，节约电耗。如将成品过滤、控制过滤、排盐苛化、精液热交换上下分层配置成一个综合过滤车间，将种子过滤、母液浮游物回收配置在分解槽顶，集中成一个分解过滤车间等。通过采用节能优化设计，可使氧化铝生产企业的能耗水平进一步降低，全厂工艺汽耗、电耗和综合能耗均能节约10％以上，单位氧化铝生产成本。

随着能源价格的上涨，氧化铝生产的节能降耗已成为未来氧化铝工业降本增效的重要措施之一，在现有氧化铝企业已有的生产指标下再进一步降低能耗已经成为未来氧化铝节能降耗研究的方向和趋势。

参考文献：

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