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.
论文作者:文良才
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：分解论文; 换热器论文; 螺旋论文; 板式换热器论文; 水泵论文; 氧化铝论文; 华银论文; 《基层建设》2019年第5期论文;