一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法
【专利摘要】本发明属于有色冶金行业中氧化铝生产【技术领域】，具体涉及一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法。本发明是将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽冷凝水与蒸发工段产生新蒸汽冷凝水在新蒸汽冷凝水罐中混合，并在负压系统中逐级闪蒸出来的二次蒸汽，二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中，新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末效新蒸汽冷凝水罐闪蒸出的二次蒸汽进入水冷器中，最终产生的50℃的新蒸汽冷凝水送入电厂。以蒸汽耗量每年约100万吨的氧化铝厂为例，采用本发明的技术方案每年能够回收新蒸汽冷凝水约75~90万吨/年至电厂，达到了绿色、环保、节能的要求。
【专利说明】一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有色冶金行业中氧化铝生产【技术领域】，具体涉及一种氧化铝生产中的 新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法。
【背景技术】
[0002] 氧化铝生产属于资源、能源依赖型工业，我国现有的氧化铝厂基本都有专门的配 套电厂，电厂提供给氧化铝厂动力资源，包括高压、低压蒸汽与电。目前，拜尔法氧化铝厂的 生产状况不尽相同，一般处理一水硬铝石时，消耗的高压蒸汽量约1.5~2.0t/t Al2O3，消耗 低压蒸汽约〇. 5~1. Ot/t Al2O3。处理三水铝石时，消耗的高压蒸汽量约I. 0~1. 05t/t Al2O3, 消耗低压蒸汽约0. 4~0. 55t/t Al2O3。这样，一个年产50万吨的氧化铝厂的蒸汽耗量约为 70~150万吨每年，为了生产蒸汽，能源、清洁水的消耗量巨大。为了降低氧化铝厂的能耗、 水耗，充分利用氧化铝厂各工段产生的清洁的蒸汽冷凝水回电厂水处理系统，我们根据多 年的设计经验和现场运行情况开发出氧化铝厂新蒸汽冷凝水降温与热量回收的工艺。
[0003] 我国现有电厂的锅炉种类很多，现有的氧化铝厂自备电站大多采用循环流化床锅 炉。全国各氧化铝厂的动力配备不同，有因地制宜利用附近大型电厂的情况，也有利用自 备电厂的情况。有些电厂的锅炉对补充水品质要求非常高，要求对进入锅炉的凝结水进行 100%的除盐处理。氧化铝厂的蒸汽冷凝水在回电厂继续利用前，需要降低温度到50°C左右 才能进行电厂要求的化学水处理。因为氧化铝厂的新蒸汽冷凝水温度一般在158°C左右，二 次蒸汽冷凝水在70°C左右，并且二次蒸汽冷凝水的含碱量较高，目前还不能达到完全回电 厂继续利用的指标要求。因此，可采用本发明对氧化铝生产中产生的新蒸汽冷凝水降温并 回收热量。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与 热量回收方法，目的是通过将氧化铝厂溶出和分解工段产生的新蒸汽冷凝水输送至蒸发工 段中，与蒸发新蒸汽冷凝水混合，利用蒸发系的负压系统进行闪蒸，使冷凝水闪蒸降温达到 50°C，实现全厂的新蒸汽冷凝水降温，并且回收利用新蒸汽冷凝水的热量。
[0005] 实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行： (1) 将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽 冷凝水与蒸发工段产生新蒸汽冷凝水在I效新蒸汽冷凝水罐中混合，混合后产生的不凝性 气体进入I效蒸发器的加热室； (2) 混合后的新蒸汽冷凝水进入II效新蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸产生的二 次蒸汽进入II效蒸发器的加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入III效新蒸汽冷凝 水罐中闪蒸降温，以后逐级闪蒸出来的二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中作为热源，闪 蒸后的新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸 出的二次蒸汽进入水冷器中，最终的50°c的新蒸汽冷凝水送入新蒸汽冷凝水泵，由新蒸汽 冷凝水泵送入电厂，逐级闪蒸降温过程产生的热量都进入对应的蒸发器内回收利用。
