鋁渣處理過程的煙氣處理
2012-12-31 00:00:00蔡旭
【摘要】從鋁熔煉爐爐內(nèi)扒出的熱態(tài)鋁渣在處理過程中，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的污染物。本文著重討論在處理廢鋁渣的過程中，使產(chǎn)生的煙氣得到有效處理并達(dá)標(biāo)排放。
【關(guān)鍵詞】鋁渣；處理；環(huán)保
0.引言
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)，也給鋁加工行業(yè)提出了一個(gè)嚴(yán)峻的課題，主要是在鋁加工過程中的“三廢”處理，尤其是對(duì)熔煉過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理。
1.渣處理污染物的組成
從爐內(nèi)扒出的熱的鋁渣遇到空氣中的氧氣，會(huì)繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生大量的污染物和強(qiáng)烈的金屬氧化反應(yīng)。渣處理過程的污染物可分為3類：煙氣、粉塵和余熱。
人們通常所指的煙塵是指煙氣和粉塵的混合物。所以煙氣中有氣體和固體兩種成分。氣態(tài)物質(zhì)的主要成分是殘余造渣劑與熱態(tài)鋁渣反應(yīng)時(shí)生成的氟化物和硫化物等。
固態(tài)物質(zhì)主要是精煉時(shí)殘余的硝酸鹽、石墨粉、氧化鋁粉末和雜質(zhì)粉塵等，煙塵總量占渣量的2%以下，其中大部分物質(zhì)粒度1-10μm，綜合密度≈0.8。
余熱主要是熱態(tài)鋁渣在冷卻過程中與冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換釋放出的自身熱量和處理過程中對(duì)周圍大氣的輻射熱。
2.環(huán)境保護(hù)
彌漫在車間渣處理煙氣，惡化勞動(dòng)生產(chǎn)條件，嚴(yán)重影響工人的身體健康，渣處理煙氣不凈化處理擴(kuò)散到大氣中，對(duì)生態(tài)有一定的危害。像四氟化硅（SiF4）無色、有毒、有刺激性臭味的氣體，在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生煙霧，不僅會(huì)對(duì)工人的身體產(chǎn)生不利影響，產(chǎn)生的煙霧也會(huì)影響操作者的視線，對(duì)安全生產(chǎn)產(chǎn)生很深的隱患。
在煙氣凈化過程中，不僅回收了煙氣和粉塵，保護(hù)了環(huán)境，并且收集了熱量，改善了工作環(huán)境。
3.粉塵的治理
3.1工藝構(gòu)成
粉塵治理目的一是最大限度地使煙氣中的塵得到收集，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害的和穩(wěn)定的物質(zhì)，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)渣處理過程中的煙塵治理，要對(duì)粉塵源和熱源進(jìn)行控制。其中，粉塵濃度約為10g-25g/m3，其中大部分物質(zhì)粒度1-10μm，密度約為0.8，煙塵的溫度約為150-250℃。
粉塵收集系統(tǒng)由集塵煙道、旋風(fēng)除塵器、脈沖式布袋除塵器、離心風(fēng)機(jī)組成。渣處理煙氣經(jīng)集塵管道至旋風(fēng)除塵器，進(jìn)行混風(fēng)降溫和沉降大顆粒粉塵，再通過集塵煙道進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行除塵處理，凈化后的煙氣由排煙機(jī)送入煙囪排放（如下圖）。
3.2旋風(fēng)除塵器
渣處理的煙塵一個(gè)特點(diǎn)是溫度高，另一個(gè)特點(diǎn)是濃度大。由于渣處理系統(tǒng)是半開放式的，密閉程度不能達(dá)到100%，因此渣處理過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c外部的新鮮空氣被同時(shí)引入集塵管道中進(jìn)行初步混合，然后引入旋風(fēng)除塵器進(jìn)行初步除塵處理。
旋風(fēng)收塵器投資較低，效果較好，適宜于凈化密度大，顆粒粗的粉塵。十分適合處理渣處理產(chǎn)生的間歇式煙塵。
