一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置及方法與流程
2023-05-02 02:17:26 2
本發明屬於循環經濟技術領域，具體涉及一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置及方法。
背景技術：
據統計，2016年我國氧化鋁產量已超過6100萬噸，穩居世界第一。氫氧化鋁在焙燒過程中，排入大氣的含塵廢氣中含有大量的餘熱、水蒸氣和氫氧化鋁粉塵。這部分廢氣溫度為150~170℃，水蒸氣體積比達到45~62%，含塵濃度在50~80mg/Nm3，如果這部分餘熱不加以回收利用，就會造成能源的白白浪費；並且每生產1噸氧化鋁，就會排掉高達0.76t噸的水，僅2016年就排放掉高達4636萬噸的水；再就是氫氧化鋁粉塵，不加以回收利用，不僅造成企業經濟效益下降，而且還造成環境汙染和資源浪費。
中國專利號為201120005029.0公開的「氧化鋁氣態懸浮焙燒爐煙氣餘熱回收裝置」、 專利號為201420267663.5公開的「一種氫氧化鋁焙燒爐煙氣餘熱回收利用裝置」、 專利號為201010266231.9公開的「一種氧化鋁焙燒爐煙氣餘熱回收方法」、專利號為201420348727.4公開的「一種氧化鋁焙燒爐煙氣餘熱回收裝置」、專利號為200810073719.2公開的「一種氧化鋁氣態懸浮焙燒爐煙氣餘熱回收方法」和專利號為201520181076.9公開的「焙燒爐煙氣餘熱回收裝置」，都提及到了焙燒煙氣餘熱回收的裝置或方法，但是這些裝置或方法共同的缺點是沒有對焙燒煙氣中有用組分進行「吃幹榨盡」的回收，仍然都存在能源和資源的浪費問題；專利號為201410014476.0公開的「氫氧化鋁焙燒爐煙氣中粉塵的回收裝置及回收方法」，該裝置及方法提及到了回收煙氣中粉塵，但該方法用水噴淋冷卻煙氣，回收煙氣中的氫氧化鋁粉塵，這種處理方法會造成水資源的大量浪費，仍然沒有從根本上解決資源的高效回收及循環利用問題。
因此，如何對回收焙燒煙氣中的有用組分進行最大限度地回收並循環再利用，以及降低焙燒過程的能量消耗，達到節能減排和增加企業經濟效益的目的，仍然是每個氧化鋁科技工作者面臨的重要課題之一。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置及方法。本發明的技術方案為：
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置，包括煙氣－水換熱器、煙氣－空氣換熱器、過濾器、回收水槽和煙囪，所述煙氣－水換熱器進氣口連接氫氧化鋁焙燒煙氣出口，所述煙氣－水換熱器出氣口連接所述煙氣－空氣換熱器進料口，所述煙氣－水換熱器設有進水口和出水口，所述進水口與冷卻水接口連接；所述煙氣－空氣換熱器出料口連接所述過濾器進料口；所述煙氣－空氣換熱器除空氣進口和空氣出口外，還設有煙氣出口，所述煙氣出口連接所述煙囪進氣口，所述煙囪出料口連接所述過濾器進料口，所述過濾器出水口與所述回收水槽連接。
進一步地，所述煙氣－水換熱器還設有粉料出口。
進一步地，所述煙囪進氣口的高度高於所述煙囪出料口的高度。
進一步地，所述煙囪還設有收集器，所述收集器沿所述煙囪進氣口和所述煙囪出料口向下傾斜布置，所述收集器內側為凹槽狀。
進一步地，所述過濾器底部還設有出液口。
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收方法，是採用上述回收裝置，包括以下步驟：
（1）將氫氧化鋁焙燒煙氣通入煙氣－水換熱器，同時向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進行熱交換，得到溫度降至110℃以下的過渡煙氣、溫度升至90℃以上的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過渡煙氣通入煙氣-空氣換熱器，熱水作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水用，並收集煙氣－水換熱器中沉積的氫氧化鋁粉；
（2）向煙氣－空氣換熱器中通入環境空氣，過渡煙氣進一步降溫至露點溫度87℃以下形成冷煙氣，同時氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內混合成氫氧化鋁漿液一，將冷煙氣通入煙囪，將氫氧化鋁漿液一排入過濾器中，將換熱後的環境空氣送入燃燒空氣進氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中進一步收集氫氧化鋁粉塵和冷凝水混合成的氫氧化鋁漿液二，並進入過濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過濾器中混合併澄清後得到上層水和下層氫氧化鋁漿液三，上層水排入回收水槽中作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水循環利用，下層氫氧化鋁漿液三回收。