[0006] 所述的I效蒸发器的加热室采用158°C、绝压为0. 6MPa的饱和新蒸汽，对I效蒸 发器分离室中的含Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆沸腾产生二次蒸汽作为II效 蒸发器加热室的热源，I效蒸发器加热室内产生的冷凝水即是步骤（1)中所述的蒸发工段 产生的新蒸汽冷凝水，自流入I效新蒸汽冷凝水混合罐中。与I效蒸发器分离室料浆沸腾 产生二次蒸汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下一效蒸发器加热室作为热 源。直至末效蒸发器分离室产生的二次蒸汽进入水冷器中。
[0007] 蒸发器无论是顺流还是逆流操作，即无论物料走向与蒸汽同向或是反向，分离室 内料浆沸腾产生的二次蒸汽都会作为下一效蒸发器的热源。
[0008] I效二次蒸汽在II效蒸发器加热室内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水因含碱量 较大，与新蒸汽冷凝水分离，进入II效蒸汽冷凝水罐，其产生的不凝性气体进入II效蒸发 器加热室中，II效二次蒸汽冷凝水进入III效二次蒸汽冷凝水罐内与III效二次蒸汽冷凝水混 合，闪蒸出的二次蒸汽进入III效蒸发器加热室，以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽 冷凝水都与前效来二次蒸汽冷凝水在本效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷 凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸降温产生的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到末效 蒸发器产生的二次蒸汽冷凝水与之前各效混合闪蒸后，各效产生的二次蒸汽冷凝水收集和 能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
[0009] 所述的蒸发器效数不限，是具有负压工况的多效蒸发器。
[0010] 本发明也适用于非铝土矿方法生产氧化铝工艺中各工段清洁高温水在蒸发工段 的降温和能量回收。
[0011] 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是： 采用本发明的新蒸汽冷凝水降温和热量回收方法，利用蒸发器从I效到末效压力逐级 递减的特性，能够降低新蒸汽冷凝水温度至50°c，使低温冷凝水直接回电厂化学水处理系 统，其中各效新蒸汽冷凝水与料浆换热产生的二次蒸汽冷凝水不互相混合，保证了新蒸汽 冷凝水的质量，并且回收利用了新蒸汽冷凝水闪蒸的热量。
[0012] 以蒸汽耗量每年约100万吨的氧化铝厂为例，采用本发明的技术方案每年可节省 能量约I. 08xl08kcal，相当于每年节省约15428t标煤，能够回收新蒸汽冷凝水约75~90万 吨/年至电厂，达到了绿色、环保、节能的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明实施例1的氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收的装置示 意图； 其中：1-1 : I效新蒸汽冷凝水混合罐；1-2 : II效新蒸汽冷凝水罐；1-3 :111效新蒸汽 冷凝水罐；1-4 :IV效新蒸汽冷凝水罐；1-5 : V效新蒸汽冷凝水罐；1-6 :VI效新蒸汽冷凝水 罐；1-7 :末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐； 2- 1 : I效蒸发器；2-2 : II效蒸发器；2-3 :111效蒸发器；2-4 : IV效蒸发器；2-5 : V效蒸 发器；2-6 :VI效蒸发器； 3- 1 : I效蒸发器加热室；3-2 : II效蒸发器加热室；3-3 :111效蒸发器加热室；3-4 :IV效 蒸发器加热室；3-5 : V效蒸发器加热室；3-6 :VI效蒸发器加热室； 4- 1 : I效蒸发器分离室；4-2 : II效蒸发器分离室；4-3 :III效蒸发器分离室；4-4 :IV效 蒸发器分离室；4-5 : V效蒸发器分离室；4-6 :VI效蒸发器分离室； 5- 1 : II效二次蒸汽冷凝水罐；5-2 JII效二次蒸汽冷凝水罐；5-3 :IV效二次蒸汽冷凝水 罐；5-4 : V效二次蒸汽冷凝水罐；5-5 :VI效二次蒸汽冷凝水罐； 6 :水冷器；7 :新蒸汽冷凝水泵； ----代表新蒸汽冷凝水的流动方向;----------代表二次蒸汽冷凝水的流动方 向；-------?