本發(fā)明屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置及方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量已超過(guò)6100萬(wàn)噸，穩(wěn)居世界第一。氫氧化鋁在焙燒過(guò)程中，排入大氣的含塵廢氣中含有大量的余熱、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(dá)到45~62%，含塵濃度在50~80mg/Nm3，如果這部分余熱不加以回收利用，就會(huì)造成能源的白白浪費(fèi)；并且每生產(chǎn)1噸氧化鋁，就會(huì)排掉高達(dá)0.76t噸的水，僅2016年就排放掉高達(dá)4636萬(wàn)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(yè)經(jīng)濟(jì)效益下降，而且還造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。
中國(guó)專利號(hào)為201120005029.0公開(kāi)的“氧化鋁氣態(tài)懸浮焙燒爐煙氣余熱回收裝置”、 專利號(hào)為201420267663.5公開(kāi)的“一種氫氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收利用裝置”、 專利號(hào)為201010266231.9公開(kāi)的“一種氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收方法”、專利號(hào)為201420348727.4公開(kāi)的“一種氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收裝置”、專利號(hào)為200810073719.2公開(kāi)的“一種氧化鋁氣態(tài)懸浮焙燒爐煙氣余熱回收方法”和專利號(hào)為201520181076.9公開(kāi)的“焙燒爐煙氣余熱回收裝置”，都提及到了焙燒煙氣余熱回收的裝置或方法，但是這些裝置或方法共同的缺點(diǎn)是沒(méi)有對(duì)焙燒煙氣中有用組分進(jìn)行“吃干榨盡”的回收，仍然都存在能源和資源的浪費(fèi)問(wèn)題；專利號(hào)為201410014476.0公開(kāi)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(huì)造成水資源的大量浪費(fèi)，仍然沒(méi)有從根本上解決資源的高效回收及循環(huán)利用問(wèn)題。
因此，如何對(duì)回收焙燒煙氣中的有用組分進(jìn)行最大限度地回收并循環(huán)再利用，以及降低焙燒過(guò)程的能量消耗，達(dá)到節(jié)能減排和增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的，仍然是每個(gè)氧化鋁科技工作者面臨的重要課題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置，包括煙氣－水換熱器、煙氣－空氣換熱器、過(guò)濾器、回收水槽和煙囪，所述煙氣－水換熱器進(jìn)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(jìn)料口，所述煙氣－水換熱器設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)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(guò)濾器進(jìn)料口；所述煙氣－空氣換熱器除空氣進(jìn)口和空氣出口外，還設(shè)有煙氣出口，所述煙氣出口連接所述煙囪進(jìn)氣口，所述煙囪出料口連接所述過(guò)濾器進(jìn)料口，所述過(guò)濾器出水口與所述回收水槽連接。
進(jìn)一步地，所述煙氣－水換熱器還設(shè)有粉料出口。
進(jìn)一步地，所述煙囪進(jìn)氣口的高度高于所述煙囪出料口的高度。
進(jìn)一步地，所述煙囪還設(shè)有收集器，所述收集器沿所述煙囪進(jìn)氣口和所述煙囪出料口向下傾斜布置，所述收集器內(nèi)側(cè)為凹槽狀。
進(jìn)一步地，所述過(guò)濾器底部還設(shè)有出液口。
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收方法，是采用上述回收裝置，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(shí)向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進(jìn)行熱交換，得到溫度降至110℃以下的過(guò)渡煙氣、溫度升至90℃以上的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過(guò)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(guò)濾洗水用，并收集煙氣－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(huán)境空氣，過(guò)渡煙氣進(jìn)一步降溫至露點(diǎn)溫度87℃以下形成冷煙氣，同時(shí)氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內(nèi)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(guò)濾器中，將換熱后的環(huán)境空氣送入燃燒空氣進(jìn)氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中進(jìn)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，并進(jìn)入過(guò)濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過(guò)濾器中混合并澄清后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(guò)濾洗水循環(huán)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(chǎn)物和氫氧化鋁在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水的質(zhì)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(huán)境空氣，其中環(huán)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(dá)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(dá)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(dá)到0.50~0.53t/t·氧化鋁。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，以每生產(chǎn)一噸氧化鋁為例，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：
（1）本發(fā)明可將質(zhì)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(guò)濾洗水，可回收126.0×103~158.3×103MJ的熱能（按照熱水溫度95℃計(jì)算），折合節(jié)約4.3~5.4kg標(biāo)準(zhǔn)煤。
（2）本發(fā)明可將空氣量702~890Nm3、從溫度為25℃的環(huán)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(jì)算），折合節(jié)約1.5~2.0kg標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于每公斤氧化鋁降低熱耗44.0~58.6kJ。
