[发明专利]一种电解铝厂余热梯级回收系统及回收方法

说明书

技术领域

本发明属于余热回收技术，具体涉及一种电解铝厂余热梯级回收系统和回收方法。

背景技术

工业生产过程中的余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，电解铝厂的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。但目前大部分废热全部通过冷却的形式或直接排放，或者将单一设备的高品位余热进行回收重复利用，导致很大一部分的低品位热能全部浪费，而其它需要热量的地方还要通过锅炉消耗燃料来加热。现有技术中，在工业节能环保中，降低单位产品能耗，特别是对电解铝生产线的系统余热回收和利用技术罕见报道。因此，对于电解铝行业中如何实现余热系统回收技术的开发和研究尤为重要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的电解铝厂存在的系统余热回收技术的匮乏，提供一种电解铝厂余热梯级回收系统及回收方法，为回收电解铝厂空压站冷却水循环冷却过程中提出一种余热系统回收方案。

本发明采用如下技术方案实现：

一种电解铝厂余热梯级回收系统，包括通过管道依次串联的水源热泵2、高温压缩空气换热器4、高温油换热器5以及高温烟气换热器6，其中，所述水源热泵2通过水泵输入常温自来水，所述高温烟气换热器6的出口输出连接至储水箱7；

所述水源热泵2与电解铝厂的空气压缩机3的冷却水系统进行换热连接，所述高温压缩空气换热器4与空压机房高温压缩空气管路进行换热连接，所述高温油换热器5与干燥机房的高温油管路进行换热连接，所述高温烟气换热器6与炭素分厂热媒炉的高温烟气管路进行换热连接。

优选的，所述水泵采用离心泵。

进一步的，所述水源热泵2、高温压缩空气换热器4、高温油换热器5以及高温烟气换热器6后方的管道上均设有阀门9和热量表10，阀门9为常开状态，热量表10用来计量自来水经过换热器加热后所获得的热量。

在本发明中，所述高温压缩空气换热器4、高温油换热器5以及高温烟气换热器6均采用管式旋转喷流式换热器。

本发明还公开了一种电解铝厂余热梯级回收方法，采用上述的一种电解铝厂余热梯级回收系统，具体包括以下几个步骤：

第一步：将5～30℃自来水送至水源热泵2，与空气压缩机的冷却水进行第一级热量收集，制取40～55℃中温热水；

第二步：将水源热泵2输出的中温热水送至高温压缩空气换热器4，与120～150℃的压缩空气进行第二级热量收集，制取60～75℃的中温热水；

第三步：将高温压缩空气换热器4制取的中温热水送至高温油换热器5处，与80～95℃的高温油进行第三级热量收集，制取60～78℃的中温热水；

第四步：将高温油换热器5制取的中温热水送至高温烟气换热器6处，与炭素分厂热媒炉烟气管道处的550～660℃的高温烟气进行第四级热量收集，制取80～95℃高温热水；

第五步：将高温烟气换热器6制取的高温热水送至储水箱7集中存放，再根据需求送至用户8，冬季用于采暖，夏季用于生活热水。

本发明的一种电解铝厂余热梯级回收系统包括四个核心部分，分别是水源热泵、管式旋转喷流式高温压缩空气换热器、管式旋转喷流式高温油换热器、管式旋转喷流式高温烟气换热器，本发明将电解铝厂空压机房空气压缩机的冷却水余热以及高温压缩空气余热、干燥机房后的高温油余热和炭素分厂热媒炉高温烟气余热进行梯级集成回收，以最大限度地集成回收电解铝厂动力分厂空压站与炭素分厂热媒炉的各种余热资源，制得高温热水，实现电解铝厂采暖与生活热水的自给自足。

本发明采用水源热泵替代原来的冷却塔，实现冷却水的密闭循环冷却，防止冷却水蒸发散失，节约水资源，同时停用冷却塔，节约电能。

由上所述，本发明结构简单，采用热量梯级集成回收的方法，最大限度地集成回收电解铝厂动力分厂空压站与炭素分厂热媒炉的各种余热资源，热量回收效果好，制得高温热水，实现电解铝厂采暖与生活热水的自给自足，既降低能耗，又可以防止水分蒸发散失，节约水资源。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的一种电解铝厂余热梯级回收系统的连接示意图。