再生鋁熔煉煙氣除塵脫硫系統(tǒng)改造研究

齊輝,李鋼,丁甦

（1.沈陽廣播電視大學(xué)，遼寧 沈陽 110003；2.中國石油天然氣股份有限公司遼寧沈陽銷售分公司，遼寧 沈陽 110015 ；3.四川道遠(yuǎn)環(huán)保設(shè)備有限公司，四川 成都 610225）

1 概述

近幾年，我國再生鋁工業(yè)發(fā)展加快，特別是產(chǎn)量規(guī)模與生產(chǎn)規(guī)模方面，在再生有色金屬中位居榜首，使其在鋁工業(yè)中的重要性逐漸突顯出來。然而，在再生鋁工業(yè)長期發(fā)展的過程中，其不協(xié)調(diào)性問題也愈加明顯，環(huán)境意識(shí)薄弱且環(huán)境保護(hù)工作嚴(yán)重滯后，對行業(yè)本身的全面可持續(xù)發(fā)展帶來了負(fù)面的影響。

隨著治理環(huán)境污染已經(jīng)到了攻堅(jiān)階段，目前我國在環(huán)境保護(hù)方面給予了高度重視，而且相關(guān)部門在管理再生鋁工業(yè)環(huán)境方面的力度明顯加強(qiáng)，很多對環(huán)境污染程度嚴(yán)重的再生鋁企業(yè)都已經(jīng)停業(yè)或者是被淘汰。由此可見，在再生鋁行業(yè)未來發(fā)展的過程中，環(huán)境競爭將成為主要的競爭內(nèi)容，如果無法解決環(huán)境問題，就必然會(huì)影響企業(yè)的生存與發(fā)展，所以必須要形成正確地認(rèn)知。

2 再生鋁廢氣分類與主要成分闡釋

2.1 再生鋁廢氣分類

綜合考慮國家環(huán)境保護(hù)部門規(guī)定要求，可以對工業(yè)廢氣進(jìn)行有效地分類，集中表現(xiàn)在含顆粒性廢氣和含氣態(tài)性廢氣兩方面。但因?yàn)樵偕X行業(yè)所需原材料十分復(fù)雜，所以在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，會(huì)同時(shí)形成不低于兩種類型的廢氣，不僅存在含顆粒性廢氣，同時(shí)還有含氣態(tài)性廢氣。在這種情況下，治理廢氣的過程中，一定要對廢氣中有害氣體以及粉塵影響外界環(huán)境的程度加以綜合考慮與分析。

2.2 廢氣主要成分

再生鋁行業(yè)原料來源的渠道不同、受污染程度不同、廢料品種不同、添加劑成分不同、選用燃料不同、采用的熔煉技術(shù)不同，因此，廢氣中的有害污染物也不同。有以下幾種：（1）顆粒狀廢物。這些廢物主要是在熔煉的過程中產(chǎn)生一些金屬氧化物和非金屬氧化物，如：Ca、Zn、Al、Fe、Mg、Na、K的氯化物和氧化物，還有大量碳粒狀灰份等，以上這些成分構(gòu)成了塵。（2）氣體污染物廢氣的主要成分。再生鋁行業(yè)普遍存在以下氣體污染物廢氣，SO2、CO2、CO、NOX、HF、HCl、碳?xì)浠衔?，還會(huì)有一些易揮發(fā)的金屬氧化物或者揮發(fā)的金屬，還可能會(huì)有氯氣等，當(dāng)然并不是這些成分都有害，但其中的大多數(shù)成分會(huì)對外界環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，有些可能會(huì)危及操作人員的生命安全。

3 設(shè)計(jì)思路

（1）設(shè)計(jì)除塵脫硫煙氣流程：鋁熔煉爐煙氣出口→水冷式多管旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→旋流板脫硫吸收塔→煙囪。（2）脫硫工藝采用鈉鈣雙堿法：通過塔內(nèi)吸收，塔外氧化的方式，將煙氣中的SO2最終轉(zhuǎn)化成石膏排放。（3）脫硫系統(tǒng)設(shè)置煙氣旁路，脫硫裝置在任何情況下都不會(huì)影響鋁熔煉爐的正常、安全運(yùn)行。（4）在設(shè)計(jì)點(diǎn)下，均按脫硫效率≥85%，煙塵濃度＜50mg/Nm3進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而保證凈煙氣中污染物的達(dá)標(biāo)排放。

