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【摘 要】目前存在的各种节能技术均已经受到当前社会发展的影响而产生了相应的变化，并以不同的形式在改变，随着生产技术不断在更新。在氧化铝生产中，节能在蒸发工序中起到了极其重要的作用，文章针对实际生产中，在氧化铝生产蒸发过程中，从整个原液浓缩过程对相关节能措施进行了介绍。
【关键词】节能蒸发技术；氧化铝生产
一、氧化铝生产工艺的应用
1、概述
氧化铝是一种白色粉状物，而铝矿石是坚硬的矿石。从铝矿石到氧化铝，实际上发生的变化主要是化学变化。因此，从本质上说，氧化铝厂应算是化工厂。迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。
2、不同工艺的应用解析
拜耳法氧化铝生产工艺是将铝土矿中的氧化铝用晶种从铝酸钠溶液中析出氢氧化铝，而将溶出度渣及含硅高的矿石另用烧结法处理。拜耳法中的赤泥在用碱预处理后，可回收氧化铝。还可以回收碳酸钠。优点是对矿石的品位要求范围宽，成本低回收率高。拜耳法也成为湿法化学，在面对优质铝土矿和明矾石矿时，可采用拜耳法，烧结法适用于霞石矿和高硅高铁铝土矿，而联合法对于各种铝土矿均可。而对于铝土矿，需综合考虑各种因素采取处理方法和工艺设备流程。目前，全球有90%以上采用拜耳法生产氧化铝产品，拜耳法是由拜耳提出而得名。拜耳法适用于处理低硅铝矿石，特别是用在处理三水铝石型粘土矿，因其工艺流程简单，只需较少的建设投资，既便于操作，产品质量又高，具有其它方法无法比拟的经济效益。由于所只需要较低的温度，能量消耗也较少，因此用三水铝石型铝土矿生产氧化铝具有一定的成本优势。在全球范围内，其余不到10%的氧化铝是烧结-拜耳联合法生产的，由于矿石类型的原因，烧结--拜耳联合法生产仅存于独联体地区和中国。该生产方法流程复杂、能耗高、产品质量较差，主要用来处理含硅高的一水硬铝石矿。
二、高效蒸发系统简介
1、投资少、占地省
原有一套蒸发系统的建设用地，可建设两套系统。现氧化铝生产行业通常采用六效五级预热四级闪蒸出料（或加强制循环效）的蒸发系统，其配置剖面如下图所示，改进后的高效蒸发器系统配置剖面如下图所示。
2、实施时间短、见效快
生产企业正在运行的蒸发系统使用该技术进行技改，具有投资小、实施时间短、见效快的优点，并且不增加新设备，不影响系统的正常生产。改进方案仅对流程进行调整优化，如：主流程采用双进、双出流程，五效、四闪出料运行或主流程采用双进单出流程，如五、四效同时进料，五效（或六效）出料运行。经过技改，原液温度85℃、浓缩倍数≤1.35时，实现节汽10%、节电8%～15%以上；原液温度85℃、浓缩倍数≥1.45时，实现节汽8%、节电7%～12%。
三、影响蒸发器产能的因素
1、结疤对传热效率的影响
在氧化铝生产中，铝酸钠溶液的黏度较大，而且随着浓度的升高而升高，同时溶液中含有一定浓度的碳酸钠、氢氧化铝和二氧化硅等杂质，在蒸发浓缩过程中，这些杂质容易结晶沉淀，形成一定厚度的结疤附在加热器管束内壁上，甚至在加热器下部形成“瘤状”结疤块将管束堵死，影响加热器的换热效果。
2、不凝性气体对换热效率的影响
不凝性气体是在换热过程中，不能在水蒸汽凝结点温度下凝结成液体的气体的总称。在氧化铝生产母液蒸发过程中，不凝性气体的主要组成是空气和二氧化碳。其来源一是开车过程时，加热器、分离室、冷凝水系统以及输送管道内残存的空气，二是碳酸盐的分解产生的二氧化碳气体。
