ICS 27.220 F 01
YS
中华人民共和国有色金属行业标准
YS/T1398—2020
铝用炭素生产余热利用技术规范 Technical specification of waste heat utilization of carbonaceous materials for
aluminiumproduction
2021-04-01实施
2020-12-09发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T1398—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)提出并归口。 本标准起草单位：索通发展股份有限公司、山东晨阳新型碳材料股份有限公司、济南澳海炭素有限公
司、山东智谷碳素研究院有限公司、肥城昌盛特种石墨有限公司、包头铝业有限公司、洛阳万基炭素有限公司、山西晋阳碳素有限公司、上海沃骋有色金属有限公司、济南中海碳素有限公司、信发集团有限公司、 株洲火炬工业炉有限责任公司、营口忠旺铝业有限公司、山东南山铝业股份有限公司、盐城市兰丰环境工程科技有限公司。
本标准主要起草人：郎光辉、刘瑞、高守磊、闫桂林、于益如、张斌、赵庆才、于磊、李晓辉、夏百元、 吴建国、张晓平、鲁志昂、宋书红、荆聪、邱伟、高毅、孙四清、王加东。 YS/T1398—2020
铝用炭素生产余热利用技术规范
1范围
本标准规定了铝用炭素的余热热源、余热利用方式、工艺流程、一般要求、设备要求及余热回收系统利用率计算。
本标准适用于铝用炭素新建、扩建、改建原料焕烧炉（罐式炉、回转窑、电熳炉）及焙烧炉等炭素窑炉的余热利用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 GB15600炭素生产安全卫生规程 GB/T16507（所有部分）水管锅炉 GB23971有机热载体 GB50049 小型火力发电厂设计规范 GB50126 工业设备及管道绝热工程施工及验收规范 GB50231 机械设备安装工程施工及验收通用规范 GB50235 工业金属管道工程施工及验收规范 GB50264 工业设备及管道绝热工程设计规范 GB 50275 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范 GB50765 炭素厂工艺设计规范 DL/T5054 4火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL/T5190.4电力建设施工及验收技术规范 TSGG0001 锅炉安全技术监察规程 YS/T1094铝用预焙阳极安全生产规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
铝用炭素生产余热 wasteheatofcarbonaceousmaterialsforaluminiumproduction 石油焦、无烟煤等原料经过熳烧工序产生的高温烟气所含的热量和物料显热，高温熳后石油焦冷却
产生的热量以及生坏制品经过焙烧供需产生的低温烟气所含的热量。 3. 2
余热热媒锅炉 wasteheatmediumboiler 以余热为热源加热热媒油的装置。
1 YS/T1398—2020
3. 3
余热热媒油heatmediumoil 矿物型或合成型有机热载体。
3. 4
余热蒸汽/热水锅炉 wasteheatsteam/waterboiler 以余热为热源生产蒸汽或热水的装置。
3.5
余热蒸汽 wasteheatsteam 高温烟气通过余热蒸汽锅炉生产的蒸汽。
3. 6
余热发电 wasteheatgeneration 余热蒸汽推动汽轮发电机组发电的过程。
3.7
余热水wasteheatwater 铝用炭素生产余热通过余热热水锅炉生产的热水。
3.8
余热助燃空气wasteheatwarmingair 用于间接加热炉窑的高温烟气。
3. 9
余热回收系统利用率 utilization rateof wasteheat system 生产余热利用系统余热回收利用年作业时间占生产年作业时间之比。
