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[摘要]节能降耗是冶金企业长期的战略任务，各种工业窑炉产生的废气余热如何有效利用是降低原料消耗提高综合效益的有效途径。本文主要介绍了热管换热器在活性氧化铝生产中闪速脱水流程中的烟气余热回收中的应用，经生产实践证明热管换热器回收的余热应用活性氧化铝生产后期活化焙烧工序是行之有效的，提高了生产产能又降低了天然气消耗。
[关键词] 活性氧化铝 节能降耗 热管换热器 快速脱水 废气余热
中图分类号：TF821文献标识码：A 文章编号：
1 前言：中铝山东分公司化学品氧化铝厂多品种产品区主要产品为活性氧化铝，利用普通氢氧化铝作为原料采用闪速焙烧法制备ρ-Al2O3，ρ-Al2O3可用作高级耐火材料、耐火纤维及生产体型氧化铝的主要原料。其生产流程中的闪速焙烧炉及球型氧化铝流程中的活化焙烧炉采用热源为天然气燃烧炉，均为高热能耗设备。以前尾气处理是将闪速焙烧炉烟气通过布袋收尘器后直接排空，高温尾气不仅损失了热热量同时又造成了环境污染。烟气中大量的余热如何回收利用对节能降耗至关重要。2010年8月我厂与大连熵诺联合制作了SNKY-100气-气型热管换热器，并用于闪速焙烧工序的高温烟气换热，换出热量用于活铝球活化焙烧前的预热。热管换热器的应用即提高了闪速焙烧产量，又降低天燃气的单耗。
2 热管换热器：
2.1热管
热管即在一个密闭的结构中装有若干工质，借助液体的蒸发、输送和冷凝，然后靠管壁吸液芯毛细张力使冷凝液由冷凝端回到蒸发端，如此通过液体工质的相变热端吸热冷端放热循环不已从而达到使热量从该结构的热端传导至冷端的目的。热管换热器就是若干这样的热管按一定的顺序排列的組合。
热管换热器较其他换热器具有热传导能力强、等温差下传递热量大、冷热两端等温性好、通过采用不同工质应用温度范围广（-200-2000℃） ，而且每根热管都是一个独立的工作单元，单元之间互不影响，单个损坏并不影响换热器的整体使用。
2.2热力计算
在各种流程中选用参数合适的换热器，包括热管的管径、热管数量、冷热端长度比、换热工质、热管材质的选择对应用后的使用效果及经济效益方面的影响是比较大的，尤其是换热工质及换热器材质通过热力学计算可以从理论上对换热器的选用及使用效果，流程是否适合使用换热器做一个预先判断。笔者认为通过对热力学计算的介绍也能对读者对热管换热器选用有所帮助，避免选用过高品质的换热器照成浪费，及品质过低换热器达不到预想目标，或达不到预期使用寿命。
烟气热负荷Q=ρ1M1 C1（T1- T2）=2.60×105Kj/h=72.19Kw
空气吸收热量Q′=Q
Q′=ρ2M2 C2（t2- t1）
空气出口温度t2= Q′/ρ2M2 C2 +t1=99.6℃
Δt=79.6℃ ΔT=180℃
ΔT/Δt=1.8>1.7
对数平均温差为{（T1- t2）-（T2- t1）}/ln{（T1- t2）/（T2- t1）}=144.4℃
热管工作温度为TV= （T1+ t2）/2=（300+99.6）/2=199.8℃
此工作温度可以选用水做为工质（50℃-250℃水做为工质效果最佳）。
最低管壁温度发生在烟气侧出口和空气侧进口：
T0= T1-Q/nAa=104℃
在此温度下一般也可以避开露点腐蚀，为节约成本热管材质选取20#无缝钢管，针对钢-水的不相容性，管材做高温蒸汽表面钝化处理，水工質内添加一定量的缓蚀剂。换热管外加高频焊片翅片以增加换热面积，翅片材质选用较耐腐蚀的08F。
3 生产流程中的具体应用及效果
3.1使用效果
