铝用阳极生产过程的热平衡分析及余热利用
发布时间：2021-12-21 22:26
在我国节能减排能源政策的指导下,铝用炭素阳极生产作为一种高能源消耗的行业,尤其需要在余热利用等方面开展工作,以提高能源利用效率。通过对某企业铝用炭素阳极生产工艺进行调研分析,考核了热、质流向及平衡情况,着重对生产过程中主要能耗环节进行分析,找出可以利用的余热,提出了相应的余热利用方式,并进行了可行性分析。结果对提高铝用炭素阳极生产工艺能源使用效率具有一定的参考价值。
【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝用炭素阳极生产流程简图
选取该公司煅烧车间6台28罐8层火道的罐式煅烧炉一天的工作数据进行分析计算,得到煅烧过程进出的各项能量,计算结果如图2所示。平衡计算过程中几个主要参数值:单罐的煅后焦排料量96 kg/h;石油焦挥发分含量11.6%;冷却水体积流量3 690 m3/h;总排烟量标准状态下35 000 m3/h;烟气的比热容1.314 5 kJ/(kg·K);高温煅后焦的平均温度1 140.0 ℃;出焦温度117.0 ℃;煅后焦的比热容0.915 0 kJ/(kg·K);煅后焦的低位发热量31 634 kJ/kg;石油焦的低位发热量33 009 kJ/kg。经计算得到的煅烧过程的主要热收入有:石油焦挥发分燃烧热99.54%,输入电能0.46%;热支出有:煅后焦带走热1.60%,烟气带走物理热68.50%,石油焦水分吸收热5.81%,炉体散热0.73%,循环水带走热23.37%。其中煅后焦的高温烟气高达1 000 ℃以上,其热量具有较高的利用价值,高温煅烧烟气发电技术已经应用广泛,且几乎全部炭素公司都已将余热发电作为一项重要技改措施,本文在后续分析中将此过程列为节能改造研究对象,分析此过程中还可进一步应用的节能和余热利用技术。
混捏成型车间共有8台混捏锅和2台成型机,混捏成型过程的煅后焦与煅烧过程生产的煅后焦量相同,统计计算的时长为24 h,沥青量采用1580型号阳极的配比得到为74.4 t,在混捏成型中会使用少量的生碎和熟碎共30.0 t,成型后的合格生坯量为490.0 t。混捏过程中用来加热沥青的导热油流量为215 m3/h,导热油的热量传给沥青后其温度从223.0降到203.0 ℃。冷却生坯的冷却水流量为105 kg/h,在生坯冷却过程中,水从常温被加热到38.0 ℃,同时阳极生坯从 65.0 冷却到30.0 ℃。计算结果如图3所示。混捏成型过程的主要热收入是导热油带入热100.00%;热支出有:阳极生坯带走热25.56%,冷却水带走热71.99%,沥青、管道等保温需要热2.45%。热支出占比较高的是冷却水带走热和阳极生坯带走热。对于冷却水带走热,由于这部分用来冷却阳极生坯的冷却水的水温较低,为35.0 ℃左右,且水有杂质、水量有限,在这些因素的制约下其热量利用的经济性低,故不再进行余热回收;对于冷却后生坯带走热方面,经冷却后的阳极生坯温度为65.0 ℃左右,温度偏低,因从固体里取热要设计专门设备,且这部分热虽然在混捏成型过程的热支出中占比较高但在整个炭素阳极生产过程热支出中仅占0.77%,可利用价值不大,故不再进行余热利用方案分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低品位热能驱动有机朗肯循环的变工况特性[J]. 王志奇,张欣,夏小霞,周奇遇,张建平,刘斌. 热科学与技术. 2016(06)
[2]罐式煅烧炉的综合测试与分析[J]. 王楠,周善红. 轻金属. 2016(07)
[3]工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J]. 何雅玲. 科学通报. 2016(17)
[4]阳极焙烧余热利用的探讨[J]. 杨正秀. 轻金属. 2014(06)
[5]罐式煅烧炉热平衡测试与分析[J]. 冯文革. 轻金属. 2013(07)
[6]罐式煅烧炉热平衡分析[J]. 李山梅. 现代冶金. 2013(03)
[7]中国炭素工业生产节能减排主要技术浅析[J]. 孙毅. 炭素技术. 2012(05)
[8]铝用炭素阳极企业节能[J]. 张志超. 炭素技术. 2012(04)
[9]氧化铝蒸发工序的用能分析及节能途径探讨[J]. 彭小奇,李时民,张建智,宋彦坡,武春阳,唐璐. 热科学与技术. 2011(01)
[10]炭素生产中煅烧炉烟气余热的利用[J]. 赵军. 炭素技术. 2008(05)
硕士论文