（3）本發(fā)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(bǔ)充用水循環(huán)利用。
（4）本發(fā)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(fā)明的一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置及方法，可對(duì)氫氧化鋁焙燒煙氣中的有用組分（焙燒煙氣余熱、水和氫氧化鋁）進(jìn)行最大限度地回收及循環(huán)再利用，并降低焙燒過(guò)程的能量消耗，促進(jìn)節(jié)能減排和增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置的結(jié)構(gòu)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(guò)濾器，5.回收水槽，6.煙囪，6-1.煙囪進(jìn)氣口，6-2.煙囪出料口，7.燃燒空氣進(jìn)氣管；A.氫氧化鋁焙燒煙氣，B.冷卻水，C.熱水，D.過(guò)渡煙氣，E.冷煙氣，F(xiàn).環(huán)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(shí)施方式
在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)‘連接’應(yīng)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(guò)中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
實(shí)施例1
圖1提供一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收裝置，包括煙氣－水換熱器1、煙氣－空氣換熱器2、過(guò)濾器4、回收水槽5和煙囪6，所述煙氣－水換熱器1進(jìn)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(jìn)料口，所述煙氣－空氣換熱器2出料口連接所述過(guò)濾器4進(jìn)料口，所述煙氣－水換熱器1還設(shè)有進(jìn)水口、出水口和粉料出口，所述進(jìn)水口與冷卻水接口連接；所述煙氣－空氣換熱器2除空氣進(jìn)口和空氣出口外，還設(shè)有煙氣出口，所述煙氣出口連接所述煙囪進(jìn)氣口6-1，所述煙囪出料口6-2連接所述過(guò)濾器4進(jìn)料口，所述過(guò)濾器4出水口與所述回收水槽5連接，所述過(guò)濾器底部還設(shè)有出液口；所述煙囪進(jìn)氣口6-1的高度高于所述煙囪出料口6-2的高度，所述煙囪還設(shè)有收集器3，所述收集器沿所述煙囪進(jìn)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(nèi)側(cè)為凹槽狀。
一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收方法，是采用上述回收裝置，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(shí)向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進(jìn)行熱交換，得到溫度降至110℃以下的過(guò)渡煙氣、溫度升至95℃的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過(guò)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(guò)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(huán)境空氣，過(guò)渡煙氣進(jìn)一步降溫至露點(diǎn)溫度87℃形成冷煙氣，同時(shí)氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內(nèi)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(guò)濾器中，將換熱后的環(huán)境空氣送入燃燒空氣進(jìn)氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中經(jīng)收集器進(jìn)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，并排入過(guò)濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過(guò)濾器中混合并澄清后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(guò)濾洗水循環(huán)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(chǎn)物和氫氧化鋁在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水的質(zhì)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(huán)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(dá)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(dá)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(dá)到0.53t/t·氧化鋁。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的裝置同實(shí)施例1，一種氫氧化鋁焙燒煙氣中氫氧化鋁及余能回收方法，是采用上述回收裝置，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(shí)向煙氣－水換熱器中通入冷卻水與焙燒煙氣進(jìn)行熱交換，得到溫度降至105℃以下的過(guò)渡煙氣、溫度升至95℃的熱水和沉積的氫氧化鋁粉，將過(guò)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(guò)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(huán)境空氣，過(guò)渡煙氣進(jìn)一步降溫至露點(diǎn)溫度87℃形成冷煙氣，同時(shí)氫氧化鋁粉塵和冷凝水在煙氣－空氣換熱器內(nèi)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(guò)濾器中，將換熱后的環(huán)境空氣送入燃燒空氣進(jìn)氣管作為助燃空氣；
（3）冷煙氣在煙囪中經(jīng)收集器進(jìn)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，并排入過(guò)濾器中；
（4）氫氧化鋁漿液一和氫氧化鋁漿液二在過(guò)濾器中混合并澄清后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(guò)濾洗水循環(huán)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(fā)生爐煤氣燃燒產(chǎn)物和氫氧化鋁在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣的混合氣體，其中氫氧化鋁附著水為6%（質(zhì)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(huán)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(dá)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(dá)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(dá)到0.50t/t·氧化鋁。