電解煙氣凈化脫硫系統(tǒng)簡介關(guān)鍵分析

崔毅

北京鋁能清新環(huán)境技術(shù)有限公司蘭州分公司 甘肅蘭州 730000

1 對電解煙氣治理的必要性

以電解鋁為例，工業(yè)電解法以一氧化鋁熔體為電解質(zhì)，以碳素材料為電極發(fā)生電解反應(yīng)，并在陰極上析出液態(tài)金屬鋁，在陽極上產(chǎn)生煙氣和氟化物。電解煙氣中含有大量的二氧化碳、一氧化碳和二氧化硫氣體，另外包含瀝青揮發(fā)物和粉塵。電解工業(yè)產(chǎn)生的電解煙氣，不僅會使工作環(huán)境變得極為惡劣，極大地影響操作人員的身體健康，而且這些沒有被凈化完全的煙氣排放到大氣中還會對生態(tài)環(huán)境造成很大的危害。

在節(jié)能環(huán)保、綠色可持續(xù)發(fā)展的理念下，必須加強(qiáng)對電解產(chǎn)業(yè)煙氣排放量的控制。對于電解鋁產(chǎn)業(yè)而言，鋁廠的污染會對工廠的生產(chǎn)人員、周圍的居民身體健康以及周圍環(huán)境構(gòu)成很大的威脅，或尤其是毒性氟化物粉塵，一旦被人體吸入如同吸入氟化氫氣體，人體中所有器官和細(xì)胞都會受到影響，大量的氟化物進(jìn)入腸胃道和血液之中，沉積在骨骼之中，影響人體骨骼發(fā)展，導(dǎo)致骨骼異常。此外，二氧化碳、全氟乙烷等氣體還會引起溫室反應(yīng)，極大地影響生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為控制產(chǎn)能消耗、減少對人體和周圍環(huán)境的破壞，必須對電解煙氣進(jìn)行治理凈化，在達(dá)標(biāo)后才能排放。

2 工藝描述

根據(jù)電解鋁的配置，每一個電解系列由四個通道和三個區(qū)域組成，每一個區(qū)域的電解車間中間配置一套電解煙氣凈化系統(tǒng)，一共配置三套煙氣脫硫系統(tǒng)用來脫除煙氣中的二氧化硫氣體、粉塵和氟化物。

3 煙氣凈化方法

3.1 濕法凈化

電解煙氣濕法凈化的原理是，用碳酸鈉、氫氧化鈉等作為吸附劑和電解煙氣中的二氧化硫、氟化氫反應(yīng)而產(chǎn)生石膏、冰晶石等，然后這些物質(zhì)還能重新返回到電解倉中生產(chǎn)使用。濕法煙氣脫硫技術(shù)中常用的是石灰石-石膏法脫硫工藝，將石灰漿液作為吸附劑進(jìn)行脫硫除塵，該吸附劑和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸鈣，并經(jīng)過氧化生成硫酸鈣、石膏。脫硫吸收系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、脫硫劑制備系統(tǒng)、脫硫吸收系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理系統(tǒng)組成。其中煙氣系統(tǒng)由包含煙道、直排煙囪、擋板門等，將沒有脫硫的電解煙氣直接引入到電解煙氣脫硫系統(tǒng)中，對于經(jīng)過脫硫達(dá)標(biāo)的煙氣可直接通過吸收塔煙囪排入到大氣中。脫硫劑制備系統(tǒng)由石灰石粉倉、石灰石漿液制備箱和輸送系統(tǒng)構(gòu)成，石灰石粉倉使用的是鋼結(jié)構(gòu)，采用漿液制備箱熟化石灰粉并制作成為石灰石漿液，然后通過漿液泵將吸附劑運(yùn)送到脫硫塔中。脫硫吸收系統(tǒng)由脫硫塔入口系統(tǒng)、循環(huán)噴淋系統(tǒng)和脫水除霧、攪拌系統(tǒng)構(gòu)成。煙氣在進(jìn)入煙氣系統(tǒng)后到達(dá)脫硫塔的入口處，該位置設(shè)置降溫噴淋設(shè)備，該裝置的作用是通過霧化來增加傳質(zhì)的表面積，延長煙氣在脫硫塔內(nèi)的時(shí)間，從而使脫硫效果更好。脫水除霧系統(tǒng)的作用是分離煙氣中的液體和粉塵，攪拌系統(tǒng)的作用是將亞硫酸鹽氧化成為硫酸鹽石膏，再經(jīng)過泵送入到副產(chǎn)品處置系統(tǒng)中。副產(chǎn)品處置系統(tǒng)由氧化系統(tǒng)、石膏排出泵和石膏水力旋流器石膏堆放場、濾液池等構(gòu)成，脫硫液在經(jīng)過循環(huán)使用后期主要成分為亞硫酸鹽，該液體在經(jīng)過重新氧化后成為硫酸鈣，然后經(jīng)過排出泵排出成為石膏漿固體。經(jīng)過脫水處理的石膏固體的含水率應(yīng)低于10%，且對其經(jīng)過脫水處理后送入到石膏庫中存儲。漿液排放和回收系統(tǒng)由事故漿液箱、事故漿液泵等組成，一旦脫硫塔出現(xiàn)故障，漿液循環(huán)泵會將塔底漿液池中的液體送入到事故漿液箱中國儲存起來，然后在重新啟動后又將這部分漿液重新輸送回脫硫塔中。工藝水系統(tǒng)由工藝水箱、工藝水泵、除霧器沖洗水泵和工藝水管道等構(gòu)成，為保持脫硫系統(tǒng)的水平衡，必須能及時(shí)對脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水。

