铝冶炼和加工行业低温余热回收利用的途径和技术

随着全球对环境保护和节能减排的重视，铝冶炼和加工行业作为典型的高能耗行业，面临着巨大的节能减排压力。低温余热回收利用作为提高能源利用效率、降低运营成本的有效途径，正受到越来越多的关注。本文将深入探讨铝冶炼和加工行业低温余热回收利用的途径和技术，旨在为企业节能减排提供有益的参考。
低温余热来源
在铝冶炼和加工过程中，会产生大量的低温余热。这些余热主要来源于以下几个方面：
电解铝烟气余热：电解铝过程中，电解槽会产生大量烟气，烟气温度通常在110~130℃之间，携带着大量热能。
铝熔铸、加热和时效处理时排放的烟气余热：这些过程中，加热炉会排放高温烟气，烟气温度可达1000℃以上，即使采用回收装置，烟气温度也达150℃以上，具有继续利用的价值。
锅炉烟气余热：锅炉烟气温度较高，同样具有较好的利用价值。
锅炉凝结水余热：虽然排放量较小，但由于水的比热容大，换热性能优于空气，因此也具有经济利用价值。
表面处理线热水洗槽排放水余热：同样由于水的比热容大，这部分余热也值得回收利用。
车间空调换气余热：虽然温度较低，但由于连续运行、排放量大，也具有较大回用价值。
低温余热回收利用的途径
直接利用
直接利用是低温余热回收利用的简单、经济的方式。具体来说，可以将低温余热用于以下几个方面：
加热装置低温物流：利用低温热取代生产中使用的高、中温位热源，如气体分馏、MTBE等加工装置原料及塔底重沸器加热，锅炉上水加热等。
办公和生活用热：用于厂区办公和生活采暖，以及加热生活用水等。
干燥：利用低温余热对生产用原料、固体成品和半成品、生产过程中产生的废渣进行干燥，如炼化厂的污泥干化等。
升级利用
当低温余热无法直接满足生产需求时，可以考虑通过升级利用的方式提高其品位。常用的升级利用技术包括热泵技术和吸收式制冷技术。
热泵技术：热泵技术通过电力做功将低品位热能转变为可用的高品位热能。在铝冶炼和加工行业，热泵技术可用于提高物流的温度，使其再用于生产过程。
吸收式制冷技术：吸收式制冷以热能为驱动能源实现制冷。在铝冶炼和加工行业，吸收式制冷技术可用于工艺需要和空调需要，如表面处理车间的氧化槽温度控制、工艺空调送风等。
发电
在大量过剩的低温热难以找到适宜的同级利用方案时，可以考虑将其用于发电。然而，单纯采用低温热发电方案投资大、发电效率低、投资回收期长。因此，通常与生产供热、供冷结合起来，根据温位不同等安排不同用途，形成整体优化方案。
低温余热回收利用的技术
热管换热技术
热管换热器是一种高效热交换设备，其原理是利用工质相变进行换热和热量传递。热管换热器的特点包括：
安全可靠：热管换热设备较常规设备更安全、可靠，可长期连续运行。
温度可调：热管管壁的温度可根据需要进行调节，以适应不同的余热回收需求。
高效节能：热管换热器的转热效率和热量交换量远高于单相温差换热，节能效果好。
吸收式制冷技术
吸收式制冷以热能为驱动能源实现制冷，其特点包括：
直接利用热源：吸收式制冷机组用电只相当于同容量离心式机的2%~9%，在电力供应紧张形势下，可为工厂能源配置提供更多选择。
应用范围广：吸收式制冷机组除了利用锅炉蒸汽、燃料产生的热能外，还可利用低压蒸汽、热水，甚至废汽、余热、太阳能等低品位热能在同一机组中实现制冷和制热。
安全可靠：吸收式制冷设备运转安静、振动小，制冷机在真空状态下运行，结构简单、安全可靠、安装方便。
热泵技术
热泵技术通过电力做功将低品位热能转变为可用的高品位热能。在铝冶炼和加工行业，热泵技术可用于提高物流的温度，使其再用于生产过程。热泵技术的特点包括：
高效节能：热泵的能效比可达到3~4，即与常规的电加热相比，热泵的产热效率是电加热的3到4倍。
应用灵活：热泵技术可根据不同的余热品位和回收需求进行灵活设计和应用。
效益分析
铝冶炼和加工行业低温余热回收利用具有不错的经济效益和社会效益。通过合理设计热能利用途径和应用换热、热能转换新技术，可有效扩大余热回收利用空间，提高余热回收利用的效果和效率。具体来说，低温余热回收利用可以：
降低能源消耗：通过回收利用低温余热，可以减少对高品位能源的需求，从而降低能源消耗和运营成本。
减少环境污染：低温余热回收利用可以减少废气、废水的排放，降低环境污染。
提高企业竞争力：通过节能减排和降低运营成本，企业可以提高绿色竞争力和市场竞争力。
结论
铝冶炼和加工行业低温余热回收利用具有巨大的潜力和价值。通过合理设计热能利用途径和应用换热、热能转换新技术，可以有效提高能源利用效率、降低运营成本、减少环境污染。未来，随着技术的不断进步和应用的不断推广，低温余热回收利用将在铝冶炼和加工行业发挥更加重要的作用。