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2011年4月第2期
铝工业窑炉废气的回收利用一酵忠秀王刚
49
环保与综合利用
铝エ业炉废气的回收利用
薛忠秀王刚2
(1.中国铝业山东分公司研究院,2.中国铝业山东分公司生产运行部,山东淄博255051)
[摘要]介绍了中铝山东企业在窑炉废气的回收利用方面所做的一些研究和探索,包括熟料窑烟气预热生料
浆、焙烧炉尾气用于碳分预分解、水泥窑烟气用于粗液碳分的试验情况及存在的相关问题,同时展望了工业窑炉废
气回收利用的前景及其重要性。
关键词]烟气;CO2;吸附;碳分
[中图分类号]X758;TKI1"5
[文献标识码]B
[文章编号]1008-5122(2011)02-0049-04
Recycling of Waste Gas from Furnace for Aluminum Industry
XUE Zhong-xiu, WANG Gang
Abstract Some researches and explorations about recycling waste gas from the furnace are did by Chi
nalco Shandong branch, including testing and existing relevant problems about using clinker kilns fume
for preheating raw slurry, roasters tail gas for precarbonization, cement kilns flue gas for raw liqor car
bonization. The prospect and significant of recycling waste gas from industrial furnace is given, too
Key words: flue gas; CO,; adsorption; carbon decomposition
0前言
1CO2浓度富集实验
洁净的空气是人类生存的首要条件,大气资源1.1实验流程
的破坏是一种不可道转的改变,随着全球性的温室
针对熟料窑尾气做了CO2吸附富集的探索实
效成日趋严重,大气环境对于工业窑炉CO2(二氧化验,分别试验了变压吸附、低变压吸附、化学吸附
碳,下同)的排放提出了更高的要求。中铝山东企种富集方法。富集流程简图如图1。考虑到电收尘
业拥有为数众多的熟料窑、水泥窑、焙烧炉等大型窑出口烟气更为洁净,可相对简化试验浄化流程,因此
炉设备。以废气中COっ2最低含量13%计算,现有开实验用原气为电收尘出口烟气,其成分见表1。
车率条件下纯CO2排空量至少为10~12万m'/h
烟气(190℃
每小时还有近百万立方米的烟气携带200℃左右的
水洗系统(降温≤40℃
高温白白排空,造成极大的资源浪费,如何对此部分
尘量≤5mg/Nm)
工业废气进行回收利用,科研人员做了大量的研究
采用鼓风机变压吸附
CO,变压吸附或
探索工作,现简要综述如下。
化学吸附系统
吸附通蒸汽
产品C(O2气(40%)废气排空
[收稿日期]2010-10-25
[作者简介]薛忠秀(1973ー),女,山东淄博人,大学本
图1CO2浓度富集流程简图
科,工程师,主要从事氧化铝生产及新产品开发工作。
有色冾金节能
□环保与综合利用
表1实验用原气的成分
%
风人口两处,以后者为例,在旋风人口直接接鼓风机
指标温度/℃含尘量/mg-m-3CO2N2O2H20
将烟气引至料浆预热槽,不但可以回收烟气余热,而
数值190:105012.547.52.038且还起到净化烟气的作用。熟料窑烟气预热生料浆
流程见图2。
1.2实验简介
施风人山燜气(200℃左右)
1.2.1变压吸附
变压吸附技术,是一种使用不同用途的吸附分
鼓风机}料浆热装置」气排空75
离专用吸附剂,采用降温变压吸附、分离气体的成熟
窑后料浆储槽
技术。目前成功的变压吸附气体分离技术分别有合
人窑
成氨弛放气、从富含CO混合气中分离提纯CO
图2熟料窑烟气余热回收简图
成氨变换气脱碳、天然气净化提纯甲烷等9个领域,
试验按图2流程完成,主要试验指标如表2。
许多高纯度的食品级CO2都是采用变压吸附而得。
山于熟料窑烟气温度高且含水量达到40%左右,因
表2熟料窑烟气回收利用指标
此水洗降温过程需要大量的冷却水及循环水动力,
取样点烟气烟气含尘ノ料浆
烟气成份/%
且为保证0.1MPa的吸附压力,所采用的大功率鼓
温度/℃
温度/CCO
风机的电耗也相当高,经衡算该工艺产出纯CO2气
进口
200
3012.547.52.0
成本在500元/km2'h以上,对于常压且CO2含量较
出口
45
!.948.12.
低的烟气,该工艺不太适宜。
烟气由旋风入口经生料浆换热装置后,温度从
1.2.2化学吸附
200℃左右降至148℃,含尘量由旋风入口的190
化学吸附是以弱碱溶液为吸附剂与CO2发生反
降至45mg/m2,甚至超过了电收尘出口烟气
应,吸附CO2的溶液称为富液,压力降低时,该溶液
含尘。生料浆从30℃预热至75℃以上,提高了人
分解释放出CO2,并使溶液得到再生。该法更适合
于压力、浓度低的烟道气,在国外应用较为普遍。但
遍。但窑料浆温度,进而在一定程度上减少了烧成煤的用
量,不但减少了热量的外排还节约了烧成成木,具有
由于该法需要对高液通新蒸汽加热,所以蒸汽的消二举两得之功效。由表2试验结果可知:利用熟料
耗比较大。据统计,蒸汽的消耗占该法总成本的
50%以上,经衡算用该法制得纯CO2气成本约450
窑尾气预热生料浆主要是一个物理换热过程,气
成份对生料浆无影响,烟气经换热后,成份基本无变
元/km'?h以上
化、温度降低50℃以上、含尘量达标,可直接排空。
1.2.3低变压吸附
另:烟气中的含尘即窑灰主要为生熟料混合物,与熟
在上述两种方法成本偏高的情况下,进行了低料窑返灰的成份相同,在正常的熟料窑操作中立烟
变压吸附试验。低变压吸附与变压吸附原理相同
道、旋风、电收尘等设备的收尘均作为返灰返回熟料
只是吸附压力低,可在很大程度上降低鼓风机的电力窑,以达到稳定熟料窑操作的目的。因此,此部分尘
消耗。经试验该法所得产品回收率仅40%左有,运行量只是未经电收尘而直接通过换热进入生料浆,对
成本也达到纯CO2气成本约430元/km'h以上。
后续工序亦无影响
试验期间,公司石灰炉产纯CO2气成本约30
2.1.2经济概算
元/km3-h,所以上述儿种方法未能在公司推广应用。
以生料浆入窑温度升高50℃计算,经物料平衡
2余热及废气的回收利用
概算可节省燃煤30~40kg/t熟料,以燃煤价格800
元/t计,则生料浆预热后可降低熟料烧成成本24~
2.1熟料窑烟气预热生料浆
32元/-熟料,每吨氧化铝可降成本90元左右,经济
2.1.1工艺流程