鋁冶煉煙氣凈化余熱利用技術(shù)的探討

張發(fā)寶

（中國(guó)鋁業(yè)青海分公司，青海 西寧 810101）

在進(jìn)行鋁冶煉的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，主要的溶質(zhì)是冰晶石和氧化鋁融溶質(zhì)，主要的電極是碳素材料。在冶煉的過(guò)程當(dāng)中，陰極會(huì)逐漸生產(chǎn)出液態(tài)的金屬鋁，而在陽(yáng)極上則產(chǎn)生二氧化碳為主的氣體，同時(shí)還會(huì)散發(fā)出以氟化物為主的污染物。陽(yáng)極和陰極生產(chǎn)出來(lái)的污染氣體通稱(chēng)為冶煉煙氣，它彌漫在冶煉車(chē)間的內(nèi)部使得整個(gè)車(chē)間的勞動(dòng)條件逐漸惡化，并影響到作業(yè)人員的身體健康以及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率。如果這些冶煉煙氣擴(kuò)散到廠房周?chē)敲粗車(chē)拇髿猸h(huán)境也會(huì)受到污染，所以企業(yè)必須要將冶煉的煙氣進(jìn)行回收治理再進(jìn)行排放。

用于處理鋁冶煉煙氣的工藝方法有多種，目前使用頻率較高的主要是干法凈化方式，該方法的主要原理是用新鮮的氧化鋁吸附煙氣當(dāng)中的有害物質(zhì)，通過(guò)除塵布袋進(jìn)行過(guò)濾之后，再將低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣排入到大氣當(dāng)中。因?yàn)槟壳按蟛糠譄煔鈨艋倪^(guò)程都過(guò)于追求凈化以及物料的回收效果，所以對(duì)于高溫?zé)煔猱?dāng)中攜帶的熱能的回收過(guò)程并沒(méi)有給予足夠的重視，使得煙氣當(dāng)中的大部分熱能被浪費(fèi)。

一、國(guó)內(nèi)鋁冶煉煙氣治理存在的問(wèn)題

從目前收集到的數(shù)據(jù)來(lái)看，鋁冶煉過(guò)程當(dāng)中存在的問(wèn)題，主要有煙氣溫度高，風(fēng)量大，成分復(fù)雜以及處于不同生產(chǎn)槽之間的特征存在較大的差別等等。再加上生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的部分粉塵的性質(zhì)，相對(duì)特殊，它們的比重較輕，比面積相對(duì)較大，而粉塵顆粒又相對(duì)較細(xì)使得它們?cè)诳諝猱?dāng)中彌漫時(shí)具有較高的粘性。目前國(guó)內(nèi)大部分的鋁冶煉企業(yè)在煙氣治理方面進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模的研究，以及實(shí)驗(yàn)最終研究出形式多樣的方法，但是總體的煙氣凈化效果仍然不能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。而且有部分企業(yè)在進(jìn)行煙氣凈化的過(guò)程當(dāng)中，主要追求經(jīng)濟(jì)效益，所以在煙氣凈化方面，沒(méi)有一套完整的系統(tǒng)。有部分企業(yè)即便有屬于自身的煙氣凈化系統(tǒng)，但也會(huì)由于前期的資金投入不足，使該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中存在各種各樣的漏洞。目前大多數(shù)企業(yè)現(xiàn)有的凈化系統(tǒng)達(dá)到的凈化指數(shù)仍然不能滿足國(guó)家規(guī)定的指標(biāo)而在對(duì)電解質(zhì)系列的設(shè)備進(jìn)行改造之后，也由于沒(méi)有對(duì)凈化系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造，使得煙氣余熱的利用系統(tǒng)缺失。

對(duì)某企業(yè)容量為2t的鋁冶煉燃燒系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，熔鋁爐爐頂出口煙氣溫度為1060℃。在投入鋁錠量為460kg/h，成品鋁粉量為452kg/h時(shí)，熔鋁爐爐頂排出煙氣的流量達(dá)1072m3/h，煙氣帶走的熱量比例高達(dá)67%，占熱損失的82%，造成熔鋁爐能量大量損失，鋁粉生產(chǎn)能耗高。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)鋁冶煉的綜合能耗高于國(guó)外約8%～10%，產(chǎn)品的綜合成品率卻低約10%。因此，提高鋁冶煉過(guò)程的熱效率，提高鑄件質(zhì)量和成品率，節(jié)約能源資源，已顯得十分迫切和重要，這也是企業(yè)降本增效，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。從技術(shù)上看，高溫育人利用技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，一些成功的案例也表明鋁冶煉煙氣治理的經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，但是潛力巨大的中低溫余熱利用技術(shù)尚需進(jìn)一步發(fā)展。此外，由于信息傳播渠道及企業(yè)缺乏資金等問(wèn)題，制約了鋁冶煉煙凈化余熱技術(shù)的大量推廣。

