本申請(qǐng)屬于鋁電解工業(yè)中余熱回收利用，更具體地說，是涉及一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)保意識(shí)的提高，鋁電解槽余熱利用技術(shù)逐漸成為鋁冶金行業(yè)研究熱點(diǎn)。該技術(shù)旨在通過有效的余熱回收與利用手段，將鋁電解過程中產(chǎn)生的大量的熱量轉(zhuǎn)化為可在利用的能源，如電能、熱能等，以提高能源利用效率，降低生產(chǎn)成本，并減少環(huán)境污染。

2、在我國，鋁冶金行業(yè)作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，鋁電解在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的135℃-140℃低溫余熱煙氣，目前僅有少量電解槽排放的余熱煙氣用于空調(diào)系統(tǒng)采暖或制冷。在傳統(tǒng)的鋁電解生產(chǎn)過程中，大部分煙氣仍然未進(jìn)行合理的回收利用，直接排放不僅造成能源的浪費(fèi)，還加劇環(huán)境污染。因此，開發(fā)鋁電解槽余熱發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)化與利用，成為當(dāng)前鋁冶金行業(yè)急需解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，利用鋁電解槽排放的煙氣以及利用廢棄的陰極炭塊作為燃料，采用補(bǔ)燃技術(shù)增強(qiáng)熱能并轉(zhuǎn)化為電能的新系統(tǒng)，所發(fā)電量用于鋁電解槽生產(chǎn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案是：提供一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，包括：鍋爐給水泵、換熱器、鋁電解槽、補(bǔ)燃鍋爐、水汽分離器、透平機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述鍋爐給水泵通過第一管道與換熱器連接，所述換熱器通過第二管道與所述鋁電解槽側(cè)壁的環(huán)狀水管連接，所述環(huán)狀水管通過第三管道與所述補(bǔ)燃鍋爐連接，所述補(bǔ)燃鍋爐的出氣口通過第四管道與所述水汽分離器連接，所述水汽分離器通過第五管道與所述透平機(jī)連接，所述透平機(jī)與所述發(fā)電機(jī)連接；所述鋁電解槽的出煙端設(shè)有煙氣集中罩，所述煙氣集中罩與所述補(bǔ)燃鍋爐及所述換熱器連接，所述補(bǔ)燃鍋爐及所述換熱器的出煙端連接煙氣凈化器。

3、在一個(gè)實(shí)施方式中，所述透平機(jī)的出水端連接有冷凝器和循環(huán)水泵，所述冷凝器與所述水汽分離器通過第八管道連接有凈水器，所述凈水器的出水端與第一管道連接。

4、在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一管道上設(shè)有水量調(diào)節(jié)閥，所述第三管道上設(shè)有熱力除氧器，所述第八管道上設(shè)有截止閥，所述截止閥位于所述凈水器的進(jìn)水端。

5、在一個(gè)實(shí)施方式中，所述煙氣集中罩通過第六管道與所述換熱器連接，所述煙氣集中罩通過第七管道與所述補(bǔ)燃鍋爐連接，所述第六管道上設(shè)有第一蝶閥，所述第七管道上設(shè)有第二蝶閥和風(fēng)機(jī)。

6、在一個(gè)實(shí)施方式中，所述煙氣凈化器的進(jìn)入端管道上設(shè)有單向閥。

7、本申請(qǐng)的另一目的在于提供一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，基于如上所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

8、s1、低溫蒸汽或飽和水通過鍋爐給水泵送往換熱器進(jìn)行熱交換，利用換熱器將水溫提升至100℃，再將低溫蒸汽或飽和水通入環(huán)狀水管內(nèi)，吸收鋁電解槽側(cè)壁損失的余熱將水溫升至135℃-140℃，再將低溫蒸汽或飽和水通入至補(bǔ)燃鍋爐中，通過摻燒陰極炭塊和補(bǔ)燃天然氣將水升溫至為420℃的中溫高壓蒸汽，然后將中溫高壓蒸汽通入至水汽分離器中，最后通過蒸汽驅(qū)動(dòng)透平機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；

9、s2、鋁電解槽排出的低溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣集中罩進(jìn)行收集，一部分進(jìn)入到換熱器中進(jìn)行熱交換，另一部分通入至補(bǔ)燃鍋爐中作為二次風(fēng)；煙氣最后匯集經(jīng)煙氣凈化器處理后排出；

10、s3、經(jīng)過透平機(jī)后的中溫高壓水變成冷凝水，并在冷凝器及循環(huán)水泵的作用下，冷凝水經(jīng)過凈水器后再次返回第一管道中進(jìn)行循環(huán)使用。

11、在一個(gè)實(shí)施方式中，第一管道上的水量調(diào)節(jié)閥控制低溫蒸汽或飽和水的流速為129l/h，鍋爐給水泵將低溫蒸汽或飽和水以1.2-1.5mpa的壓力送往換熱器。

12、在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)入到換熱器中的煙氣流量通過第一蝶閥控制為2800nm3/h，進(jìn)入到補(bǔ)燃鍋爐內(nèi)的煙氣流量通過第二蝶閥控制在20000nm3/h。

13、在一個(gè)實(shí)施方式中，所述煙氣集中罩為密封結(jié)構(gòu)。

14、在一個(gè)實(shí)施方式中，經(jīng)環(huán)狀水管排出的低溫蒸汽或飽和水先經(jīng)過熱力除氧器將水中溶解的氧氣除去，再將低溫蒸汽或飽和水通過到補(bǔ)燃鍋爐中。