4余热热源
4.1熳烧烟气
焕烧工序是在熳烧炉中对石油焦、无烟煤等原料进行高温加热处理的过程，以原料在烧炉的加料口、排料口位置为起止点。烧过程中，原料中的挥发物受热挥发并燃烧，产生热量，热量传给原料进行熳烧。熳烧炉内预热带、熳烧带、冷却带三个区域内原料温度不同，烧产生的热烟气由烟道排出，经烟气净化系统处理后，排放到大气中。熳烧工序产生的烟气按温度分阶梯回收，烟气温度见表1。
表1烟气温度
烟气温度 ℃ >8501100 300~850 <300
名 称
高温烟气中温烟气低温烟气
4.2焙烧烟气
焙烧工序是在焙烧炉中对成型后的生坏制品在隔绝空气的条件下进行高温加热处理的过程。焙烧产生的热烟气由烟道排出，经烟气净化系统处理后，排放到大气中。焙烧工序产生的烟气温度为 200℃~300℃。 2 YS/T1398-—2020
5余热利用方式 5.1直接利用 5.1.1 熳烧炉产生的高温烟气用作加热余热助燃空气。 5.1.2熳烧炉产生的中温烟气用作预热骨料、烘干原料等。 5.2间接利用 5.2.1高温烟气 5.2.1.1熳烧炉产生的高温烟气经风机排出，进入余热热媒锅炉或余热蒸汽锅炉，烟气温度低于200℃ 时排出锅炉。热能的主要利用方式有：生产供热、生活供热、余热发电、向外部用户供热。 5.2.1.2除利用余热热媒锅炉或余热蒸汽锅炉回收外，可选用次高压或中温中压参数的余热热水锅炉，用于发电或外供蒸汽。 5.2.2中温烟气 5.2.2.1熳烧炉产生的中温烟气经风机排出，进入余热蒸汽锅炉或余热热水锅炉。热能的主要利用方式有：生产供热、生活供热、余热发电、向外部用户供热。 5.2.2.2温度为650℃～850℃的中温烟气，宜选用中温中压参数余热锅炉；温度为300℃～650℃的中温烟气，宜选用低温低压参数余热锅炉。 5.2.3低温烟气
熳烧炉、焙烧炉产生的低温烟气经风机排出，进入余热热水锅炉。热能的主要利用方式有：生活供热、低温余热发电。
6工艺流程
6.1应根据生产规模、熳烧炉及焙烧炉设备运行状态，结合实际情况，因地制宜选取适宜方案。存在外部蒸汽、热水等直接用户时，烟气余热宜选用生活供热为主的工艺流程。不存在外部直接用户时，烟气余热宜选用余热发电为主的工艺流程。 6.2余热发电为主的工艺流程见图1。
预热助燃空气
高温烟气
原料
煨烧炉
余热燕汽锅炉
烟气净化系统
蒸汽余热发电
图1余热发电为主的工艺流程示意图
6.3生产蒸汽为主的工艺流程见图2。
3 YS/T1398—2020
预热助燃空气
高温烟气
原料
余热蒸汽锅炉
烟气净化系统
搬烧炉
-
燕汽
图2生产蒸汽为主的工艺流程示意图
6.4生产供热、生活供热为主的工艺流程见图3。
预热助燃空气
高温烟气
余热热媒锅炉 中温烟气 余热热水锅炉
原料
烟气净化系统
缎烧炉
1 生产供热
生活供热
图3生产供热及生活供热为主的工艺流程示意图
6.5焙烧炉烟气余热利用工艺流程见图4。 生坏制品
低温烟气
焙烧炉
余热热水锅炉
烟气净化系统
1
职工洗澡+采暖供热
图4焙烧炉烟气余热利用的工艺流程示意图
7一般要求
7.14 铝用炭素生产余热利用应保证生产正常运行。 7.2铝用炭素生产余热利用应依据以下因素进行设计：
熳烧炉原料处理量；熳烧炉原料水分、挥发分含量、硫含量；焕烧炉熳烧带控制温度；焕烧炉尾部温度、负压；焙烧炉产品装炉量；焙烧炉焙烧带控制温度。
7.3设施建设位置应在熳烧炉、焙烧炉附近，满足工艺配置、地形、工程地质、气象等条件，设施建设应符合GB15600、GB50765的规定。 7.4熳烧炉高温烟气、中温烟气、低温烟气应进行余热利用，焙烧炉低温烟气宜进行余热利用。 7.5余热利用系统处理量应等于或稍大于焕烧炉、焙烧炉对应的最大烟气量。各工序的余热利用系统处理量应满足各工序需求，下游余热利用设备的处理量应不小于上游余热利用设备的处理量。 4 YS/T1398—2020
7.6余热利用系统与烧工序、焙烧工序的控制系统间应设有联锁、解锁及信息交换功能，以调节工序流程的顺行程度。各余热利用设备间应设有联锁和解锁功能，以保证设备安全、经济运行。 7.7余热利用系统应采用计算机系统进行集中监控，以实现各工序间生产设备的联锁运行。 7.8根据熳烧工序、焙烧工序的工艺流程以及余热利用设备安全、经济、稳定运行的需求，余热利用系统设计确定如下内容：