上述方法中，所述氫氧化鋁焙燒煙氣為氣體燃料燃燒產物和氫氧化鋁在焙燒過程中產生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水的質量含量為6%，混合氣體的溫度為150~170℃、含塵濃度50~80mg/Nm3。
上述方法中，所述向煙氣－水換熱器中通入冷卻水，其中冷卻水用量為430~540kg/t·氧化鋁。
上述方法中，所述向煙氣－空氣換熱器中通入環境空氣，其中環境空氣用量為702~890Nm3/t·氧化鋁。
上述方法中，所述煙氣－水換熱器中氫氧化鋁粉的收集量達到0.02~0.04kg/t·氧化鋁，所述氫氧化鋁漿液三中氫氧化鋁的回收量達到0.07~0.14kg/t·氧化鋁，所述上層水連同氫氧化鋁漿液三的水的回收量達到0.50~0.53t/t·氧化鋁。
與現有技術相比，以每生產一噸氧化鋁為例，本發明的特點和有益效果是：
（1）本發明可將質量為430~540kg、溫度為25℃的冷卻水加熱至溫度為90℃以上的熱水，熱水用作赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水，可回收126.0×103~158.3×103MJ的熱能（按照熱水溫度95℃計算），折合節約4.3~5.4kg標準煤。
（2）本發明可將空氣量702~890Nm3、從溫度為25℃的環境空氣加熱溫度為65℃以上的燃燒用助燃空氣，回收45.3×103~57.6×103MJ的熱能（按助燃空氣溫度70℃計算），折合節約1.5~2.0kg標準煤，相當於每公斤氧化鋁降低熱耗44.0~58.6kJ。
（3）本發明可回收焙燒煙氣中70%左右的水，每噸氧化鋁回收0.50 ~0.53t水，作為氧化鋁的補充用水循環利用。
（4）本發明大大降低排入大氣的冷煙氣的含塵濃度，回收氫氧化鋁0.09~0.18kg。
綜上所述，利用本發明的一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置及方法，可對氫氧化鋁焙燒煙氣中的有用組分（焙燒煙氣餘熱、水和氫氧化鋁）進行最大限度地回收及循環再利用，並降低焙燒過程的能量消耗，促進節能減排和增加企業的經濟效益。
附圖說明
圖1為本發明的氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置的結構示意圖；其中，1.煙氣－水換熱器，2.煙氣－空氣換熱器，3.收集器，4.過濾器，5.回收水槽，6.煙囪，6-1.煙囪進氣口，6-2.煙囪出料口，7.燃燒空氣進氣管；A.氫氧化鋁焙燒煙氣，B.冷卻水，C.熱水，D.過渡煙氣，E.冷煙氣，F.環境空氣，G.助燃空氣，H.氫氧化鋁漿液三，J.回收水，K.氫氧化鋁粉，L.氫氧化鋁漿液一，M.氫氧化鋁漿液二。
具體實施方式
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語『連接』應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
實施例1
圖1提供一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收裝置，包括煙氣－水換熱器1、煙氣－空氣換熱器2、過濾器4、回收水槽5和煙囪6，所述煙氣－水換熱器1進氣口連接氫氧化鋁焙燒煙氣出口，所述煙氣－水換熱器1出氣口連接所述煙氣－空氣換熱器2進料口，所述煙氣－空氣換熱器2出料口連接所述過濾器4進料口，所述煙氣－水換熱器1還設有進水口、出水口和粉料出口，所述進水口與冷卻水接口連接；所述煙氣－空氣換熱器2除空氣進口和空氣出口外，還設有煙氣出口，所述煙氣出口連接所述煙囪進氣口6-1，所述煙囪出料口6-2連接所述過濾器4進料口，所述過濾器4出水口與所述回收水槽5連接，所述過濾器底部還設有出液口；所述煙囪進氣口6-1的高度高於所述煙囪出料口6-2的高度，所述煙囪還設有收集器3，所述收集器沿所述煙囪進氣口6-1和所述煙囪出料口6-2向下傾斜布置，所述收集器內側為凹槽狀。
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收方法，是採用上述回收裝置，包括以下步驟：