在蒸发过程中，不凝性气体不但占据了一定的空间，减少了换热面积，而且和水蒸汽混合后，使混合蒸汽的温度降低。造成加热器有效温差减小，传热效率和蒸发器产能下降。
3、冷凝水罐液位控制对传热效率的影响
加热蒸汽和铝酸钠溶液在加热器内进行热交换时，最主要的热量来源是就是加热蒸汽的冷凝相变放热，饱和蒸汽变成冷凝水，并利用水泵及时将冷凝水排走。在这个过程中，冷凝水罐中的水能起到液封的效果，强化了冷凝相变放热过程，因此冷凝水罐的液位的控制是影响传热效率的一个因数。
在实际操作中，如果冷凝水不能及时排走，造成冷凝水罐满罐，不但减少了加热蒸汽的传热面积，而且也减少了冷凝水的自蒸发量。但是如果冷凝水排走太快，造成冷凝水罐空罐，这又会导致加热蒸汽的热利用率下降和汽耗升高。
4、分离器液位对蒸发器产能的影响
溶液在分离室进行沸腾蒸发时，受循环泵和导流柱的影响，沸腾面为深U型，这样不但能够扩大沸腾面的面积，而且能够减少因溶液由液位产生的静压所引起的溶液沸点升高，加剧溶液沸腾程度和提高蒸发效率。当分离器液位过高时，情况就会变得和上面的相反。不但液柱静压差增大，溶液沸点升高，导致有效温差降低，而且沸腾面的形状也会被拉平，沸腾面积减少，影响蒸发器产能。
四、节能降耗措施研究
1、坚持以人为本，落实各项安全生产制度
对氧化铝企业而言，必须要坚持以人为本，倡导“安全生产”，以切实可行的安全生产制度，保护生产员工的生命财产安全。
安全生产的前提条件是要落实各项安全生产的规章制度。对氧化铝企业而言，在安全生产过程中，要发挥各级各部门，尤其是安全管理部门与安全检查人员的安全生产管理制度；要落实“一岗双责”制，监督企业安全规章制度与操做规范的实施情况，对所发现的安全隐患、安全问题要做到发现一个、整改一个；严厉监督、制约各岗位上员工违章违规行为，在最大程度上降低人为因素对企业安全生产的影响；根据企业生产规模与生产情况，制定二十四小时、十二小时安全检查制度，排查安全隐患。管理人员要从实际生产的角度考虑，只有真正做到履行职责、忠于职守，重视安全生产问题，才能将事故消灭在萌芽状态中，真正做到以预防为主，推动企业安全生产变革。 2、提高氧化铝生产设备的自动化控制
氧化铝的生产技术要求高、生产环节多、生产线较长、程序复杂，决定了生产过程必须精确严密，对生产质量和生产过程进行严格控制，同时，加强对生产过程的稳定性控制，保持氧化铝的稳定产量，对控制生产成本具有重要的意义。
科学技术的不断进步，为氧化铝的生产提供了强大的技术支持，氧化铝的生产过程实现了由传统的人工送料到现在的生产设备在线分析，使生产过程更加科学化、规范化，降低了物料在使用过程中的浪费，加强了生产过程的稳定性，减少了企业人工费用的投入，从而降低了生产成本。
3、优化工艺流程，降低流程中的工艺能耗
原设计多数单元之间均设计有泵类设备输送介质，以保证输送料的稳定性和可调整性。经实践发现某些单元之间凭借自有压力差或高位差完全可以完成输送功能。基于此，对一系列蒸发器进料进行了改造实验：（1）原液进料自压改造，原液进料流程原设计为分解工序送来的原液储存在原液槽内，再通过离心泵打进蒸发器，进过测量计算进料闪蒸允许压力为0.035Mpa，而锥底原液槽高20m，当锥底原液槽液位达到78%时原液从溢流管流到与之相连的平底槽内，此时液位对应的高度为15.6m，进料闪蒸高度为8m，所以在保证锥底有较高的液位时，即可在不开原液进料泵的前提下通过调节进料气动阀就能满足蒸发器进料流量，这样就节约了两台离心泵（132KW），节约了电耗和备件材料费用。（2）原液进料流程改为自压送料，除去进料闪蒸真空度影响外，只要锥底原液槽液位保持10m以上，就能满足进料流量的要求。