原闪速焙烧烟气温度高达300℃，为保证闪速焙烧炉布袋收尘器收尘布袋不至长期高温失效而增加了常开的空气配风口给烟气降温，一方面保护了布袋收尘器收尘袋，另一方面也使负压损失增加制约下料量导致闪速焙烧炉焙烧效率降低，安装热管换热器后烟气温度降至120℃，正常生产中不在需要额外增加空气配风减少了负压损失，有效的增加了闪速焙烧炉的下料量，使得焙烧效率得以提升。 换热空气用于活铝球活化熟化预热，缩短了活化焙烧时间，节约了活化焙烧天然气消耗。
3.2经济核算
安装换热器后初步统计单台提产约0.6t/天，换热得到的热空气用于体型活铝活化预热，使得活化焙烧天然气消耗降低8.7Nm3/h。目前工业天燃气价格为2.95元/Nm3，活性氧化铝的销售利润按300元/ 吨，工业电按0.5元/度，项目总投资费用7万元。
设备资产按15年折旧，年折旧7/15=0.47万元/年
换热器年维护费用按成本系数0.13，7×0.13=0.91万/年
年风机动力消耗11*24*360*0.5=4.75万元/年
年增加毛利润：（8.7Nm3/h*2.95元/Nm3*24h +0.6t/d*300元/t） *360天=28.6万元/年
年增加净利润28.6-0.47-0.91-4.75=22.47万元/年。
4 结束语
通过实践证明热管换热器的应用对活性氧化铝生产余热回收利用是行之有效的，对提高活铝产品的综合效益效果十分明显，但生产运行中也发现了存在的一些问题如活铝闪速焙烧的烟气含尘量较大，氧化铝颗粒对热管磨损较重影响热换使用寿命，为解决此问题后期与换热器厂家商讨在烟气进口侧换热管增加防磨护瓦并且进行渗铝处理，在增加换热管耐磨性方面取得了较好的效果，2011年3月使用至今换热仍然良好。热管换热器在活性氧化铝中的应用为我厂的节能降耗做出了贡献，在高温尾气回收及余热利用方面值得推广。
5 参考文献：
[1].《锅炉和窑炉节能热管换热器》 作者：方彬 白文彬编 哈尔滨工业大学出版社：
[2].《活性氧化铝开发及建议》 作者：王玉玲 轻金属；
[3]. 多品种产品区各类生产资料、原始记录，化学品厂装备能源科换热器原始资料：
作者信息：
姓名：胡旭东 性别：男 出生年月：1977.07 专业：机械设计及其自动化 出生地：新疆
单位：中国铝业山东分公司化学品氧化铝厂 从事职业：设备管理
[关键词] 活性氧化铝 节能降耗 热管换热器 快速脱水 废气余热
中图分类号：TF821文献标识码：A 文章编号：
1 前言：中铝山东分公司化学品氧化铝厂多品种产品区主要产品为活性氧化铝，利用普通氢氧化铝作为原料采用闪速焙烧法制备ρ-Al2O3，ρ-Al2O3可用作高级耐火材料、耐火纤维及生产体型氧化铝的主要原料。其生产流程中的闪速焙烧炉及球型氧化铝流程中的活化焙烧炉采用热源为天然气燃烧炉，均为高热能耗设备。以前尾气处理是将闪速焙烧炉烟气通过布袋收尘器后直接排空，高温尾气不仅损失了热热量同时又造成了环境污染。烟气中大量的余热如何回收利用对节能降耗至关重要。2010年8月我厂与大连熵诺联合制作了SNKY-100气-气型热管换热器，并用于闪速焙烧工序的高温烟气换热，换出热量用于活铝球活化焙烧前的预热。热管换热器的应用即提高了闪速焙烧产量，又降低天燃气的单耗。
2 热管换热器：
2.1热管
热管即在一个密闭的结构中装有若干工质，借助液体的蒸发、输送和冷凝，然后靠管壁吸液芯毛细张力使冷凝液由冷凝端回到蒸发端，如此通过液体工质的相变热端吸热冷端放热循环不已从而达到使热量从该结构的热端传导至冷端的目的。热管换热器就是若干这样的热管按一定的顺序排列的組合。
热管换热器较其他换热器具有热传导能力强、等温差下传递热量大、冷热两端等温性好、通过采用不同工质应用温度范围广（-200-2000℃） ，而且每根热管都是一个独立的工作单元，单元之间互不影响，单个损坏并不影响换热器的整体使用。
2.2热力计算
