利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的方法及装置与流程

本发明具体涉及一种利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的方法及装置，属于节能和烟气净化领域。

背景技术：

目前大型铝电解槽生产产生的烟气温度约为200℃(电解槽出口)，且烟气量大，以当前500ka年产50万吨铝电解项目为例，其净化系统每小时排烟总量超过420万nm³，烟气净化系统入口的烟气温度在南方地区夏季超过140℃，冬季超过120℃，铝电解槽每小时外排的热量按照电解槽出口排烟温度140℃保守计算约为：1.28x10⁹kj，折合电耗为每小时消耗36万千瓦时，烟气带走的热量约占电解铝生产总能耗的48％，热量损失十分惊人。

烟气温度高除了带来热量的损失外还造成净化系统处理的烟气量增加，还以500ka年产50万吨铝电解项目为例，每小时排烟总量420万nm³，烟气净化系统入口的烟气温度140℃计算，净化系统实际处理烟气量为635万m³/h，净化系统为保证其净化效率根据实际工况烟气量配置净化除尘器就造成净化系统的投资成本和占地面积增加，此外，若净化系统入口的烟气温度超过150℃会对滤袋的使用寿命造成严重影响。

烟气温度高给净化系统带来的另外一个影响就是对脱硫系统的影响，目前新建的铝电解净化系统基本均配置烟气脱硫系统，无论是湿法还是半干法净化技术，烟气温度的将直接影响脱硫系统的水耗。还以500ka年产50万吨铝电解项目为例，每小时排烟总量420万nm³，烟气净化系统入口的烟气温度140℃计算，若烟气温度降低1℃将会使脱硫系统的水耗量降低超过2吨/h，烟气温度对脱硫水耗产生的影响十分巨大。

现阶段铝电解生产更换阳极时均是采用将热残极利用天车吊出，然后更换新的冷阳极，由于铝电解槽内温度超过900℃，其热量的维持全部依靠电耗，每块阳极由常温加热至槽温消耗电能约为400kw。其更为严重的问题是常温阳极加入高温铝电解槽中由于温度的剧烈变化导致了阳极表面热膨胀而容易产生裂纹和造成阳极剥落在铝液中形成碳渣，影响滤液品质。

鉴于上述情况，本发明基于节能、降低净化系统投资运行成本和提高铝电解工艺生产品质等因素综合考虑而开发。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的方法及装置，以解决目前铝电解槽排烟造成较大的热量浪费，烟气温度高造成电解烟气干法净化系统实际投资成本高、占地面积大和容易对滤料寿命不良影响，烟气温度高造成电解烟气脱硫系统的水耗过高，电解槽更换常温新阳极热冲击造成容易掉渣和能耗高等一些列问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的方法，该方法是将铝电解槽排放的烟气余热换热后的热量用于预热铝电解阳极，以实现能源的综合利用，同时降低铝电解烟气净化系统的处理烟气体积，节约烟气净化系统投资成本及占地面积。

前述方法中，将铝电解槽产生的烟气余热进行热回收，余热回收位置在铝电解烟气烟气净化系统进口前的排烟管道上。

前述方法中，回收铝电解槽烟气余热的方式为气—气或气—水间接换热方式，将烟气余热通过换热器产生的热空气或热水为媒介。

前述方法中，将铝电解槽产生的烟气余热回收后用于加热铝电解槽生产用阳极，加热媒介为换热器产生的热空气或热水。

前述方法中，烟气余热加热电极的方式采用集中加热或分模块加热的方式。

本发明还提供了一种利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的装置，包括换热器，换热器设置于铝电解车间与电解烟气干法净化系统之间的电解槽排烟管道上，换热器的烟气入口端和出口端分别设置有第一温压检测装置和第二温压检测装置，换热器上引出吸热介质的热风烟管或热水管连接至阳极预热系统，所述热风烟管或热水管上设置有风机或循环水泵、第三温压检测装置。

前述装置中，所述阳极预热系统为阳极模块化预热系统和/或阳极集中式预热系统，阳极模块化预热系统包括多个阳极预热模块，每个阳极预热模块内设置有1个或2个阳极托盘，每个阳极预热模块分别通过具有电动调节阀的热媒支管道与热风烟管或热水管相连，通过从热风烟管或热水管引入的热媒为阳极预热模块内阳极托盘上的阳极加热，电动调节阀用于调节/开关加热；阳极集中式预热系统包括内置有多个阳极托盘的阳极集中预热车间，阳极集中预热车间也通过具有第二电动调节阀的热媒支管道与热风烟管或热水管相连，用于调节、开关加热，可根据实际情况和加热时间的调整来控制阳极的加热温度。

前述装置中，换热器为气—气换热器或气—水换热器。

与现有技术相比，本发明通过在铝电解烟气干法净化系统除尘器入口前安装换热器(气—气换热器或者气—水换热器)，将烟气中的热量回收于热空气或者热水中，通过风机或者水泵将热媒引入铝用阳极集中或者模块处理系统中加热阳极，加热阳极后空气排空(使用水为热媒的热水循环使用)，加热后阳极加入铝电解槽中使用。由于进入干法净化系统除尘器的烟气已经降温，烟气体积得到了收缩，净化系统的除尘器过滤面积减小，占地面积减小，滤袋的使用寿命得到提高；干法净化系统后接脱硫系统，由于烟气温度降低后体积缩小，无论是湿法脱硫的洗涤塔还是半干法脱硫的布袋除尘器的选型将会减小，降低投资成本、占地面积，同时脱硫的水耗量也会得到明显降低。