代表二次蒸汽与不凝性气体的流动方向； 代表158°C、0.6MPa的 新蒸汽。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 本发明实施例采用六效蒸发器，其示意图如图1所示，I效新蒸汽冷凝水混合罐1-1、 Π 效新蒸汽冷凝水罐1-2、……、VI效蒸汽冷凝水罐1-6、末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7逐 级相连，末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7底部与新蒸汽冷凝水泵7连接，将末级新蒸汽冷凝水 罐1-7闪蒸产生的50°C的新蒸汽冷凝水送入电厂，顶部与水冷器6相连，二次蒸汽进入水冷 器6 ; I效新蒸汽冷凝水混合罐1-1还与I效蒸发器加热室3-1相连，将产生的不凝性气体 送入I效蒸发器加热室3-1中，同时I效蒸发器加热室4-1还与I效新蒸汽冷凝水罐1-1 相连，将料浆换热升温产生的新蒸汽冷凝水送入I效新蒸汽冷凝水罐1-1，以此类推，各效 新蒸汽冷凝水罐与和其效数对应的蒸发器加热室相连，以输送不凝性气体和闪蒸出的二次 蒸汽； I效蒸发器分离室4-1与II效蒸发器加热室3-2相连，将I效蒸发器分离室4-1中料 浆沸腾产生的二次蒸汽送入II效蒸发器加热室3-2中，以此类推，各效蒸发器分离室都与 其下一效蒸发器加热室相连，VI效蒸发器分离室4-6与水冷器6相连； Π 效蒸发器加热室4-2还与II效二次蒸汽冷凝水罐5-1相连，II效二次蒸汽冷凝水罐 5-1顶部与II效蒸发器加热室3-2相连，底部与III效二次蒸汽冷凝水罐5-2相连，以此类推， 各效蒸发器加热室和与其效数对应的二次蒸汽冷凝水罐相连，各效二次蒸汽冷凝水罐顶部 与和其效数对应的蒸发器加热室相连，底部与下一效二次蒸汽冷凝水罐相连。
[0015] 采用图1中的六效蒸发器进行新蒸汽冷凝水降温与热量回收，按照以下步骤进 行： (1) 氧化铝厂溶出工段158°c新蒸汽冷凝水约110t/h，与蒸发工段产生的温度为158°C 的50t/h新蒸汽冷凝水在I效新蒸汽冷凝水混合罐1-1中混和； (2) 产生的不凝性气体进入I效蒸发器的加热室3-1中，新蒸汽冷凝水进入II效新蒸 汽冷凝水罐1-2中闪蒸降温至135°C，闪蒸产生的二次蒸汽进入II效蒸发器的加热室3-2， 产生的135°C新蒸汽冷凝水进入III效新蒸汽冷凝水罐1-3中闪蒸降温至115°C，闪蒸产生的 二次蒸汽进入III效蒸发器的加热室3-3,闪蒸后的115°C新蒸汽冷凝水进入IV效新蒸汽冷 凝水罐1-4闪蒸降温至97°C，闪蒸产生的二次蒸汽进入IV效蒸发器加热室3-4,闪蒸后的 97°C新蒸汽冷凝水进入V效新蒸汽冷凝水罐1-5闪蒸降温至79°C，产生的二次蒸汽进入V 效蒸发器加热室3-5,闪蒸后的79°C新蒸汽冷凝水进入VI效新蒸汽冷凝水罐1-6闪蒸降温 至65°C，产生的二次蒸汽进入VI效蒸发器加热室3-6,闪蒸后的65°C新蒸汽冷凝水进入末 级新蒸汽冷凝水闪蒸罐1-7闪蒸降温至50°C，二次蒸汽进入水冷器6,闪蒸后的新蒸汽冷凝 水进入新蒸汽冷凝水泵7,通过泵输送至电厂。
[0016] 所述的I效蒸发器的加热室3-1采用158°C、绝对压力为0. 6MPa的饱和新蒸汽，对 I效蒸发器分离室4-1中的含Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆产生二次蒸汽作为 Π 效蒸发器加热室3-2的热源。I效加热室中产生的冷凝水是步骤（1)中所述的新蒸汽冷 凝水，自流入I效新蒸汽冷凝水混合罐1-1中，与I效蒸发器分离室料浆沸腾产生二次蒸 汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下一效蒸发器加热室作为热源，直至VI 效蒸发器分离室4-6产生的二次蒸汽进入水冷器6中。