在各种流程中选用参数合适的换热器，包括热管的管径、热管数量、冷热端长度比、换热工质、热管材质的选择对应用后的使用效果及经济效益方面的影响是比较大的，尤其是换热工质及换热器材质通过热力学计算可以从理论上对换热器的选用及使用效果，流程是否适合使用换热器做一个预先判断。笔者认为通过对热力学计算的介绍也能对读者对热管换热器选用有所帮助，避免选用过高品质的换热器照成浪费，及品质过低换热器达不到预想目标，或达不到预期使用寿命。
烟气热负荷Q=ρ1M1 C1（T1- T2）=2.60×105Kj/h=72.19Kw
空气吸收热量Q′=Q
Q′=ρ2M2 C2（t2- t1）
空气出口温度t2= Q′/ρ2M2 C2 +t1=99.6℃
Δt=79.6℃ ΔT=180℃
ΔT/Δt=1.8>1.7
对数平均温差为{（T1- t2）-（T2- t1）}/ln{（T1- t2）/（T2- t1）}=144.4℃
热管工作温度为TV= （T1+ t2）/2=（300+99.6）/2=199.8℃
此工作温度可以选用水做为工质（50℃-250℃水做为工质效果最佳）。
最低管壁温度发生在烟气侧出口和空气侧进口：
T0= T1-Q/nAa=104℃
在此温度下一般也可以避开露点腐蚀，为节约成本热管材质选取20#无缝钢管，针对钢-水的不相容性，管材做高温蒸汽表面钝化处理，水工質内添加一定量的缓蚀剂。换热管外加高频焊片翅片以增加换热面积，翅片材质选用较耐腐蚀的08F。
3 生产流程中的具体应用及效果
3.1使用效果
原闪速焙烧烟气温度高达300℃，为保证闪速焙烧炉布袋收尘器收尘布袋不至长期高温失效而增加了常开的空气配风口给烟气降温，一方面保护了布袋收尘器收尘袋，另一方面也使负压损失增加制约下料量导致闪速焙烧炉焙烧效率降低，安装热管换热器后烟气温度降至120℃，正常生产中不在需要额外增加空气配风减少了负压损失，有效的增加了闪速焙烧炉的下料量，使得焙烧效率得以提升。 换热空气用于活铝球活化熟化预热，缩短了活化焙烧时间，节约了活化焙烧天然气消耗。
3.2经济核算
安装换热器后初步统计单台提产约0.6t/天，换热得到的热空气用于体型活铝活化预热，使得活化焙烧天然气消耗降低8.7Nm3/h。目前工业天燃气价格为2.95元/Nm3，活性氧化铝的销售利润按300元/ 吨，工业电按0.5元/度，项目总投资费用7万元。
设备资产按15年折旧，年折旧7/15=0.47万元/年
换热器年维护费用按成本系数0.13，7×0.13=0.91万/年
年风机动力消耗11*24*360*0.5=4.75万元/年
年增加毛利润：（8.7Nm3/h*2.95元/Nm3*24h +0.6t/d*300元/t） *360天=28.6万元/年
年增加净利润28.6-0.47-0.91-4.75=22.47万元/年。
4 结束语
通过实践证明热管换热器的应用对活性氧化铝生产余热回收利用是行之有效的，对提高活铝产品的综合效益效果十分明显，但生产运行中也发现了存在的一些问题如活铝闪速焙烧的烟气含尘量较大，氧化铝颗粒对热管磨损较重影响热换使用寿命，为解决此问题后期与换热器厂家商讨在烟气进口侧换热管增加防磨护瓦并且进行渗铝处理，在增加换热管耐磨性方面取得了较好的效果，2011年3月使用至今换热仍然良好。热管换热器在活性氧化铝中的应用为我厂的节能降耗做出了贡献，在高温尾气回收及余热利用方面值得推广。
5 参考文献：
[1].《锅炉和窑炉节能热管换热器》 作者：方彬 白文彬编 哈尔滨工业大学出版社：
[2].《活性氧化铝开发及建议》 作者：王玉玲 轻金属；
[3]. 多品种产品区各类生产资料、原始记录，化学品厂装备能源科换热器原始资料：
作者信息：
姓名：胡旭东 性别：男 出生年月：1977.07 专业：机械设计及其自动化 出生地：新疆
单位：中国铝业山东分公司化学品氧化铝厂 从事职业：设备管理