鋁電解預焙陽極生產線節能技術可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 振動成型：液體瀝青與煅后焦混捏好后形成可塑性好的糊料，送入振動成型機，物料在振動成型機內邊振動邊加壓，最終振型成陽極生坯。振型好的生陽極放入水池中降溫冷卻 34 小時，降溫后送窯爐焙燒，廢品破碎重新返回生產 工序再利用。 焙燒 將振動成型的生陽極塊，裝入焙燒爐，再裝填充料，填充料是粒徑 26 mm 的冶金焦，本項目所用焙燒爐為十八室環式焙燒爐，共有 3 臺，所用燃料為天然氣，生陽極塊在焙燒過程中所產生的揮發份通過焙燒爐的豎縫進入火道，天然氣與揮發分燃燒所產生的廢氣（ G5）經瀝青煙靜化除塵器處理后，通過 55 米的排氣筒排放。生產工藝流程如下圖： 二、主要耗能工序 碳素企業是資源循環利用型企業，主要原材料為延遲石油焦和固體煤瀝青。 煅燒車間 為使延遲 石油 焦排除水份和揮發份提高導電率和真密度、強度增加，進行熱處理，煅燒溫度為 1250℃～ 1300℃。煅燒后真比重粗碎 石油焦 煅燒 中碎 配料 混捏 振動成型 焙燒 預焙陽極 篩分 計量 冷卻 G1 G3 G4 G4 G5 N1 N2 N3 瀝青罐 瀝青 G2 冶金焦 ,水份≯ %,揮發份≯ %。煅燒耗能是原料自身所含的可燃性氣體揮發份。 企業現有原料煅燒爐 6 臺，分別為 1 臺8 罐， 1 臺 12 罐， 3 臺 24 罐， 1 臺 30 罐。其余熱熱能可達922x104kcal/h. 生陽極車間 生陽極車間選用 4 臺 3000 立升混捏鍋、 3 臺 20xx 立升混捏鍋、5 臺 1200 立升混捏鍋，混捏鍋的作用是將加入鍋內配好的干料與液體瀝青一起在一定溫度下混捏成可塑性的糊料待成型。混捏鍋的熱源來自于熱媒加熱、熱媒進口油溫 245℃，出口 220℃，糊料溫度不低于 170℃。耗能： 426 萬 kcal/h。 高位槽、瀝青稱、瀝青管道保溫熱媒進口 230℃，出口 210℃，耗能 54 萬 kcal/h。生陽極車間耗能合計 480 萬 kcal/h。 公司食堂和浴池耗能 30 萬 kcal/h。 瀝青熔化庫 瀝青熔化工序是將固體瀝青加入瀝青熔化槽中 間加熱熔化成液體瀝青。瀝青熔化的目的是除去瀝青的水分和雜質。熱源為熱煤，熱媒進口溫度 230℃，出口溫度為 210℃。 企業現有 5 臺 60t 瀝青熔化槽、 2 臺 30t 瀝青熔化槽、 4 臺 40t瀝青熔化槽。耗能： 120 萬 kcal/h。 焙燒車間 焙燒車間是炭素企業耗能較大的工序，由生陽極車間生產的生預焙炭塊運到焙燒車間，放入焙燒爐中加入填充料進行熱處理，焙燒溫度 1250℃，經熱處理的預焙陽極導電率達到 55～ 65μΩ .m,耐壓強度 29～ 32Mpa,體積密度 ～ 。真密度≥。 企業現有 陽極焙燒爐 3 臺，其燃料為天然氣，由于火道的設計不合理 噸制品耗能 122125 標立天然氣，耗能約為 110179。 104kcal/t 產品。 傳統能耗指標 按傳統工藝設計，其單位產品能耗指標為： （ 1）焙燒爐用天然氣熱耗 (110179。 104kcal/t) （ 2）瀝青熔化、靜置、混捏等生產用熱媒熱耗： (40179。 104kcal/t) 第二節 節能潛力分析 某某碳素有限公司為年產 12 萬噸鋁電解用預焙陽極的（加工）資源循環利用型企業。企業現有的窯爐設備有：原料煅燒爐 6 臺，分別為 1 臺 8 罐， 1 臺 12 罐， 3 臺 24 罐， 1 臺 30 罐及生制品焙燒用的 18 室陽極焙燒爐 3 臺，年產鋁電解用陽極 12 萬噸。 現簡要計算其余熱能量。 一、煅燒爐的節能潛力分析 煅燒工序選用 6 臺罐式 8 層火道順流罐式煅燒爐，其中 1 臺 8罐爐、 1 臺 12 罐爐、 3 臺 24 罐爐、 1 臺 3 罐爐。罐式爐在正常生產時不使用外加燃料，靠被煅燒的延遲石油焦（石油焦自身所帶的10％～ 12％）的揮發份燃燒所產生的熱量來保證煅燒所需的溫度，同時排出 850℃～ 980℃的煙氣，煙氣量 3000～ 9000 Nm3/t178。臺不等。 按 8 罐煅燒爐計算，每罐每小時排料 90kg（空氣過剩系 數取 時） Vn=8179。 