基于（火用）分析的氧化铝双流法溶出系统节能研究

【摘要】：为了解决日益突出的资源贫化、能量损耗问题,中国铝业中州分公司经多方合作,研究开发了“选矿—拜耳法新技术”。双流法溶出系统作为其中的一道重要工序,能够较好地解决套管预热器结疤问题,并能提高传热系数,降低能量损失。然而,由于双流法溶出工序高温高碱的特性,系统自2005年运行以来,出现很多问题,套管预热器未能达到当初设计标准,出现了系统高品位过热蒸汽耗量大、自蒸发器蒸水能力没有充分发掘、乏汽没有充分利用、闪蒸末温偏高等问题。因此,应对系统进行能量分析,掌握系统能耗分布情况,研究节能潜力环节,在此基础上对其进行系统优化,实现节能降耗。 论文剖析了氧化铝双流法溶出化学反应原理及影响溶出的主要因素,根据系统能量传递、转换和消耗机理,建立了双流法溶出系统的热分析及(?)分析模型,利用生产数据对双流法溶出系统进行了能量分析及用能评价,并对造成系统能量损失的主要因素进行了分析讨论。结果表明：预热单元受结疤影响,热效率降低,但结疤影响不大,热效率降低不明显,其主要(?)损为传热温差引起的温差(?)损；混合单元热效率和(?)效率都很高,节能潜力小；溶出单元散热损失比较大,主要(?)损为化学反应引起的化学(?)损；自蒸发单元散热损失比较大,主要(?)损为温差(?)损。 根据能量分析结果及设备运行情况,提出了节能改造方案：针对预热器泄漏导致新蒸汽消耗增加的问题,应选择20G、16Mn材料制造高温段预热器,运行时要确保管道内流态尽量稳定,并且焊接过程中要严格控制焊缝的对口组对尺寸,保证单面焊双面能够成形,确保焊缝内部焊肉高度和焊后要进行高温退火；稀释槽乏汽应运用乏汽回收器加以利用,将125。C的料浆产生的常压乏汽与喷射的循环冷水(25℃)水膜进行热交换,形成90。C的循环热水,作为洗涤热水通入沉降洗涤单元。 针对由传热温差引起的温差(?)损,以各单元之间的能流界面参数分析为基础,以系统总(?)损最小为目标函数,利用微粒群算法对双流法溶出系统进行了单元级工艺参数优化；以单元级的能流界面参数为约束条件,以单元(?)损最小为目标函数,利用微粒群算法对预热单元和自蒸发单元的工艺参数进行了设备级优化。优化结果表明,通过分层递阶的工艺参数优化,可以有效地降低能耗。 【关键词】：双流法溶出工艺 热平衡分析 (火用)分析 微粒群算法 分层递阶优化
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TF821
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 氧化铝生产概述10-17
• 1.1.1 氧化铝生产工艺原理10-12
• 1.1.2 氧化铝双流法溶出工艺原理12-15
• 1.1.3 氧化铝生产节能研究现状15-17
• 1.2 能量分析方法概述17-22
• 1.2.1 能量分析方法简介17-20
• 1.2.2 能量分析方法的研究与应用现状20-22
• 第二章 双流法溶出工艺能量分析模型22-39
• 2.1 双流法溶出过程工艺分析22-24
• 2.1.1 双流法溶出工序简介22
• 2.1.2 双流法溶出主要设备简介22-24
• 2.2 双流法溶出工序物料平衡和热分析24-28
• 2.2.1 双流法溶出工序物料平衡计算24
• 2.2.2 双流法溶出工序热分析模型24-28
• 2.3 双流法溶出工序(?)分析模型28-39
• 2.3.1 预热单元(?)分析模型28-30
• 2.3.2 混合单元(?)分析模型30-32
• 2.3.3 溶出单元(?)分析模型32-35
• 2.3.4 自蒸发单元(?)分析模型35-37
• 2.3.5 系统(?)分析模型37-39
• 第三章 双流法溶出工序用能分析39-50
• 3.1 双流法溶出工序热工测试39-40
• 3.2 双流法溶出工序系统能量分析40-43
• 3.2.1 双流法溶出工序系统热分析结果40-41
• 3.2.2 双流法溶出工序系统(?)分析结果41-42
• 3.2.3 系统节能改造方案42-43
• 3.3 双流法溶出工序各单元能量分析43-50
• 3.3.1 预热单元能量分析43-46
• 3.3.2 混合单元和溶出单元能量分析46
• 3.3.3 自蒸发单元能量分析46-50
• 第四章 双流法溶出工序工艺参数优化50-67
• 4.1 微粒群算法概述50-54
• 4.1.1 微粒群算法简介50-51
• 4.1.2 微粒群算法的数学描述51-52
• 4.1.3 微粒群算法参数分析52-53
• 4.1.4 微粒群算法流程53-54
• 4.2 双流法溶出单元级优化54-61
• 4.2.1 生产单元能流界面参数分析54-58
• 4.2.2 基于系统(?)效率的微粒群优化58-60
• 4.2.3 微粒群优化计算与结果分析60-61
• 4.3 双流法溶出设备级优化61-67
• 4.3.1 忽略结疤影响的设备级参数优化61-64
• 4.3.2 双流法溶出的结疤机理及对换热的影响64-65
• 4.3.3 结疤最大情况下的设备级参数优化65-67
• 第五章 结论和建议67-69
• 5.1 主要结论67-68
• 5.2 主要建议68-69
• 参考文献69-74
• 附表74-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间主要研究成果80

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