4、充分利用溶出和蒸发一次冷凝水的热量通过闪蒸供汽实现余热回收的目的
蒸发一次冷凝水温度约120℃，溶出一次冷凝水温度约125℃，原流程直接进入工艺回水槽，多余的热能都转化成蒸汽排放到大气中，工艺回水槽上方大量乏汽排空，热量白白浪费，热能利用率较低，造成了热量的损失。为充分利用乏汽，将其通过汽水平衡，把闪蒸出来的二次汽分别加热到与之对应的蒸发器III、IV、V效，提高蒸发二次汽的热量，从而减少新蒸汽的用量。这项改造完成并投入运行以来，蒸发器运行平稳，各效压力平稳，一、二次冷凝水化验结果含碱0.0012g/L、0.06g/L，只要控制好闪蒸罐液位，就不会造成一次水跑碱，同时也不会造成蒸发器系统漏真空，改造后一次冷凝水的热量被二次利用，每小时蒸发单系列用汽量减少5m?，一天节汽120m?蒸汽，一年按运转率86.4%计算，单台可节约蒸汽37843m?，节能效果显著，从而大大降低氧化铝蒸汽单耗。
结束语
经济竞争日益激烈，降低生产成本是实现企业利益的最佳途径。氧化铝生产企业必须结合自身的实际特点，通过提高生产工艺，加快生产设备自动化进程，建立完善的质量控制体系，加快实现氧化铝节能技术的应用。
参考文献：
[1]周小东，李家乐.氧化铝企业生产中安全管理模式的应用[J].神州学术论丛，2014（4）：60-61.
[2]王兵.加强氧化铝企业生产安全管理问题探讨[J].中国新技术新产品（工业技术），2013（7）：121-122.
【关键词】节能蒸发技术；氧化铝生产
一、氧化铝生产工艺的应用
1、概述
氧化铝是一种白色粉状物，而铝矿石是坚硬的矿石。从铝矿石到氧化铝，实际上发生的变化主要是化学变化。因此，从本质上说，氧化铝厂应算是化工厂。迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。
2、不同工艺的应用解析
拜耳法氧化铝生产工艺是将铝土矿中的氧化铝用晶种从铝酸钠溶液中析出氢氧化铝，而将溶出度渣及含硅高的矿石另用烧结法处理。拜耳法中的赤泥在用碱预处理后，可回收氧化铝。还可以回收碳酸钠。优点是对矿石的品位要求范围宽，成本低回收率高。拜耳法也成为湿法化学，在面对优质铝土矿和明矾石矿时，可采用拜耳法，烧结法适用于霞石矿和高硅高铁铝土矿，而联合法对于各种铝土矿均可。而对于铝土矿，需综合考虑各种因素采取处理方法和工艺设备流程。目前，全球有90%以上采用拜耳法生产氧化铝产品，拜耳法是由拜耳提出而得名。拜耳法适用于处理低硅铝矿石，特别是用在处理三水铝石型粘土矿，因其工艺流程简单，只需较少的建设投资，既便于操作，产品质量又高，具有其它方法无法比拟的经济效益。由于所只需要较低的温度，能量消耗也较少，因此用三水铝石型铝土矿生产氧化铝具有一定的成本优势。在全球范围内，其余不到10%的氧化铝是烧结-拜耳联合法生产的，由于矿石类型的原因，烧结--拜耳联合法生产仅存于独联体地区和中国。该生产方法流程复杂、能耗高、产品质量较差，主要用来处理含硅高的一水硬铝石矿。