[1]铝用预焙阳极煅烧工艺的研究及应用[D]. 王长虹.湖南大学 2017
[2]炭素企业能量综合利用的研究[D]. 左春友.东北大学 2009
本文编号：3545290
【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝用炭素阳极生产流程简图
选取该公司煅烧车间6台28罐8层火道的罐式煅烧炉一天的工作数据进行分析计算,得到煅烧过程进出的各项能量,计算结果如图2所示。平衡计算过程中几个主要参数值:单罐的煅后焦排料量96 kg/h;石油焦挥发分含量11.6%;冷却水体积流量3 690 m3/h;总排烟量标准状态下35 000 m3/h;烟气的比热容1.314 5 kJ/(kg·K);高温煅后焦的平均温度1 140.0 ℃;出焦温度117.0 ℃;煅后焦的比热容0.915 0 kJ/(kg·K);煅后焦的低位发热量31 634 kJ/kg;石油焦的低位发热量33 009 kJ/kg。经计算得到的煅烧过程的主要热收入有:石油焦挥发分燃烧热99.54%,输入电能0.46%;热支出有:煅后焦带走热1.60%,烟气带走物理热68.50%,石油焦水分吸收热5.81%,炉体散热0.73%,循环水带走热23.37%。其中煅后焦的高温烟气高达1 000 ℃以上,其热量具有较高的利用价值,高温煅烧烟气发电技术已经应用广泛,且几乎全部炭素公司都已将余热发电作为一项重要技改措施,本文在后续分析中将此过程列为节能改造研究对象,分析此过程中还可进一步应用的节能和余热利用技术。
混捏成型车间共有8台混捏锅和2台成型机,混捏成型过程的煅后焦与煅烧过程生产的煅后焦量相同,统计计算的时长为24 h,沥青量采用1580型号阳极的配比得到为74.4 t,在混捏成型中会使用少量的生碎和熟碎共30.0 t,成型后的合格生坯量为490.0 t。混捏过程中用来加热沥青的导热油流量为215 m3/h,导热油的热量传给沥青后其温度从223.0降到203.0 ℃。冷却生坯的冷却水流量为105 kg/h,在生坯冷却过程中,水从常温被加热到38.0 ℃,同时阳极生坯从 65.0 冷却到30.0 ℃。计算结果如图3所示。混捏成型过程的主要热收入是导热油带入热100.00%;热支出有:阳极生坯带走热25.56%,冷却水带走热71.99%,沥青、管道等保温需要热2.45%。热支出占比较高的是冷却水带走热和阳极生坯带走热。对于冷却水带走热,由于这部分用来冷却阳极生坯的冷却水的水温较低,为35.0 ℃左右,且水有杂质、水量有限,在这些因素的制约下其热量利用的经济性低,故不再进行余热回收;对于冷却后生坯带走热方面,经冷却后的阳极生坯温度为65.0 ℃左右,温度偏低,因从固体里取热要设计专门设备,且这部分热虽然在混捏成型过程的热支出中占比较高但在整个炭素阳极生产过程热支出中仅占0.77%,可利用价值不大,故不再进行余热利用方案分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低品位热能驱动有机朗肯循环的变工况特性[J]. 王志奇,张欣,夏小霞,周奇遇,张建平,刘斌. 热科学与技术. 2016(06)
[2]罐式煅烧炉的综合测试与分析[J]. 王楠,周善红. 轻金属. 2016(07)
[3]工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J]. 何雅玲. 科学通报. 2016(17)
[4]阳极焙烧余热利用的探讨[J]. 杨正秀. 轻金属. 2014(06)
[5]罐式煅烧炉热平衡测试与分析[J]. 冯文革. 轻金属. 2013(07)
[6]罐式煅烧炉热平衡分析[J]. 李山梅. 现代冶金. 2013(03)
[7]中国炭素工业生产节能减排主要技术浅析[J]. 孙毅. 炭素技术. 2012(05)
[8]铝用炭素阳极企业节能[J]. 张志超. 炭素技术. 2012(04)
[9]氧化铝蒸发工序的用能分析及节能途径探讨[J]. 彭小奇,李时民,张建智,宋彦坡,武春阳,唐璐. 热科学与技术. 2011(01)
[10]炭素生产中煅烧炉烟气余热的利用[J]. 赵军. 炭素技术. 2008(05)
硕士论文
[1]铝用预焙阳极煅烧工艺的研究及应用[D]. 王长虹.湖南大学 2017
[2]炭素企业能量综合利用的研究[D]. 左春友.东北大学 2009
本文编号：3545290
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