电解铝烟气治理现状及发展趋势分析

电解铝烟气治理现状及发展趋势分析

胡广谦  ,杨晓东

河南中孚铝业有限公司，河南 巩义 451200

摘要：电解铝行业污染源主要是电解槽排放的烟气，主要污染物是粉尘、氟化物(包括气态氟物氢和固态氟化盐)和SO2。目前国内普遍采取的治理措施是干法净化处理工艺。实践证明，干法净化工艺对电解烟气中氟化物和粉尘具有较高的去除效率，但对SO2的去除无明显的效果，导致电解铝厂SO2的排放总量一直居高不下。近几年，国家和政府加大环境保护力度，不仅对电解铝行业设备及产能严格控制，对铝行业污染物排放也有了更严的要求，因此，提高电解铝烟气治理技术水平，才能提高行业竞争能力，走可持续发展道路。

    关键词：电解铝；烟气治理；发展趋势

引言

电解铝工业中最大的环境污染是空气污染电解铝工业每年生产中国二氧化碳排放量的5%，对温室效应产生重大影响。这些空气污染物主要包括温室气体、有害气体、沥青蒸汽和危险灰尘。有害气体的主要成分是HF、H2S和SO2，温室气体的主要成分是CO2、全氟化合物等。有害粉末主要由氟化粉末、氧化铝粉末和碳粉构成；沥青蒸发器含有致癌的果肉和苯甲酸酯。其中许多物质如果直接排放，将污染生态环境，危害人类健康，并危害我们所生活的地球。

1电解铝烟气治理现状

国内电解铝生产企业对电解烟气普遍采取的治理措施是干法净化处理工艺，其原理是通过吸附反应来完成的，即以Al2O3作为吸附剂，由于Al2O3孔隙率较高，比表面积较大，又是两性化合物，对酸性气体具有良好的吸附性。干法净化除氟的吸附反应原理用如下反应式表示:

吸附:3Al2O3+6HF→3(Al2O3·2HF)

转化:3(Al2O3·2HF)→2(AlF3+3H2O+2Al2O3

总反应:Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O

生产时将氧化铝粉加入到电解烟气中，并使之与烟气充分接触而吸附烟气中的HF，吸附HF后的氧化铝为载氟氧化铝，载氟氧化铝通过具有较严格控制指标的脉冲布袋除尘器从烟气中分离出来，分离出来的载氟氧化铝，返回电解生产系统做为原料供电解使用。为了减少污染物排放，电解铝企业首先在原料端采取措施，加大阳极炭素含硫量的控制，同时《铝电解废气氟化物和粉尘治理工程技术规范》(HJ2033－2013)中也提出“铝电解用阳极含硫应≤1．5%”。经市场调查，生产阳极炭块的原料低硫石油焦市场产量少，且价格高，长期处于供不应求的状态，因此，阳极炭块生产厂无奈使用高硫石油焦，导致预焙阳极炭块含硫量升高，市场上电解铝行业所用阳极炭块含硫量一般为2．0～3．0%左右居多。近几年，国家和政府加大环境保护力度，不仅对电解铝行业设备及产能严格控制，对铝行业污染物的排放标准也不断升级。2010年9月国家发布了《铝工业污染物排放标准》(GB25465－2010)，制定了电解铝工业生产过程烟气中SO2、氟化物和颗粒物排放浓度限值，2013年12月又发布了《铝工业污染物排放标准》(GB25465－2010)修改单，在标准中增加大气污染物特别排放限值。对重点区域的电解铝厂提出了更加严格的限值要求。这对国内电解铝企业的生存和发展提出了严峻的挑战，节能减排任务非常繁重。

2工艺流程及其构成

当脱硫装置工作时，烟气通过吸收塔中间的入口通道进入塔内。废气进入塔内后，穿过喷淋段接触逆流喷钙液。烟气中的SO2被石灰岩块吸收并进行化学反应，吸收塔底部反应罐中的空气必须氧化，最终产生埃及晶体。在吸收塔顶部，在用雾分离器去除带液滴后，从吸收塔顶部的烟囱(70米)中去除脱硫后的废气。脱硫装置所需的钙吸收液由石灰粉制成，泵送至吸收塔作吸收反应。脱硫反应后产生的埃及面糊液经泵送至埃及面糊流动站进行初步脱水，然后由真空带式清洗器脱水后成为埃及的副产物，并送往埃及银行储存。