二、高效蒸发系统简介
1、投资少、占地省
原有一套蒸发系统的建设用地，可建设两套系统。现氧化铝生产行业通常采用六效五级预热四级闪蒸出料（或加强制循环效）的蒸发系统，其配置剖面如下图所示，改进后的高效蒸发器系统配置剖面如下图所示。
2、实施时间短、见效快
生产企业正在运行的蒸发系统使用该技术进行技改，具有投资小、实施时间短、见效快的优点，并且不增加新设备，不影响系统的正常生产。改进方案仅对流程进行调整优化，如：主流程采用双进、双出流程，五效、四闪出料运行或主流程采用双进单出流程，如五、四效同时进料，五效（或六效）出料运行。经过技改，原液温度85℃、浓缩倍数≤1.35时，实现节汽10%、节电8%～15%以上；原液温度85℃、浓缩倍数≥1.45时，实现节汽8%、节电7%～12%。
三、影响蒸发器产能的因素
1、结疤对传热效率的影响
在氧化铝生产中，铝酸钠溶液的黏度较大，而且随着浓度的升高而升高，同时溶液中含有一定浓度的碳酸钠、氢氧化铝和二氧化硅等杂质，在蒸发浓缩过程中，这些杂质容易结晶沉淀，形成一定厚度的结疤附在加热器管束内壁上，甚至在加热器下部形成“瘤状”结疤块将管束堵死，影响加热器的换热效果。
2、不凝性气体对换热效率的影响
不凝性气体是在换热过程中，不能在水蒸汽凝结点温度下凝结成液体的气体的总称。在氧化铝生产母液蒸发过程中，不凝性气体的主要组成是空气和二氧化碳。其来源一是开车过程时，加热器、分离室、冷凝水系统以及输送管道内残存的空气，二是碳酸盐的分解产生的二氧化碳气体。
在蒸发过程中，不凝性气体不但占据了一定的空间，减少了换热面积，而且和水蒸汽混合后，使混合蒸汽的温度降低。造成加热器有效温差减小，传热效率和蒸发器产能下降。
3、冷凝水罐液位控制对传热效率的影响
加热蒸汽和铝酸钠溶液在加热器内进行热交换时，最主要的热量来源是就是加热蒸汽的冷凝相变放热，饱和蒸汽变成冷凝水，并利用水泵及时将冷凝水排走。在这个过程中，冷凝水罐中的水能起到液封的效果，强化了冷凝相变放热过程，因此冷凝水罐的液位的控制是影响传热效率的一个因数。
在实际操作中，如果冷凝水不能及时排走，造成冷凝水罐满罐，不但减少了加热蒸汽的传热面积，而且也减少了冷凝水的自蒸发量。但是如果冷凝水排走太快，造成冷凝水罐空罐，这又会导致加热蒸汽的热利用率下降和汽耗升高。
4、分离器液位对蒸发器产能的影响
溶液在分离室进行沸腾蒸发时，受循环泵和导流柱的影响，沸腾面为深U型，这样不但能够扩大沸腾面的面积，而且能够减少因溶液由液位产生的静压所引起的溶液沸点升高，加剧溶液沸腾程度和提高蒸发效率。当分离器液位过高时，情况就会变得和上面的相反。不但液柱静压差增大，溶液沸点升高，导致有效温差降低，而且沸腾面的形状也会被拉平，沸腾面积减少，影响蒸发器产能。
四、节能降耗措施研究
1、坚持以人为本，落实各项安全生产制度
对氧化铝企业而言，必须要坚持以人为本，倡导“安全生产”，以切实可行的安全生产制度，保护生产员工的生命财产安全。