15、本申請(qǐng)?zhí)峁┑匿X電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)及方法的有益效果在于：

16、通過利用鋁電解槽排出的煙氣熱量以及通過環(huán)狀水管吸收鋁電解槽側(cè)壁損失的熱量，再配合補(bǔ)燃鍋爐內(nèi)燃燒的廢陰極炭塊所產(chǎn)生的熱量用于發(fā)電，有效利用了鋁電解低溫余熱煙氣及側(cè)壁損失的熱量，同時(shí)將廢陰極炭塊高效回收利用，具有節(jié)能環(huán)保的作用。

技術(shù)特征：

1.一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：鍋爐給水泵(1)、換熱器(2)、鋁電解槽(3)、補(bǔ)燃鍋爐(4)、水汽分離器(5)、透平機(jī)(6)和發(fā)電機(jī)(7)，所述鍋爐給水泵(1)通過第一管道與換熱器(2)連接，所述換熱器(2)通過第二管道與所述鋁電解槽(3)側(cè)壁的環(huán)狀水管(8)連接，所述環(huán)狀水管(8)通過第三管道與所述補(bǔ)燃鍋爐(4)連接，所述補(bǔ)燃鍋爐(4)的出氣口通過第四管道與所述水汽分離器(5)連接，所述水汽分離器(5)通過第五管道與所述透平機(jī)(6)連接，所述透平機(jī)(6)與所述發(fā)電機(jī)(7)連接；所述鋁電解槽(3)的出煙端設(shè)有煙氣集中罩(9)，所述煙氣集中罩(9)與所述補(bǔ)燃鍋爐(4)及所述換熱器(2)連接，所述補(bǔ)燃鍋爐(4)及所述換熱器(2)的出煙端連接煙氣凈化器(11)。

2.如權(quán)利要求1所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述透平機(jī)(6)的出水端連接有冷凝器(12)和循環(huán)水泵(13)，所述冷凝器(12)與所述水汽分離器(5)通過第八管道連接有凈水器(15)，所述凈水器(15)的出水端與第一管道連接。

3.如權(quán)利要求2所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述第一管道上設(shè)有水量調(diào)節(jié)閥(17)，所述第三管道上設(shè)有熱力除氧器(16)，所述第八管道上設(shè)有截止閥(14)，所述截止閥(14)位于所述凈水器(15)的進(jìn)水端。

4.如權(quán)利要求3所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述煙氣集中罩(9)通過第六管道與所述換熱器(2)連接，所述煙氣集中罩(9)通過第七管道與所述補(bǔ)燃鍋爐(4)連接，所述第六管道上設(shè)有第一蝶閥(18)，所述第七管道上設(shè)有第二蝶閥(19)和風(fēng)機(jī)(10)。

5.如權(quán)利要求4所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述煙氣凈化器(11)的進(jìn)入端管道上設(shè)有單向閥(20)。

6.一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求5所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的鋁電解槽(3)低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，其特征在于：第一管道上的水量調(diào)節(jié)閥(17)控制低溫蒸汽或飽和水的流速為129l/h，鍋爐給水泵(1)將低溫蒸汽或飽和水以1.2-1.5mpa的壓力送往換熱器(2)。

8.如權(quán)利要求7所述的鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，其特征在于：進(jìn)入到換熱器(2)中的煙氣流量通過第一蝶閥(18)控制為2800nm3/h，進(jìn)入到補(bǔ)燃鍋爐(4)內(nèi)的煙氣流量通過第二蝶閥(19)控制在20000nm3/h。

9.如權(quán)利要求8所述的鋁電解槽(3)低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，其特征在于：所述煙氣集中罩(9)為密封結(jié)構(gòu)。

10.如權(quán)利要求8所述的鋁電解槽(3)低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電方法，其特征在于：經(jīng)環(huán)狀水管(8)排出的低溫蒸汽或飽和水先經(jīng)過熱力除氧器(16)將水中溶解的氧氣除去，再將低溫蒸汽或飽和水通過到補(bǔ)燃鍋爐(4)中。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及鋁電解工業(yè)中余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，提供一種鋁電解槽低溫余熱煙氣補(bǔ)燃發(fā)電系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：鍋爐給水泵、換熱器、鋁電解槽、補(bǔ)燃鍋爐、水汽分離器、透平機(jī)和發(fā)電機(jī)，鍋爐給水泵與換熱器連接，換熱器與鋁電解槽側(cè)壁的環(huán)狀水管連接，環(huán)狀水管與補(bǔ)燃鍋爐連接，補(bǔ)燃鍋爐的出氣口與水汽分離器連接，水汽分離器與透平機(jī)連接，透平機(jī)與發(fā)電機(jī)連接；鋁電解槽的出煙端設(shè)有煙氣集中罩，煙氣集中罩與補(bǔ)燃鍋爐及換熱器連接，補(bǔ)燃鍋爐及換熱器的出煙端連接煙氣凈化器。利用鋁電解槽排放的煙氣以及利用廢棄的陰極炭塊作為燃料，采用補(bǔ)燃技術(shù)增強(qiáng)熱能并轉(zhuǎn)化為電能的新系統(tǒng)，所發(fā)電量用于用于鋁電解槽生產(chǎn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧勝祥,劉小東,葉壯盛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海工程技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9