2.1烟气系统。

电解废气从排气扇出口出来，直接进入吸收塔。吸收塔净化脱硫后，净化后的废气通过除雾装置从吸收塔(70米)顶部烟囱排出，直接排入大气。

2.2吸收塔系统。

吸收塔采用不带填充装置的送风塔。为了防止固体颗粒沉降到吸收塔罐壳的管路中，保证良好的搅拌效果，运转罐壳的液体应进行良好的更换。面糊槽的起泡是通过喷淋进行的，每个吸收塔都装有注射泵，液体通过注射泵从吸收塔中抽出，然后通过管道返回面糊槽，喷淋出喷嘴时，用喷淋塔底部的颗粒，从而避免每个吸收塔设有三层喷淋，每个喷淋层设有溶液循环泵。每个吸收塔都有一个多孔分布层。吸收塔等离子体罐中硫酸钙的充分快速氧化，需要建立氧化空气系统。本套电解烟气脱硫系统制造罗伯茨型氧化风扇。每个吸收塔配备一个埃及排水泵，将埃及面糊液送往埃及面糊流动站进行一次脱水。吸收塔顶部设有三层雾化器，用于分离净烟带内的雾滴。

2.3(sorbant的制备和供应系统。

工程过程使用石灰石作为脱硫剂。石灰石粉由卡车运入—石灰石筒仓中的罐体，用旋转机械运至石灰石面条箱，用石灰石球泵进行更换并运至吸收塔。     2.4埃及脱水系统。

本套电解烟气脱硫系统包括两个真空皮带脱硫装置。亚硫酸盐-石膏脱水后表面水分含量。

3湿法脱硫的思考及简要分析

(1)目前电解铝工业具有运行时间长的特点，不能半途而废。根据这一特点，贵州明确废除了浆诺特罐的设计，代之以吸收塔，一个用于备份，一个用于操作，使湿法脱硫系统长期可靠运行，更适合电解铝工业的现状。(2)近期工程观测发现电解铝烟气温度一般低于火电厂燃煤烟气温度，湿法脱硫后火力发电厂燃煤烟气出口温度一般可达到80℃，而工程结束时的实际温度仅为34℃。后期，白色烟雾容易形成。今后类似项目可考虑添加换热器，以提高烟气经处理后的温度。考虑到贵州工程烟气塔集成的特殊情况，我们可以考虑在吸收塔内和除雾器上方放置蒸汽换热器。(3)该方法可提高烟气温度，通常为90 ° C左右，也有许多优缺点。该方法的优点在于安装方便，同时又不影响吸收塔的整体结构强度和稳定性，不占用可用空间，因此在设计改造中具有较好的适用性。但是，它也有很多缺陷，这意味着内部支撑梁在使用过程中容易腐蚀，需要优化支撑梁以防止腐蚀。使用耐腐蚀金属作为支撑梁会增加成本。

4发展方向

随着国家环保要求越来越严格，电解铝企业发展进入了瓶颈期，在铝电解过程中实现烟气脱硫脱氟深度处理已成为冶炼企业的共识，对电解烟气治理的研发和实施刻不容缓，是未来企业发展的趋势。杭州锦江集团旗下的内蒙古锦联铝材有限公司铝厂一期100万t电解铝烟气在经干法净化工艺处理后又增加了石灰石－石膏湿法脱硫工艺，在不影响烟气干法净化运行的同时，将干法净化后的烟气引入到湿法脱硫系统中，达到对烟气脱硫并深度脱氟、除尘的效果，此套电解烟气处理工艺于2018年成功运行，污染物排放稳定达标且能满足特别排放限值要求，为国内电解铝企业烟气治理工艺提供了示范性技术保证。因此，只有顺应形式加大环保投入和环保技术研发，采用高技术、高效率、低污染、环境友好生产模式，才能提高企业竞争能力，走可持续发展道路。

结束语

本文主要对湿法脱硫在电解铝治理中的应用进行深入的分析，经过研究可知，湿法脱硫已成为当前最重要的脱硫方法，其处理工艺还有待进一步完善，脱硫效果也将进一步增强。此外也需要注意在应用湿法脱硫工艺进行电解铝的治理过程中，结合实际的工程案例进行分析，由此能够进一步增强其应用效果，促进湿法脱硫工艺的大范围推广使用。

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