（1）將氫氧化鋁焙燒煙氣通入煙氣－水換熱器，同時向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進行熱交換，得到溫度降至110℃以下的過渡煙氣、溫度升至95℃的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過渡煙氣通入煙氣-空氣換熱器，熱水作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水用，將煙氣－水換熱器中沉積的氫氧化鋁粉從其粉料出口排出；
（2）向煙氣－空氣換熱器中通入環境空氣，過渡煙氣進一步降溫至露點溫度87℃形成冷煙氣，同時氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內混合成氫氧化鋁漿液一，將冷煙氣通入煙囪，將氫氧化鋁漿液一排入過濾器中，將換熱後的環境空氣送入燃燒空氣進氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中經收集器進一步收集氫氧化鋁粉塵和冷凝水混合成的氫氧化鋁漿液二，並排入過濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過濾器中混合併澄清後得到上層水和下層氫氧化鋁漿液三，上層水排入回收水槽中作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水循環利用，下層氫氧化鋁漿液三回收。
上述方法中，所述氫氧化鋁焙燒煙氣為天然氣燃燒產物和氫氧化鋁在焙燒過程中產生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水的質量含量為6%，混合氣體的溫度為170℃、含塵濃度50mg/Nm3。
上述方法中，所述冷卻水用量為540kg/t·氧化鋁。
上述方法中，所述環境空氣用量為890Nm3/t·氧化鋁。
上述方法中，所述煙氣－水換熱器中氫氧化鋁粉的收集量達到0.02kg/t·氧化鋁，所述氫氧化鋁漿液三中氫氧化鋁的回收量達到0.07kg/t·氧化鋁，所述上層水連同氫氧化鋁漿液三的水的回收量達到0.53t/t·氧化鋁。
實施例2
本實施例的裝置同實施例1，一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及餘能回收方法，是採用上述回收裝置，包括以下步驟：
（1）將氫氧化鋁焙燒煙氣通入煙氣－水換熱器，同時向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進行熱交換，得到溫度降至105℃以下的過渡煙氣、溫度升至95℃的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過渡煙氣通入煙氣-空氣換熱器，熱水作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水用，將煙氣－水換熱器中沉積的氫氧化鋁粉從其粉料出口排出；
（2）向煙氣－空氣換熱器中通入環境空氣，過渡煙氣進一步降溫至露點溫度87℃形成冷煙氣，同時氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內混合成氫氧化鋁漿液一，將冷煙氣通入煙囪，將氫氧化鋁漿液一排入過濾器中，將換熱後的環境空氣送入燃燒空氣進氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中經收集器進一步收集氫氧化鋁粉塵和冷凝水混合成的氫氧化鋁漿液二，並排入過濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過濾器中混合併澄清後得到上層水和下層氫氧化鋁漿液三，上層水排入回收水槽中作為赤泥洗水或氫氧化鋁過濾洗水循環利用，下層氫氧化鋁漿液三回收。
上述方法中，所述氫氧化鋁焙燒煙氣為發生爐煤氣燃燒產物和氫氧化鋁在焙燒過程中產生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水為6%（質量比），混合氣體的溫度為150℃、含塵濃度80mg/Nm3。
上述方法中，所述冷卻水用量為430kg/t·氧化鋁。
上述方法中，所述環境空氣用量為702Nm3/t·氧化鋁。
上述方法中，所述煙氣－水換熱器中氫氧化鋁粉的收集量達到0.04kg/t·氧化鋁，所述氫氧化鋁漿液三中氫氧化鋁的回收量達到0.14kg/t·氧化鋁，所述上層水連同氫氧化鋁漿液三的水的回收量達到0.50t/t·氧化鋁。