90247。 179。 179。 179。 25=3360m3/h（煙氣量） 其中： 8—— 8 罐 90—— 90kg/罐 .h —— 75%的實收率 —— 10%的揮發份含量、 空氣過剩系數取 時，每立方米揮發份生成煙氣 25m每千克揮發份 )。 取入口的溫度 900℃，出口溫度 400℃時的熱容（分別為℃、 ℃）。 Q 熱 =3360179。（ 900179。 179。 ）179。（ ）=604884kcal/h。 即 8 罐煅燒爐每小時可以回收熱能 604884kcal/h。 每年可回收熱能（折算成標準煤： 604884179。 24179。 30179。 12247。7000=746 噸標準煤）。 同理： 12 罐煅燒爐可回收的熱能 907326kcal/h； 3 臺 24 罐煅燒爐可回收的熱能 5443956kcal/h； 30 罐煅燒爐可回收的熱能 2268315kcal/h； 煅燒爐全年可回收的熱量值（折算成標準煤）為： 11385 噸標準煤。 二、焙燒爐的節能潛力分析 對 筑爐材料、火道寬度、 爐墻厚度、 自動化燃燒設備及控制系統進行改造，改造后 ，可由原來 （ 110179。 104kcal/t） 制品降低至（ 60179。 104kcal/t） 噸制品，每噸制品約降耗 57Nm3天然氣（天然氣的熱值按 9000kcal/Nm3） 120xx0179。 50179。 104247。 7000=8570 噸標準煤。 第三節 節能改造的主要內容及節能總量 一、 煅燒爐煙氣的余熱利用 煅燒爐煙氣利用熱油爐回收熱量后可用作生陽極車間用熱設備和瀝青熔化庫的瀝青溶化槽，同時可用于職工浴池和公司食堂做飯。 根據熱油爐的技術參數和計算需吸收余熱量。選擇供熱能力為 160179。 104kcal/t 的熱油爐及其配套機車 1 臺套， 120179。 104kcal/t 的熱油爐及其配套機車 3 臺套， 50179。 104kcal/t 的熱油爐及其配套機車 1 臺套，共選用 5 臺（套）不同規格型號熱油爐。回收熱量 570179。 104kcal /H，將 1 臺 60 噸瀝青溶化槽和 2 臺 30 噸瀝青融化槽直接用高溫煙氣加熱融化，可回收熱能 30179。 104kcal /H，其他熱能用于職工浴池和公司食堂做飯，可回收熱能 30179。 104kcal /H。因罐式爐運轉率高達 95％以上，其排出熱量完全可以保證生產和生活用熱。 全廠用熱的熱平衡及供熱方案見下表： 表 31 全廠用熱的熱平衡及供熱方案表 熱源 熱支出 供熱方案 導熱油爐、換熱器 922179。 104kcal/h 生產工藝 600179。 104kcal/h 導熱油直接供熱 煅燒爐冷卻水及換熱器 茶爐采暖 20179。 104kcal/h 導熱油換熱、冷卻水熱能 食堂淋浴 10179。 104kcal/h 熱油換熱 該公司每小時可生產陽極： 噸 每噸產品可帶能 630179。 104/=179。 104kcal/t（折合標準煤 ） 公司熱能平衡圖：見 cad 熱能平衡圖 結論：通過公司內 6 臺煅燒爐增加余熱熱媒爐和瀝青融化換熱裝置，可取消原供五臺蒸汽鍋爐 的年 11000 噸原煤的采購，折合標準煤 179。 120xx0T/a＝ 7870t/a。 注：標煤按 7000kcal/t 計算。 二、焙燒爐改造 設計節能環保環式鋁電解用預焙陽極焙燒爐型 焙燒爐設計參照法國 AP 爐，將火道內的隔墻進行改造，增加隔墻的數量，有 3 道調整為 5 道隔墻，從而拉大了制品溫度和火道溫度差，使制品中的可燃氣體在爐內充分燃燒； 焙燒爐的外墻的保 溫磚由原來的 240mm 厚，增加到 480mm 厚，增強保溫效果。通過改造， 提高了產品質量，降低了能耗。 工藝操作改變 密封焙燒爐的后三個預熱爐室，減少 冷空氣的過量進入，保持火道內負壓及氣流的穩定。 改造效果 老式焙燒爐每噸制品的天然氣消耗量 122N m3/噸， 節能環保環式鋁電解用預焙陽極焙燒爐的 用量為 65N m3/噸。