LLZB1850型鋁電解煙氣除塵器及反應(yīng)器改造技術(shù)

曲志明，杜 偉，趙佳賓

（威海市正大環(huán)保設(shè)備股份有限公司，山東 威海 264400）

鋁在電解過程中，電解槽中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，其中主要的有害物質(zhì)為氟化氫、二氧化硫及粉塵等。隨著近幾年國家對鋁工業(yè)污染的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，上述技術(shù)已經(jīng)滿足不了排放要求。我公司經(jīng)過吸收國內(nèi)外先進(jìn)的鋁電解煙氣凈化技術(shù)的基礎(chǔ)上，對除塵器和反應(yīng)器進(jìn)行了創(chuàng)新升級，并改變了氧化鋁的投料方式，將原來的一段投料改為兩段投料，形成了獨(dú)特的新型兩段逆流+蝸殼反應(yīng)煙氣干法凈化工藝技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電解鋁廠新建或改造鋁電解煙氣凈化。

1 一段式投料技術(shù)分析

LLZB1850型鋁電解煙氣除塵器+管道式反應(yīng)器該技術(shù)中氧化鋁投料方式為一段式投料，新鮮氧化鋁和載氟氧化鋁同時經(jīng)過管道式反應(yīng)器(文丘里、VRI、文丘里重力逆流、多點(diǎn)反應(yīng)器等)加入到除塵器前端垂直上升煙道內(nèi)，新鮮氧化鋁、載氟氧化鋁和含氟氣體進(jìn)行吸附反應(yīng)，并一起進(jìn)入除塵器箱體內(nèi)，經(jīng)過除塵器布袋進(jìn)行氣固分離。分離后的氣體通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排入大氣，分離下的載氟氧化鋁一部分進(jìn)入載氟氧化鋁倉供生產(chǎn)使用，另一部分進(jìn)入除塵器前端的垂直上升煙道作為循環(huán)料重新投入到管道式反應(yīng)器當(dāng)中繼續(xù)與煙氣進(jìn)行吸附反應(yīng)。

其工藝技術(shù)流程示意圖如圖1所示。

圖1 LLZB1850型鋁電解煙氣凈化工藝

2 一段式投料技術(shù)缺陷

2.1 投料不均勻，HF吸收不充分

一段式投料將新鮮氧化鋁和循環(huán)氧化鋁同時投入管道反應(yīng)器中，不能均勻分布在煙道截面上往往呈股狀進(jìn)入煙道中，這樣氧化鋁的吸附性能就會降低，氧化鋁性能沒有得到充分利用。

2.2 系統(tǒng)阻力大

新鮮氧化鋁和循環(huán)氧化鋁同時投入管道反應(yīng)器中，為防止沉降，煙道中風(fēng)速過高，阻力增大，當(dāng)氧化鋁完成吸附反應(yīng)后，進(jìn)入除塵器，使煙氣中粉塵的濃度增大，從而增大了除塵器的負(fù)荷；另外LLZB1850型除塵器清灰方式為反吹風(fēng)式，此種方式比脈沖布袋除塵器阻力要大很多。

2.3 氧化鋁破損率高

新鮮氧化鋁和循環(huán)氧化鋁同時投入管道反應(yīng)器中，為防止氧化鋁下沉，一般垂直煙道的風(fēng)速約為18m/s,并且距離能達(dá)到40m以上，因此造成氧化鋁在煙道中高速運(yùn)轉(zhuǎn)。另外氧化鋁進(jìn)入除塵器后沒有預(yù)分離的裝置，會造成氧化鋁多次無功死循環(huán)，導(dǎo)致氧化鋁磨損嚴(yán)重。

3 新型改造技術(shù)介紹

3.1 改造工藝介紹

改造工藝采用新型兩段逆流+蝸殼凈化技術(shù)。電解槽內(nèi)的含氟、含塵煙氣經(jīng)過煙道匯總進(jìn)入除塵器底部進(jìn)口煙道內(nèi)，均勻的分配到每臺除塵器，在每臺除塵器的入口煙道處，將含氟氧化鋁通過均勻配料器均勻的分配到煙道內(nèi)，與高濃度含氟煙氣進(jìn)行第一次充分反應(yīng)，然后含氟氧化鋁煙氣在R型蝸殼反應(yīng)器離心力作用下進(jìn)行預(yù)分離，分離出煙氣中的大部分含氟氧化鋁，含氟使氧化鋁落入灰斗底部沸騰床內(nèi)，分離下的載氟氧化鋁一部分進(jìn)入載氟氧化鋁倉供生產(chǎn)使用，另一部分進(jìn)入均勻配料器作循環(huán)料使用。減少氧化鋁的無功死循環(huán)、降低氧化鋁的磨損，減輕了濾袋的過濾負(fù)擔(dān)，延長了設(shè)備的工作壽命。