由于铝电解槽更换的新阳极由常温改为预热热阳极，阳极在电解槽中的热冲击将有效缓解，降低了阳极裂纹的产生和电解槽中碳渣的产生，提升了电解铝产品品质。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

其中：1-铝电解车间，2-电解槽排烟管道，3-第一温压检测装置，4-气—气换热器或气—水换热器，5-净化系统进口烟管，6-第二温压检测装置，7-电解烟气干法净化系统，8-干法净化系统出口烟管，9-进入湿法脱硫系统烟管，10-湿法脱硫系统，11-排烟风机，12-脱硫洗涤塔，13-循环浆液系统，14-进入半干法脱硫系统烟管，15-半干法脱硫系统，16-吸收塔，17-脱硫除尘器进口烟管，18半干法脱硫除尘器，19-排烟风机，20-烟囱，21-脱硫水系统，22-室外空气或加热循环水，23-风机或循环水泵，24-热风烟管或热水管，25-第三温压检测装置，26-阳极模块化预热系统，27-电动调节阀，28-阳极预热模块，29-阳极托盘，30-第二电动调节阀，31-阳极集中式预热系统，32-阳极集中预热车间。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过附图对发明作进一步地详细描述。

实施例

参照图1，本发明提供了一种利用铝电解槽烟气降温节水及余热预热阳极的方法，该方法是将铝电解槽排放的烟气余热换热后的热量用于预热铝电解阳极，以实现能源的综合利用，同时降低铝电解烟气净化系统的处理烟气体积，节约烟气净化系统投资成本及占地面积。

将铝电解槽产生的烟气余热进行热回收，余热回收位置在铝电解烟气烟气净化系统进口前的排烟管道上，回收铝电解槽烟气余热的方式为气—气或气—水间接换热方式，将烟气余热通过换热器产生的热空气或热水为媒介，将铝电解槽产生的烟气余热回收后用于加热铝电解槽生产用阳极，加热媒介为换热器产生的热空气或热水，烟气余热加热电极的方式采用集中加热或分模块加热的方式。

该方法所做出的结构改进具体如下，包括换热器4，换热器4为气—气换热器或气—水换热器，换热器4设置于铝电解车间1与电解烟气干法净化系统7之间的电解槽排烟管道2上，换热器4的烟气入口端和出口端分别设置有第一温压检测装置3和第二温压检测装置6，换热器4上引出吸热介质的热风烟管或热水管24连接至阳极预热系统，所述热风烟管或热水管24上设置有风机或循环水泵23、第三温压检测装置25，进入换热器4前的烟气温度在110～150℃范围(冬季、夏季，南方、北方和槽型对温度均有影响)，通过控制换热器的风机或循环水泵23流量将换热器4出口的烟气温度控制在90±2℃范围，冷却后烟气通过净化系统进口烟管5进入电解烟气干法净化系统7,进行脱氟和除尘，脱氟、除尘后的烟气进入脱硫系统，铝电解烟气常用的脱硫系统分为湿法脱硫系统10和半干法脱硫系统15，烟气脱硫后排放。由于烟气进行降温处理，烟气的体积减小，电解烟气干法净化系统7和半干法脱硫除尘器18、脱硫洗涤塔12、排烟管道(干法净化系统出口烟管8、进入湿法脱硫系统烟管9、进入半干法脱硫系统烟管14、脱硫除尘器进口烟管17)的设备选型均会减小，降低了投资成本，最为重要的烟气降温后湿法脱硫系统10配置的循环浆液系统13的水蒸发量和半干法脱硫系统15配置的脱硫水系统21的水耗量将会明显降低。

载有电解烟气热量的热风烟管或热水管24上设置第三温压检测装置25用于检测热媒(空气或水)的温度和压力，热媒温度、压力通过换热器的风机或循环水泵23的转速调整，热媒的温度控制在90～130℃之间。阳极预热方式分为两种，一种是阳极模块化预热系统26，另外一种是阳极集中式预热系统31，即阳极预热系统包括阳极模块化预热系统26和阳极集中式预热系统31，阳极模块化预热系统26包括多个阳极预热模块28，每个阳极预热模块28内设置有1个或2个阳极托盘29，每个阳极预热模块28分别通过具有电动调节阀27的热媒支管道与热风烟管或热水管24相连，通过从热风烟管或热水管24引入的热媒为阳极预热模块28内阳极托盘29上的阳极加热，电动调节阀27用于调节/开关加热；阳极集中式预热系统31包括内置有多个阳极托盘29的阳极集中预热车间32，阳极集中预热车间32也通过具有第二电动调节阀30的热媒支管道与热风烟管或热水管24相连，用于调节、开关加热，可根据实际情况和加热时间的调整来控制阳极的加热温度。

以上内容仅用以说明本发明的具体技术方案，而非对本发明保护范围的限制。在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明技术方案的实质和范围。