4 鋁熔煉爐除塵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

4.1 鋁熔煉爐除塵的難點(diǎn)

（1）煙氣溫度高；鋁熔煉爐在爐況正常的情況下，與加料口的野風(fēng)混合，其煙氣的溫度不超過200℃；一旦加料缺乏及時(shí)性，那么空爐、棚料或者是打爐，其瞬間的煙氣溫度就會(huì)驟然升高，并且超過300℃，直接增加了氣體輸送與干法除塵的難度。

（2）粉塵過多；微粉的比例大，而且大部分微粉都不親水。鋁熔煉爐原始煙氣（不計(jì)高溫膨脹，不計(jì)野風(fēng)）的含塵量為10～16g/Nm3。

（3）煙氣含有酸性氧化物及氟化物；在焦炭燃燒的過程中，會(huì)產(chǎn)生SO2、CO2和NOX，這些都溶于水，呈現(xiàn)酸性。如果用干法除塵，可直接排空；如果用濕法除塵，水呈現(xiàn)的酸性會(huì)腐蝕設(shè)備，對人也有危害，還容易污染水質(zhì)和農(nóng)作物。

4.2 鋁熔煉爐除塵器的選擇

（1）冷卻器的合理選擇。一般情況下，除塵器都不具備耐高溫的性能，即使其除塵方式耐高溫，若始終處于高溫條件下運(yùn)行，那么設(shè)備使用的時(shí)間也會(huì)減少。在這種情況下，在顆粒除塵器不設(shè)置冷卻器的基礎(chǔ)上，其他所有的除塵方式都應(yīng)當(dāng)加設(shè)冷卻器。由此可見，冷卻器的選擇十分關(guān)鍵。（2）根據(jù)地區(qū)、資金的不同選擇除塵器。因不同地區(qū)對鋁熔煉爐的排放標(biāo)準(zhǔn)不同，要選擇合適的除塵方式，資金充裕的時(shí)候，可以選擇除塵效率高、一次投資大，同時(shí)運(yùn)行成本低的除塵方式。（3）選用鋁熔煉爐除塵器一定要有前瞻性。人們對環(huán)境的要求越來越高，在選擇鋁熔煉爐除塵方式時(shí)，一定要有超前的意識(shí)，一定要用發(fā)展的眼光做設(shè)備的選擇。（4）多種除塵結(jié)合或多級除塵?，F(xiàn)有的除塵方式，很難利用一種方式就達(dá)到排放的要求，因此，可以選擇多種除塵方式相結(jié)合或者多級除塵的形式。

4.3 鋁熔煉爐煙氣降溫

在以上分析對比的基礎(chǔ)上，要想實(shí)現(xiàn)除塵效率的優(yōu)化發(fā)展，從根本上消除二次污染，在系統(tǒng)中就要借助布袋除塵器，將其作為主體，并形成二級除塵。其中，第一級是多管水冷除塵模式，而第二級則是脈沖清灰布袋除塵模式。在此方案中，主要內(nèi)容具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：通過熔煉爐所產(chǎn)生的煙氣與抄灰機(jī)廢氣會(huì)在混合以后進(jìn)入到多管水冷除塵器內(nèi)部，使得出口溫度降低，使得大顆粒得以消除并燃炭，利用布袋除塵器對細(xì)微顆粒進(jìn)行收集，通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入到旋流板脫硫吸收塔，由脫硫塔上部煙囪放空。

在袋式除塵器應(yīng)用之前，在將多管水冷旋風(fēng)除塵器增設(shè)其中以后，當(dāng)含塵氣體攜帶火星通過進(jìn)氣口進(jìn)入到旋風(fēng)除塵器以后，氣流就會(huì)從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而且旋轉(zhuǎn)氣流中的大部分含塵氣體也會(huì)順著除塵器的內(nèi)壁以螺旋形的狀態(tài)向下流動(dòng)，一般情況下，這種現(xiàn)象被稱之為外旋氣流。在整個(gè)過程中，含塵氣體則會(huì)在實(shí)際旋轉(zhuǎn)的過程中形成離心力，并且將密度超過氣體的粉塵離子以及火星向除塵器壁面甩去。如果這兩者和除塵器壁面相互接觸，那么火星就會(huì)隨之熄滅并成為灰塵，其慣性力也會(huì)隨之消失，只能夠依靠重力與向下動(dòng)量沿著壁面下落，并向排灰管內(nèi)部進(jìn)入，隨后得以排出。