[0017] I效的二次蒸汽在II效蒸发器加热室3-2内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水进 入II效蒸汽冷凝水罐5-1，其产生的不凝性气体进入II效蒸发器加热室3-2, II效二次蒸汽 冷凝水进入III效二次蒸汽冷凝水罐5-2与III效二次蒸汽冷凝水混合，并闪蒸出二次蒸汽， 进入III效蒸发器加热室3-3。以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽冷凝水都与前效来 二次蒸汽冷凝水在本效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸 降温，闪蒸降温产生的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到II效-V效的二次蒸汽 冷凝水在VI效二次蒸汽冷凝水罐5-5与VI效蒸发器加热室3-6产生的二次蒸汽冷凝水混合 闪蒸后，二次蒸汽冷凝水收集和能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
[0018] 实施例2 本实施例采用五效蒸发器，进行新蒸汽冷凝水降温与热量回收，按照以下步骤进行： (1) 氧化铝厂分解工段158°c新蒸汽冷凝水约80t/h，与蒸发工段产生的温度为158°C 的50t/h新蒸汽冷凝水在I效新蒸汽冷凝水混合罐中混合并进行闪蒸降温； (2) 产生的不凝性气体进入I效蒸发器的加热室中，新蒸汽冷凝水进入II效新蒸汽 冷凝水罐中闪蒸降温至127°C，闪蒸产生的二次蒸汽进入II效蒸发器的加热室，闪蒸后的 127°C新蒸汽冷凝水进入III效新蒸汽冷凝水罐中闪蒸降温至98°C，闪蒸产生的二次蒸汽进 入III效蒸发器的加热室，闪蒸后的98°C新蒸汽冷凝水进入IV效新蒸汽冷凝水罐闪蒸降温至 83°C，闪蒸产生的二次蒸汽进入IV效蒸发器加热室，闪蒸后的83°C新蒸汽冷凝水进入V效 新蒸汽冷凝水罐闪蒸降温至66°C，产生的二次蒸汽进入V效蒸发器加热室，闪蒸后的66°C 新蒸汽冷凝水进入末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸降温至50°C，二次蒸汽进入水冷器，闪蒸 后的新蒸汽冷凝水进入新蒸汽冷凝水泵，通过泵输送至电厂，逐级闪蒸降温产生的热量进 入蒸发系统回收利用。
[0019] I效蒸发器的加热室采用158°C、0.6MPa的新蒸汽，对I效蒸发器分离室中的含 Na2O的料浆进行加热，换热升温后的料浆产生二次蒸汽作为II效蒸发器加热室的热源，产 生的冷凝水是步骤（1)中所述的新蒸汽冷凝水，自流入I效新蒸汽冷凝水混合罐中；与I 效蒸发器分离室料浆沸腾产生二次蒸汽类似，各效蒸发器分离室产生的二次蒸汽都进入下 一效蒸发器加热室作为热源，直至V效蒸发器分离室产生的二次蒸汽进入水冷器中。
[0020] I效的二次蒸汽在II效蒸发器加热室内换热冷凝产生的二次蒸汽冷凝水进入II 效蒸汽冷凝水罐，其产生的不凝性气体进入II效蒸发器加热室，II效二次蒸汽冷凝水进入 III效二次蒸汽冷凝水罐与III效二次蒸汽冷凝水混合，并闪蒸出二次蒸汽，进入III效蒸发器 加热室。以后逐效蒸发器加热室中产生的二次蒸汽冷凝水都与前效来二次蒸汽冷凝水在本 效二次蒸汽冷凝水罐内混合，在下一效二次蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸降温产生 的二次蒸汽进入相应的蒸发器加热室中，直到II效-IV效的二次蒸汽冷凝水在V效二次蒸 汽冷凝水罐与V效蒸发器加热室产生的二次蒸汽冷凝水混合闪蒸后，二次蒸汽冷凝水收集 和能量回收完成，送到氧化铝厂回收利用。
【权利要求】
1. 一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法，其特征在于按照以下步骤 进行： (1) 将氧化铝生产中的溶出工段、分解工段或其他工段进行间接换热时产生的新蒸汽 冷凝水与蒸发工段产生的温度新蒸汽冷凝水在I效新蒸汽冷凝水罐中混合，混合后产生的 不凝性气体进入I效蒸发器的加热室； (2) 混合后的新蒸汽冷凝水进入II效新蒸汽冷凝水罐中进行闪蒸降温，闪蒸产生的二 次蒸汽进入II效蒸发器的加热室中作为热源，闪蒸后的新蒸汽冷凝水进入III效新蒸汽冷凝 水罐中闪蒸降温，以后逐级闪蒸出来的二次蒸汽进入对应的蒸发器加热室中作为热源，闪 蒸后的新蒸汽冷凝水进入下一效的新蒸汽冷凝水罐中，直至末级新蒸汽冷凝水闪蒸罐闪蒸 出的二次蒸汽进入水冷器中，最终的50°C的新蒸汽冷凝水送入新蒸汽冷凝水泵，由新蒸汽 冷凝水泵送入电厂，逐级闪蒸降温过程产生的热量都进入对应的蒸发器内回收利用。
2. 根据权利要求1所述的一种氧化铝生产中的新蒸汽冷凝水降温与热量回收方法，其 特征在于所述的蒸发器效数不限，是具有负压工况的多效蒸发器。
【文档编号】C01F7/02GK104477955SQ201410839339
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】于水波, 许文强, 王莹, 邵丹 申请人:东北大学设计研究院（有限公司）