科技助力低温烟气余热利用项目“变废为宝”

2018年初，冬季的包头已是数九寒天，昆区东亚˙香堤丽舍小区居民家中仍旧暖意融融，丝毫没有遭遇到严寒的侵袭。“这几天我们用上了低温烟气余热利用项目的热源，供热情况十分稳定，家里很暖和。”居民刘先生对这一新型的环保热源十分认可。

不用烧煤，还化解了对空排放的烟气，稀土高新区低温烟气余热利用项目刚刚投产运营，便用铁一般的事实展现出了运用科技创新“变废为宝”的工业奇迹——

首期为供暖季的包头供热100万平方米，为1万多户居民送去温暖，2018-2019供暖季可以节省标煤0.853万吨，减少二氧化碳排放2.23万吨。

对于内蒙古唯一的国家节能减排财政政策综合示范城市包头而言，这无疑是一次大胆的尝试、一个惊喜的突破。

给城市“温暖”，还天空蔚蓝

“低温烟气余热利用项目由内蒙古炬能热能技术有限责任公司实施，在东方希望包头铝业厂区内投资建设。我们主要是把电解铝生产中排放的低温烟气通过烟气换热设备进行处理，转化为热能，再通过供热首站输送到包头市热力公司主管网，用于城市集中供热。目前，一期工程首次为昆区供热100万平方米，运行十多天情况稳定，达到了预期的效果。”内蒙古炬能热能技术有限责任公司副总经理张国徽介绍说，虽然事前经过了反复论证，遇到了多项技术及施工难题，但最终项目成功投产运营，仍旧让他们感觉十分兴奋，由此也多了一份信心。

项目最终能成功实施，在张国徽看来，无疑是跨越了“千难万阻”。他坦言，最终是包头希铝电解铝可观的产能让他们一再坚持、终有斩获。

包头希铝设计生产电解铝年规模为86万吨，拥有三个电解铝生产系列、共计912台大型电解槽，电解槽排烟温度在110～140℃之间，夏季较高，冬季较低，其中蕴藏着大量的低品位热能，且连续稳定，过去这部分热能往往直接对空排放。但在炬能集团决策层看来，这其中蕴含着巨大的商机和环保效应。

内蒙古炬能热能技术有限责任公司的母公司炬能集团拥有国际领先节能环保专有技术及项目运营能力，在全球性节能减排、环保、水资源利用等方面取得了开创性的科技成果。采用公司先进高效的余热回收利用工艺，可以将包头希铝排烟余热进行利用，这不仅符合国家节能减排政策的要求，也可收到良好的经济效益。

这似乎是一个两全齐美的工程，双方随即一拍即合。2014年，包头希铝与内蒙古炬能热能科技公司采用“合同能源管理模式”就包头希铝低温烟气余热利用项目开始合作。

按照设计规划，首站设计供暖能力为900万平方米，输送介质为水，设计供水水温90℃，低温烟气设计年回收余热149万吉焦，可以满足约300万平米的供热需求。项目正常投运后，仅铝厂电解槽烟气余热回收供暖一项每年节省标煤5.08万吨，减少二氧化碳排放13.32万吨，减少二氧化硫排放432.19吨，减少氮氧化物排放376.26吨，减少烟尘排放121.01吨，减少灰渣排放3.36万吨。也就是说，低温烟气余热利用项目不仅可以给城市“温暖”，还能还天空以“蔚蓝”。

攻坚克难，让光与热同行

然而，理想中的规划和现实间的距离之远始料未及。从前期各种手续的办理到项目实施，从各种科技攻关再到最终首期投产，一晃3年的时光已然过去。

回想起施工之难，每个参与者都记忆犹新。

现场工程负责人徐利辉介绍说，项目整个系统主要由烟气换热系统、内循环水管路、烟气换热站、外循环水管路、热网首站构成，设计安装30台烟气换热器，对包头希铝912台电解槽全部进行烟气余热回收。按照流程，正常运行时，低温烟气通过烟气换热设备与内循环水换热，烟气温度从120℃降为85℃，内循环水温度从70℃升温至95℃，再由烟气换热站内板式换热器与外循环水换热，把外循环水温度从55℃升温至90℃，外循环水循环至热网首站后，可通过热网加热器利用电厂汽机抽汽进行尖峰加热至外网所需温度后进入城市热力管网。

看似简单的流程，操作起来也并不轻松。施工中，施工人员遇到了诸如“如何确保系统水不能进入电解铝车间”、“如何能够多回收余热，增设烟换设备却不能影响铝厂正常运行”等技术难题。施工工艺上的难点也接踵而来，如何在铝厂不能停机的情况下进行主烟道阀门及旁通阀门的施工、如何在强磁场环境中实现正常焊接等等。为此，技术人员反复推敲、对设计方案几经修正。仅烟气换热设备一项，就制定了设备五大防漏设计。

徐利辉告诉记者： “强磁场环境下，管道安装和钢结构安装焊接施工作业难度很大，我们采用多种普通屏蔽措施都无法达到施工要求。最后经多方协调和专家指导，与屏磁厂家沟通开发出新型屏磁设备，现场找磁向进行施工焊接作业。”

针对烟道开口和对接施工，他们经过与铝厂多次沟通后，最终确定了系统正常运行时烟道开口的施工措施。在烟道风机关停3小时内，采取有效的施工方案，烟道开口和对接施工时间压缩在2小时以内。

“每一次作业对我们都是一次挑战，但最终我们一路攻坚克难，使得项目顺利推进。”张国徽表示，项目在实施中实现了多项新突破，“针对非采暖季设备闲置的情况，我们计划在二期实施ORC发电项目，让烟气变成真正的‘宝贝’，不仅给包头这座工业城市带来温暖，还要给她送来光明。”

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