随着我国经济的快速发展,能源相对不足已经成为制约经济和社会发展的重要因素之一。当前,工业过程节能技术的研究与开发具有重要的现实意义。近年来,我国电解铝工业取得了令人瞩目的进步,已成为世界第一产铝大国。电解铝工业作为资源、能源密集型行业,是电能消耗大户,因此节电是电解铝技术发展的永恒主题。铝电解生产过程中排放了大量的低温烟气,烟气带走的热量大致占整个槽体系能量支出的20%～35%。本文针对铝电解槽烟气余热的特点,在国内外首次提出了基于有机朗肯循环的铝电解槽低温烟气余热发电技术原型,为电解铝行业的节能减排工作提供了新的思路。本文在对国内外相关领域进行充分调研的基础上,以某厂一个典型的200KA系列铝电解槽烟气系统为对象,建立了基于低沸点工质有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统。以热力学第一、第二定律为基础建立了相关的计算模型。以系统性能最优为目标,对低沸点工质工质进行了筛选与分析,得出了异戊烷为系统最合适单一循环工质的结论。对系统主要设备进行了选型,确定非标低沸点工质汽轮机的型式为单缸单列级凝汽冲动式汽轮机,蒸发器的型式为螺旋肋片管式热交换器,冷凝器型式为固定管板式热交换器;并对主要设备的结构和工作参数进行了研究和设计,通过理论计算得到:针对本文的研究对象,系统额定功率为600kW,循环效率为7.5%,蒸发器面积为2000m~2,冷凝器面积为450m~2。最后通过编程计算,研究了工质蒸发温度、过热度、冷却水温对系统循环效率、输出功率、排烟温度的定量影响规律。本文的研究成果为电解槽烟气余热发电技术的开发做好了技术准备,并可为下一步开展工业试验提供理论指导。本文提出的技术方案对其它行业的烟气余热动力回收技术的研究与开发具有借鉴作用,因而对推进我国节能减排事业的发展具有重要的理论价值和现实意义。