當(dāng)氣體沿切線的方向進(jìn)入收塵器時(shí)，氣流會(huì)沿圓形內(nèi)壁高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)起來，氣體中的顆粒在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，向四周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碰撞在收塵器的壁上時(shí)，因其自身的重力下降到集塵室中，達(dá)到收塵的效果。旋風(fēng)收塵器的除塵效果明顯，可以收集煙氣中粒徑5-10μm的顆粒物，效率達(dá)到90%。另外煙氣和空氣可以在此進(jìn)行充分混合，有效降低煙氣溫度。將高溫?zé)煔廪D(zhuǎn)換成常溫?zé)煔?，不僅降低布袋除塵器的成本，并且減少設(shè)備日常的養(yǎng)護(hù)工作。
3.3脈沖布袋除塵器
煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器處理后，大顆粒粉塵已經(jīng)被回收，溫度降至150℃以下。但煙氣中依然含有大量細(xì)顆粒粉塵，為滿足國(guó)家環(huán)保要求，煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行進(jìn)一步的除塵處理。布袋收塵器的除塵效率很高，可以收集煙氣中收集粒徑1-5μm及5μm以上殘余的顆粒物，效率達(dá)到99%。
布袋收塵器是干法收塵的主要設(shè)備，其原理是使含塵氣體通過濾袋，達(dá)到收塵的效果，常用的有兩種：
（1）外制式：在除塵器內(nèi)置多個(gè)袋房，袋房的表面有濾布，凈化時(shí)，廢氣進(jìn)入收塵器內(nèi)，房?jī)?nèi)是負(fù)壓，含塵氣體進(jìn)入除塵器之后，顆粒被吸附在濾布表面，凈化之后的氣體從袋房中排除。運(yùn)轉(zhuǎn)一定的時(shí)間之后，塵灰堆積在濾布上，因此，要及時(shí)啟動(dòng)壓縮空氣，進(jìn)行反向吹風(fēng)，灰塵脫落之后進(jìn)入積塵室。
（2）內(nèi)制式布袋收塵器：道理與外制式相同，只是含塵氣體進(jìn)入袋房中，袋房外面是負(fù)壓，氣體通過濾布，塵灰積在袋房之中，經(jīng)過一定的時(shí)間之后，經(jīng)過震動(dòng)，灰塵自動(dòng)脫落到積塵室之中，達(dá)到了除塵的效果。
參數(shù)的選擇：
抗結(jié)露、過濾風(fēng)速、濾料的選擇是確定除塵器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)。
解決布袋結(jié)露是脈沖除塵器的難點(diǎn)之一。渣處理產(chǎn)生的煙塵主要是精煉時(shí)殘余的硝酸鹽、氧化鋁粉末和雜質(zhì)粉塵等，具有很強(qiáng)的吸水性。因此要對(duì)氣源進(jìn)行除水處理，控制水汽含量。當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，煙氣所含的水氣會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，會(huì)使除塵布袋受潮，干燥的表面會(huì)結(jié)露、板結(jié)，造成系統(tǒng)阻力升高，除塵效率降低并可能導(dǎo)致布袋破損脫落。要增加加熱及保溫措施確保除塵室溫度不低于80℃，避免除塵器中的水汽凝結(jié)。
過濾風(fēng)速是確定除塵器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)之一。渣處理產(chǎn)生的煙氣中含有大量較細(xì)煙塵和鋁氧化物粉末，過高的過濾風(fēng)速，不利于粉塵的徹底收集。有鑒于此，在充分的實(shí)踐依據(jù)的基礎(chǔ)上，確定過濾風(fēng)速為0.6～1m/min左右，比較經(jīng)濟(jì)、適用。
濾料的選用也是確定除塵器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)之一。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，除塵器采用中高溫濾料。下表是幾種常用濾料的性能參數(shù)比較。
濾料性能參數(shù)比較
根據(jù)實(shí)際情況，我們選用玻纖針刺氈濾料。
4.廢氣的治理
關(guān)于氣體污染物廢氣的治理問題，目前企業(yè)基本沒有進(jìn)行治理，主要原因是渣處理過程產(chǎn)生的有害氣體大部分都是中性的，而且鋁渣處理產(chǎn)生煙塵的特點(diǎn)-不是連續(xù)性產(chǎn)生廢氣，是間斷的產(chǎn)生廢氣，排放量是有限的，無需再進(jìn)行深入處理。
5.總結(jié)
以上介紹了的環(huán)保設(shè)備和處理工藝，希望企業(yè)在建設(shè)渣處理設(shè)備的除塵設(shè)備時(shí)參考。