二、煙氣減排的途徑

（一）優(yōu)化凈化裝備的過(guò)濾及吸附效果

從功能方面對(duì)進(jìn)化工藝流程進(jìn)行分析，它主要包括機(jī)器吸附反應(yīng)，氣固分離，載氟氧化鋁輸送以及機(jī)械排風(fēng)這5個(gè)內(nèi)容。經(jīng)過(guò)凈化之后的煙氣由排煙機(jī)抽送到煙囪之后就會(huì)直接排入到大氣環(huán)境當(dāng)中，該凈化工藝稱(chēng)為干法凈化技術(shù)。它的主要原理是使用某種固體物質(zhì)吸附另一種氣體物質(zhì)之后完成整個(gè)凈化過(guò)程，其中能夠起到吸附作用的物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑，而被吸附的物質(zhì)則稱(chēng)為吸附質(zhì)。

（二）采用砂狀氧化鋁為吸附劑

其中經(jīng)常作為吸附劑的物質(zhì)主要是砂狀氧化鋁，當(dāng)然除了砂狀氧化鋁之外，氧化鋁還有一種粉狀氧化鋁的類(lèi)型，這兩種氧化鋁之間的差別主要是比面積的大小不同，而比面積的大小對(duì)于氧化鋁的溶解性能之間存在較大的影響，也會(huì)對(duì)一氧化碳的吸附效率產(chǎn)生作用。

三、鋁冶煉的煙氣凈化工藝

（一）工藝流程

鋁冶煉煙氣凈化工藝方法主要是從干法凈化工藝從流程上進(jìn)行分析，其主要包括集氣煙道、吸附反應(yīng)器、氣固分離系統(tǒng)、氧化鋁輸送和機(jī)械排風(fēng)這5個(gè)內(nèi)容。

（二）煙氣特征

從煙氣特征進(jìn)行分析，它會(huì)根據(jù)槽型的不同，生產(chǎn)出完全不同性質(zhì)的煙氣，除此之外，不同的地區(qū)，不同的工藝流程，不同的操作手段以及不同的原材料，都會(huì)對(duì)最終的煙氣特征產(chǎn)生較大的影響。

（三）鋁冶煉煙氣余熱的利用

一般情況下，鋁冶煉產(chǎn)生的煙氣都會(huì)由導(dǎo)煙管引入到鍋爐當(dāng)中進(jìn)行一個(gè)交換，一直到溫度降到150度之后，才會(huì)進(jìn)入到主煙道與氧化鋁進(jìn)行吸附反應(yīng)，最后在凈化結(jié)束之后通過(guò)煙囪進(jìn)行排放。一般情況下鍋爐的結(jié)構(gòu)都十分緊湊，它們的熱工制度很穩(wěn)定，能夠保證煙氣出口的溫度保持在150度以下，并滿足除煙器的要求。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文的分析，我們可以總結(jié)出鋁冶煉行業(yè)從整體的解情況進(jìn)行分析，它的環(huán)保水平以及節(jié)能水平仍然處于較低的狀態(tài)，如果政府不能給予鋁冶煉的企業(yè)優(yōu)惠的電價(jià)，那么企業(yè)在進(jìn)行與產(chǎn)品演練的過(guò)程當(dāng)中，將會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)虧本的情況。再加上整個(gè)鋁冶煉生產(chǎn)過(guò)程具有較高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，如果企業(yè)按照各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，那么企業(yè)的鋁冶煉過(guò)程就必須停產(chǎn)，因?yàn)橐霛M足較高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)就需要投入較大的資金成本。對(duì)于推動(dòng)整個(gè)鋁冶煉行業(yè)來(lái)說(shuō)，煙氣凈化與熱利用系統(tǒng)的大幅度推廣對(duì)于行業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義，它能夠從技術(shù)上對(duì)目前鋁也仍存在的各種問(wèn)題進(jìn)行有效的解決。但是從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行分析，要想使得該系統(tǒng)得到大幅度的推廣使用，應(yīng)該開(kāi)發(fā)其它更加具有經(jīng)濟(jì)效益并適用于不同用戶(hù)要求的技術(shù)。