5 脈沖袋式除塵器方案選擇

5.1 鋁熔煉爐除塵的凈化方式

目前絕大多數(shù)采用脈沖袋式除塵器，技術(shù)也已較成熟。其主要優(yōu)點(diǎn)有：可離線（在線）清灰，反吹氣流阻力低、脈沖清灰效果好，高架式，灰倉錐角大，不易積灰搭拱。對布袋外部煙塵的吸附，需借助反吹壓縮空氣的方式完成清灰的工作。而在清灰周期期間，特別是調(diào)試方面，應(yīng)采取定時(shí)設(shè)定的方式完成壓差的監(jiān)控作業(yè)，并實(shí)時(shí)加以調(diào)整，以保證清灰周期能夠與除塵器積灰的速度保持一致。在實(shí)際清灰的時(shí)候，能夠?qū)﹄x線清灰模式加以運(yùn)用，具體指的就是分室輪流清灰的同時(shí)，要關(guān)閉清灰室離線清灰閥，并將上部分負(fù)壓源切斷處理，確保布袋機(jī)可以受自重力作用影響，下落到倉底灰倉當(dāng)中。而在完成清灰以后，即可將離線清灰閥開啟。這樣一來，此室就會(huì)處于凈化的狀態(tài)，而下一室則處于清灰的狀態(tài)。

5.2 選擇脈沖袋式除塵器注意要點(diǎn)

選擇適合鋁熔煉爐煙氣治理的脈沖袋式除塵器必須注意以下主要幾點(diǎn)：（1）清灰能力強(qiáng)、設(shè)備阻力低：正常的設(shè)備阻力（低于1500Pa）。

（2）除塵器控制應(yīng)對現(xiàn)代程控器加以利用，借助手動(dòng)、定時(shí)以及壓差三種不同的控制手段，以保證全面且系統(tǒng)化地控制除塵器的脈沖閥、離線閥以及卸灰閥等。

5.3 脈沖清灰袋式除塵器工作的基本原理闡釋

袋式除塵器也就是過濾式除塵器，具體指的就是對由纖維編制的袋式過濾元件加以合理運(yùn)用，用于含塵氣體顆粒物捕捉的一種除塵裝置。在實(shí)際工作的過程中，會(huì)涉及到慣性、碰撞、擴(kuò)散、靜電等諸多因素內(nèi)容，所以實(shí)際的除塵效率將與篩濾效應(yīng)存在緊密的聯(lián)系。在含塵氣體被引入袋式除塵器的進(jìn)口以后，會(huì)在煙氣分配裝置的作用下向?yàn)V袋內(nèi)部均勻分配。而在含塵氣體經(jīng)由濾袋的過程中，粉塵就會(huì)在濾袋外側(cè)被吸附，隨后被凈化的氣體則會(huì)在濾袋內(nèi)部排放出來。在濾袋吸附粉塵達(dá)到特定厚度的情況下，厚度阻力會(huì)上升至定值，此時(shí)電脈沖閥會(huì)隨之開啟，將空氣噴出，并經(jīng)由濾袋出口位置的文丘里噴嘴，由上至下與排出氣體方向相反的方向被吹入到濾袋內(nèi)部，使得吸附于濾袋外表面的粉塵隨之清落，并進(jìn)入到下方灰斗當(dāng)中，在排料閥的作用下排出粉塵。

6 結(jié)語

雖然再生鋁行業(yè)因在節(jié)能方面的優(yōu)勢而具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但十九大已明確提出治理環(huán)境污染已經(jīng)到了攻堅(jiān)階段，環(huán)境保護(hù)方面不解決，不管具有多大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值都不會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。因此做好再生鋁熔煉煙氣除塵脫硫改造和技術(shù)更新、根據(jù)地區(qū)氣候環(huán)境的不同用發(fā)展的眼光選擇除塵器、科學(xué)的設(shè)計(jì)除塵工藝、研發(fā)新型凈化除雜技術(shù)，是再生鋁行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要技術(shù)支撐。