3.2 干法凈化

干法凈化電解鋁煙氣，以氧化鋁為吸附劑合適其產(chǎn)生氟氧化鋁，氟氧化鋁可直接返回到電解槽中重復(fù)使用。該方法主要適合用在預(yù)焙槽和上插自焙槽中。濕法凈化包括洗滌、堿水洗滌和海水洗滌，洗滌液可以通過堿法、氨法等進(jìn)行回收，并用來制作氟化鈉、冰晶石等產(chǎn)品?？紤]到水溶解氟化氫會產(chǎn)生氫氟酸從而對設(shè)備造成腐蝕，國內(nèi)一般使用堿法凈化。綜合比較濕法凈化和干法凈化，由于干法凈化更容易控制，流程也更為簡單，環(huán)境比較友好，且在回收時(shí)產(chǎn)生的二次污染少，凈化效果更好，因此干法凈化回收系統(tǒng)已經(jīng)逐漸替代了濕法凈化系統(tǒng)。

干法凈化的原理是，以某種固體物質(zhì)吸附另外一種氣體物質(zhì)來完成凈化，該吸附固體物質(zhì)叫做吸附劑。在電解鋁工業(yè)制鋁中，鋁電解煙氣的干法凈化吸附劑為電解鋁生產(chǎn)用的氧化鋁物質(zhì)，該物質(zhì)可吸附煙氣中的氟化氫、二氧化硫等污染物。吸附過程可分為物理吸附與化學(xué)吸附，其中化學(xué)吸附為主，吸附的結(jié)果在氧化鋁表層，每一個氧化鋁分子可以至少吸附兩個氟化氫分子。對于物理吸附，主要用來吸附瀝青煙氣中的二氧化硫氣體。干法凈化的工藝流程包括電解槽集氣、煙氣凈化、氣固分離和新鮮吸附劑供應(yīng)、氧化鋁回收。為控制污染必須密封電解槽，對收集到的煙氣通過電解槽排煙支管集合到排煙總管，然后再輸送到凈化系統(tǒng)集中化處理。將吸附劑加入到煙氣中使之和煙氣充分接觸，吸附后的氧化鋁為含有氟的氧化鋁，利用袋式除塵器實(shí)現(xiàn)該物質(zhì)與煙氣的分離，分離以后的氧化鋁一部分可作為循環(huán)吸附劑繼續(xù)使用，另外一部分可輸送到電解倉重新電解使用。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對鋁電解行業(yè)電解煙氣的治理凈化系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，對于煙氣中二氧化硫的凈化處理一般使用濕法脫硫技術(shù)，而在除塵和氟化物治理方面常見的有干法除塵和布袋除塵方式。為確保煙氣凈化治理的效率和效果，應(yīng)結(jié)合具體凈化治理要求，充分考慮物料、煙氣溫度、設(shè)備等因素合理設(shè)置凈化處理系統(tǒng)的參數(shù)，提高對有害氣體治理和回收的效率。