如年產量為 12 萬噸的節能環保環式鋁電解用預焙陽極焙燒爐，年可節約天然氣 680萬 m3，天然氣按 元 / m3計算，每年可節約資金投入 1768 萬元，在節約天然氣用量的同時，由于制品自身可燃氣體揮發份的充分燃燒，減少了廢氣排放總量。 另外，通過改進爐型，成品率提高了 ％，按年產 12 萬噸計算節能環保環式焙燒爐與老式焙燒爐的節約對比如下表 32： 表 32 節能環保環式焙燒爐與老式焙燒爐的節約對比表 序號 項目 天然氣 成品率 合計 1 老焙燒爐 122N m3/噸179。 12 萬噸＝ 1464 萬 Nm3 95% 2 節能環保環式焙燒爐 65Nm3/噸179。 12 萬噸＝ 780 萬 Nm3 % 3 老式爐與節能爐比較值 57 Nm3/噸179。 12 萬噸＝ 684 萬 Nm3 %179。 12萬噸＝ 4320噸 改造后能耗由原來的 110179。 104kcal/t— 產品降至 60179。104kcal/t（節能量折合 標準煤 ）。 結論：通過對焙燒爐的火道隔墻由 3 道調整為 5 道，拉大了制品溫度和火道溫度的差，使得制品自身的可燃性氣體揮發份在最初溢出后，即可達到著火溫度，因此可以使其充分燃燒，即可以節約燃料天然氣，又可以起到環保的作用。全年可節約天然氣 680 萬標 立天然氣。 全年節能 179。 120xx0T/a＝ 8570t/a。 三、項目總體節能量 與國內同類型企業相比，本設計節能效果顯著，比較如下表： 表 33 能耗比較表 序號 項目 設計能耗 國內同類型廠能耗 節能 折合標準煤kg/t 1 煅燒爐煙氣的余熱利用 179。 104 2 焙燒爐改造 60179。104kcal 110179。104kcal/t 50179。104kcal/t 每噸產品節能 +＝ 137kg 標準煤 /t 產品。 全年節能 179。 120xx0T/a＝ 16440t/a。 第四章 項目建設地點與建設條件 第一節 項目建設地點 一、地理位置 德城區地處山東省西北部，北與河北省接壤，位于東經 115176。45′～ 117176。 24′，北緯 36176。 24′～ 38176。 00′。京滬、石德兩大鐵路線在此交匯， 104 國道和京福高速公路縱橫而過，交通條件十分便利。 二、 項目建設地點 項目建設地點位于某某碳素有限公司內。某某碳素有限公司位于德城區天衢工業園，在 **市德城區北部，北臨南干渠，東鄰翟時莊。 第二節 項目建設條件 一、自然條件 地形、地貌 德城區處于魯北黃河沖擊平原，地形平坦。海拔高度 ～ 米，基地為奧陶紀灰巖，淺層沉積物均系長期以來黃河進入山東后沖積物質，地形變化受黃河近期遷移泛濫的直接作用，形成了壟崗地形、緩平坡地、洼地及河槽洼地等四種地貌形態。地形自西南向東北傾斜，地面自然坡降為 1/5000～ 1/10000，地面標高一般為 18～ 24 米。該地區屬第四系地層發育，厚度可達 280 米以上，基本以粉土、亞砂土、亞粘土沉積為主，沉積相復雜。本項目周圍為平整的農田，無任何危害地貌，土層埋深 ～ 米處為粉質 粘土層。冬季最大凍土深度 48 厘米。 氣象條件 本地區屬暖溫帶大陸性季風氣候區，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雨雪。全年平均氣壓 1014hPa，年平均氣溫 ℃，年平均降水量 593mm，年平均濕度 64%，年平均風速 ，全年主導風向 SSW，風頻 14%，全年靜風頻率 %，次多風向為 S。年極端最高氣溫 ℃，年極端最低氣溫 22℃。 水文地質 （ 1）地下水 評價區屬黃河下游沖積平原，一般分為三層：淺層潛水 — 微承壓含水層組、中深層承壓含水層組、深層承壓含水層組。 淺層潛水 — 微承壓含水層組：咸、淡分布情況復雜，淡水適合飲用，礦化度＜ 2g/L，含氟量小于 1mg/L。 中深層承壓含水層組：不適合飲用，礦化度 2～ 5g/L，含氟量3mg/L。 深層承壓含水層組：比較適合飲用，但含氟量高，長期飲用能引起 “氟斑牙 ”等地方病，礦化度＜ 1g/L，含氟量 3～ 6mg/L。 近幾年，德城區通過引黃河水，供應城市飲用水。項 目用水為廠區內的自備水井提供的地下水。 （ 2）地表水 項目所在的地表水流域是漳衛河流域，在 **境內全長