本套系統(tǒng)化系統(tǒng)可以有效提高氧化鋁與煙氣的均勻混合，降低系統(tǒng)阻力，提高氟化物等原材料的回收利用率，合理利用氧化鋁的吸附性能，減少原材料的消耗量。

改造工藝技術(shù)流程示意圖如圖2所示。

圖2 改造工藝技術(shù)流程示意圖

逆向二段工藝：由于新鮮氧化鋁可吸附氟比含氟氧化鋁吸附氟較強(qiáng)，在主煙管中前段加循環(huán)氧化鋁，后段加新鮮氧化鋁。由于新鮮氧化鋁和循環(huán)氧化鋁對氣氟吸附能力差異較大，首先利用循環(huán)氧化鋁吸附高濃度氣氟，再利用新鮮氧化鋁吸附低濃度氣氟，能夠徹底凈化煙氣中的氟化物，合理利用氧化鋁的吸附性能。

3.2 改造方案闡述

（1）除塵器改造方案。原來除塵器取消反吹風(fēng)機(jī)及頂部氣缸，將原來反吹風(fēng)改為脈沖布袋除塵器。

將除塵器整體加高,再增加1米的清潔室將除塵器改為脈沖布袋除塵器，增加花板及脈沖噴裝置，改造后單臺除塵器過濾面積增加到2488㎡，相比原來除塵器每室增加638㎡。

（2）煙道及反應(yīng)器改造。原除塵器進(jìn)口煙道全部拆除（到進(jìn)除塵器大彎頭為止）需要改為地上進(jìn)口煙道，進(jìn)口煙道采用流線型設(shè)計，在進(jìn)口煙道上設(shè)置反應(yīng)通道，煙氣經(jīng)過反應(yīng)通道進(jìn)入我公司專利技術(shù)蝸殼反應(yīng)器，后進(jìn)入布袋除塵器。

其煙道及反應(yīng)器改造效果圖和改造后現(xiàn)場圖如圖3所示。

圖3 煙道及反應(yīng)器改造效果圖

4 新型兩段逆流+蝸殼凈化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）形成布袋表層濾餅：新鮮氧化鋁采用小氣提加料至除塵器灰斗底部直接噴入除塵器箱體內(nèi)，在布袋表層上形成一層氧化鋁濾餅，當(dāng)煙氣經(jīng)過布袋時布袋表層的氧化鋁可與煙氣中的氟化氫進(jìn)行最后一次吸附反應(yīng)，增強(qiáng)了除塵器的凈化能力。

（2）降低氧化鋁的無功死循環(huán)：當(dāng)煙氣與氧化鋁、粉塵等固態(tài)物質(zhì)混合后一起經(jīng)過反應(yīng)通道進(jìn)入除塵器前，經(jīng)過蝸殼反應(yīng)器的預(yù)分離，使大部分固態(tài)物質(zhì)直接進(jìn)入除塵器灰斗，降低了除塵器箱體內(nèi)部氧化鋁、粉塵等固態(tài)物質(zhì)的濃度，降低了除塵器過濾負(fù)荷。同時降低氧化鋁在整個凈化系統(tǒng)中的無功死循環(huán)，從而降低氧化鋁的破損率及設(shè)備的磨損，使布袋除塵器有較高的除塵效率及使用壽命。

（3）合理利用氧化鋁的吸附性能：系統(tǒng)采用兩段式投料，一段采用循環(huán)氧化鋁在蝸殼反應(yīng)器及前端的反應(yīng)通道內(nèi)與氟化氫含量高的煙氣反應(yīng)，二段采用新鮮氧化鋁在除塵器內(nèi)與氟化氫含量低的煙氣進(jìn)行吸附反應(yīng)，能夠徹底凈化煙氣中的氟化物，合理利用氧化鋁的吸附性能。

（4）系統(tǒng)阻力及能耗低。

（5）兩段式投料：投料先注含氟氧化鋁，后注新鮮氧化鋁，分段投入。煙道中的氧化鋁粉相比之前技術(shù)要少無需較快流速，因此系統(tǒng)阻力小，整體除塵器差壓會降低，同時對系統(tǒng)主引風(fēng)機(jī)的能耗會大大降低。

5 總結(jié)

綜上，新型兩段逆流+蝸殼凈化技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比系統(tǒng)阻力大大降低、氧化鋁的吸附性能提高、增強(qiáng)了吸附凈化效率。同時增強(qiáng)了系統(tǒng)對氟化物的吸收，起到了節(jié)能降耗的效果，為電解鋁煙氣凈化升級改造提供了好的技術(shù)。