安全生产的前提条件是要落实各项安全生产的规章制度。对氧化铝企业而言，在安全生产过程中，要发挥各级各部门，尤其是安全管理部门与安全检查人员的安全生产管理制度；要落实“一岗双责”制，监督企业安全规章制度与操做规范的实施情况，对所发现的安全隐患、安全问题要做到发现一个、整改一个；严厉监督、制约各岗位上员工违章违规行为，在最大程度上降低人为因素对企业安全生产的影响；根据企业生产规模与生产情况，制定二十四小时、十二小时安全检查制度，排查安全隐患。管理人员要从实际生产的角度考虑，只有真正做到履行职责、忠于职守，重视安全生产问题，才能将事故消灭在萌芽状态中，真正做到以预防为主，推动企业安全生产变革。 2、提高氧化铝生产设备的自动化控制
氧化铝的生产技术要求高、生产环节多、生产线较长、程序复杂，决定了生产过程必须精确严密，对生产质量和生产过程进行严格控制，同时，加强对生产过程的稳定性控制，保持氧化铝的稳定产量，对控制生产成本具有重要的意义。
科学技术的不断进步，为氧化铝的生产提供了强大的技术支持，氧化铝的生产过程实现了由传统的人工送料到现在的生产设备在线分析，使生产过程更加科学化、规范化，降低了物料在使用过程中的浪费，加强了生产过程的稳定性，减少了企业人工费用的投入，从而降低了生产成本。
3、优化工艺流程，降低流程中的工艺能耗
原设计多数单元之间均设计有泵类设备输送介质，以保证输送料的稳定性和可调整性。经实践发现某些单元之间凭借自有压力差或高位差完全可以完成输送功能。基于此，对一系列蒸发器进料进行了改造实验：（1）原液进料自压改造，原液进料流程原设计为分解工序送来的原液储存在原液槽内，再通过离心泵打进蒸发器，进过测量计算进料闪蒸允许压力为0.035Mpa，而锥底原液槽高20m，当锥底原液槽液位达到78%时原液从溢流管流到与之相连的平底槽内，此时液位对应的高度为15.6m，进料闪蒸高度为8m，所以在保证锥底有较高的液位时，即可在不开原液进料泵的前提下通过调节进料气动阀就能满足蒸发器进料流量，这样就节约了两台离心泵（132KW），节约了电耗和备件材料费用。（2）原液进料流程改为自压送料，除去进料闪蒸真空度影响外，只要锥底原液槽液位保持10m以上，就能满足进料流量的要求。
4、充分利用溶出和蒸发一次冷凝水的热量通过闪蒸供汽实现余热回收的目的
蒸发一次冷凝水温度约120℃，溶出一次冷凝水温度约125℃，原流程直接进入工艺回水槽，多余的热能都转化成蒸汽排放到大气中，工艺回水槽上方大量乏汽排空，热量白白浪费，热能利用率较低，造成了热量的损失。为充分利用乏汽，将其通过汽水平衡，把闪蒸出来的二次汽分别加热到与之对应的蒸发器III、IV、V效，提高蒸发二次汽的热量，从而减少新蒸汽的用量。这项改造完成并投入运行以来，蒸发器运行平稳，各效压力平稳，一、二次冷凝水化验结果含碱0.0012g/L、0.06g/L，只要控制好闪蒸罐液位，就不会造成一次水跑碱，同时也不会造成蒸发器系统漏真空，改造后一次冷凝水的热量被二次利用，每小时蒸发单系列用汽量减少5m?，一天节汽120m?蒸汽，一年按运转率86.4%计算，单台可节约蒸汽37843m?，节能效果显著，从而大大降低氧化铝蒸汽单耗。
结束语
经济竞争日益激烈，降低生产成本是实现企业利益的最佳途径。氧化铝生产企业必须结合自身的实际特点，通过提高生产工艺，加快生产设备自动化进程，建立完善的质量控制体系，加快实现氧化铝节能技术的应用。
参考文献：
[1]周小东，李家乐.氧化铝企业生产中安全管理模式的应用[J].神州学术论丛，2014（4）：60-61.
[2]王兵.加强氧化铝企业生产安全管理问题探讨[J].中国新技术新产品（工业技术），2013（7）：121-122.