旁路管道阀门及其切换装置控制方式一连通管道阀门及其关停和流量控制方式；一风机配套电机的控制方式；焕烧工序、焙烧工序的控制方式；一其他管道阀门及其控制方式。
7.9余热回收利用系统的余热锅炉、热交换装置、汽轮发电机组（含并网）及其辅助设备等应符合GB 50049、DL/T5054及国家现行安全、环保标准、节能法规的规定。
8设备要求
8.1热媒锅炉 8.1.1熳烧炉烟气出口宜设有余热热媒锅炉，用于混捏、沥青熔化、管路保温等生产工艺 8.1.2余热热媒锅炉的选用应不低于铝用炭素设计产能相应的总热媒负荷，可选用多台余热热媒锅炉，其设备应满足TSGG0001的规定。 8.1.3热媒锅炉与烧炉的烟气管道系统连接时，应设置旁通管道。 8.1.4热媒油温度和压差调节采用计算机控制系统，余热热媒锅炉工段的计算机系统应连接烧工序计算机系统。 8.1.5余热热媒锅炉工段应检测油管温度及压力、油泵出口压力、出口烟气温度及压力、油槽液位、蒸汽及给水流量等工艺参数。 8.2余热锅炉
8.2.1 余热锅炉应符合TSGG001、GB/T16507的规定。 8.2.2余热锅炉与熳烧炉的烟气管道系统连接时，应设置旁通管道。 8.2.3余热锅炉的建设位置应靠近烟气热源，露天设置。 8.2.4余热锅炉的进口、出口烟气通道及旁通管道上应设有可靠的控制阀门。 8.2.5余热锅炉应设计锅炉处理系统，以防止其内产生钙垢及碱性腐蚀。 8.2.6余热锅炉应配有激波清灰器，以清除锅炉受热面积灰。 8.3汽轮发电机 8.3.1在熳烧炉正常生产且满足生活供热的条件下，根据余热综合参数选取合适的余热发电机组容量。 8.3.2汽轮发电机应选用凝汽式汽轮机组，其性能符合GB/T12145的规定，其稳定工作范围为额定功率的40%~110%。 8.3.3发电系统的选用、装机设计应能适应生产产生烟气量的变化导致的余热锅炉蒸汽量的变化 8.3.4汽轮发电机应设置如下报警系统和自动保护控制系统，以保证其安全运行：超速保护、凝汽器真空过低保护、润滑油压力过低保护、轴承振动过大保护、轴向位移过大保护、发电机冷却系统故障保护、蒸汽超温、超压保护等。
5 YS/T1398-—2020
8.3.5电力建设施工及验收符合DL/T5190.4的规定。
8.4风机
8.4.1 根据烧炉、焙烧炉和余热利用系统的要求，选取合适的风机风量。 8.4.2风机应保证烟气管道内为微负压状态。 8.4.3若风机配带冷风吸人口，则吸入口应安装消音器。 8.4.4 风机的配套电机宜能进行调速控制。 8.4.5 风机应耐热、耐磨、耐腐蚀，风机外壳应具有保温功能。 8.4.6 风机的设置应预留检修空间。露天布置时，电机应设有防雨设施。 8.4.7 风机施工及验收应符合GB50231、GB50275的规定。
8.5烟气管道 8.5.1 烟气管道的压力损失应满足系统工况要求。 8.5.2烟气流速宜为17m/s~20m/s。 8.5.3高温烟气和中温烟气的管道选用应满足烟气温度要求，管道材料及性能应符合GB50264的规定；低温烟气的管道选用应满足保温、防腐要求。 8.5.4管道应设置切断阀。 8.5.5 管道应设置检修、清灰孔。 8.5.6 管道应设置补偿器。 8.5.7 管道间、管道和其他结构、建筑物间的最小间距应符合YS/T1094的规定。 8.5.8 管道支架、人行梯、架空人行道、必要的操作平台等设施应符合YS/T1094的规定。 8.5.9 管道施工及验收应符合GB50235的规定。 8.5.10 管道保温施工及验收符合GB50126的规定。 8.6热载体 8.6.1 余热蒸汽锅炉和余热蒸汽/热水锅炉给水应采用锅炉外化学水处理，符合GB/T12145的规定。 8.6.2导热油加热系统以有机热载体为传热媒介，有机热载体应符合GB23971的规定。
9余热回收系统利用率计算
余热利用系统的余热回收利用率6按公式(1)计算：
0=4×100%
(1)
t
式中： t1—铝用炭素生产余热利用系统余热回收年利用时间，单位为小时(h)； t一铝用炭素生产年作业时间，单位为小时（h)。
6