電解鋁生產(chǎn)煙氣處理與余熱利用技術(shù)研究

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對環(huán)境保護越來越重視。使人們深刻意識到了節(jié)能減排對于促進經(jīng)濟發(fā)展的重要性。電解鋁產(chǎn)業(yè)的能耗高、環(huán)境污染大，因此加大對電解鋁產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的研究就具有非常重大的意義。因為缺乏合適的辦法，導(dǎo)致電解廢氣煙氣余熱得不到有效利用，造成的浪費

。電解鋁煙氣的處理及其余熱的利用就成為了企業(yè)所需要思考的問題，對電解鋁煙氣及其余熱進行合理處理和科學(xué)利用，不僅可以更好的提高企業(yè)利潤，同時可降低電解鋁生產(chǎn)對環(huán)境的污染。

忽然空蕩蕩，公雞們早另換了地方去解決它們的晚餐，村狗也轉(zhuǎn)身成了田埂上一個踽踽獨行的背影，在離去的途中它曾數(shù)度回首，傷感于一場它不曾靠近的歡聚。夜風(fēng)吹來些許不明的哽咽，是耽誤了南飛行程的傻鳥？還是思母成疾的幼雛？答案我們不會知道。慢慢的，夜色像一扇黑色的門，隨著車輪把我們的視線關(guān)閉。

1 電解鋁及其煙氣分析

電解鋁是通過電解反應(yīng)得到鋁的過程，通常采用氧化鋁和冰晶石電解法。在高溫條件下，通過在電解槽中接入強大電流，使得電解槽陽極的碳不斷被消耗，而陰極產(chǎn)生鋁。

電解鋁的生產(chǎn)原理如下所示：

總反應(yīng)式：2Al

O

+3C(通電)→4Al+3CO

↑

電解鋁生產(chǎn)過程中的廢氣煙氣中含有SO

、CO、氟化物和灰塵顆粒等對環(huán)境造成巨大破壞的污染物，如何收集電解鋁生產(chǎn)煙氣，是進行煙氣處理的前提。

陰極反應(yīng)：Al+3e

=Al

例2 點P為等腰三角形ABC內(nèi)的一點，∠BAC=90°.且P到△ABC三個頂點A、B、C距離分別為PA=a=3,PB=b=4,PC=c=5.求△ABC的面積.

國家開放大學(xué)基層電大既是一個地方高等學(xué)歷繼續(xù)教育的主陣地，也是一定區(qū)域民眾終身學(xué)習(xí)的優(yōu)秀教育場所。尤其是多元融合發(fā)展的基層電大分校，通過向社會開放其優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源與優(yōu)良的教學(xué)設(shè)施，為一定區(qū)域內(nèi)的民眾提供豐富的教育產(chǎn)品和學(xué)習(xí)資源?；鶎与姶蠓中Ｗ畲蟮奶厣褪侵苯用嫦蚧鶎由鐣沧钜捉拥貧?。由于其直接為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟社會發(fā)展培育各方面的人才，因而基層電大的發(fā)展與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展有著密切的關(guān)系。在辦學(xué)實踐中，基層電大充分利用區(qū)域內(nèi)的社會資源，與企業(yè)、行業(yè)及區(qū)域內(nèi)甚至域外高校推動合作辦學(xué)，把優(yōu)質(zhì)教育資源引入本地，惠及大眾，為促進本地經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)了很多的實用性高學(xué)歷人才。

如上所述的電解鋁生產(chǎn)原理，在大規(guī)模的電解鋁生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量液體、固體、氣體廢棄物，對環(huán)境造成損害。其中，氣體廢物主要為各種無機氟化物和SO

，會導(dǎo)致酸雨等嚴重污染。電解鋁過程主要為電化學(xué)反應(yīng)，鋁離子在陰極獲得電子，形成單質(zhì)鋁；陰陽兩極都為碳，在電解鋁過程中，不可避免被談話生成CO、CO

等氣體；同時，還因鋁礦石中氟化物的存在，和煙氣中摻雜的碳粒等微小顆粒物，共同對環(huán)境造成污染。

2.2 產(chǎn)后2 h陰道出血量 48例患者中有45例出血量為50～100 ml，2例出血量為150～200 ml出血量，1例出血量250～300 ml。

教師在講課的過程中會對于學(xué)生進行隨機的抽查，以便教師來掌握學(xué)生的知識吸收情況，在這樣的情況下，教師對于學(xué)生進行提問之后，應(yīng)及時給予評價。小學(xué)生的心靈還十分脆弱，因此教師應(yīng)該更加具有耐心的對于學(xué)生進行引導(dǎo)，對于學(xué)生的問答情況進行中肯的評價。無論學(xué)生的回答是否正確，都應(yīng)該給予學(xué)生勇氣，使學(xué)生用于發(fā)言，積極發(fā)言，以這樣的方式來促進學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。教師在教學(xué)的過程中應(yīng)該多使用鼓勵性質(zhì)的詞語，來增強學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，加強學(xué)生的學(xué)習(xí)。

由于，電解鋁煙氣中包含大量污染物和熱能，為此需要對電解鋁煙氣進行妥善處理，使得污染物排放達到國家標準，和減少能源浪費。特別是近年來，國家加大了環(huán)境保護力度，不僅對電解鋁的產(chǎn)能與設(shè)備進行嚴格管控，同時也升級了電解鋁行業(yè)污染物排放標準。例如，在2010年發(fā)布的《鋁工業(yè)污染物排放標準》（GB25465-2010）中，就明確規(guī)定了電解鋁生產(chǎn)煙氣中的氟化物、SO

和顆粒物等污染物的濃度限值；在2013年發(fā)布的《鋁工業(yè)污染物排放標準》（GB25465-2010）修改單中，增加了污染物特別排放限值，以加強重點區(qū)域的限制要求。在此背景下，電解鋁企業(yè)需要加大對生產(chǎn)煙氣的處理以及余熱的利用，以確保合規(guī)生產(chǎn)與減少能源浪費。

2 電解鋁煙氣處理

2.1 生產(chǎn)煙氣的收集

在幼兒教學(xué)階段，培養(yǎng)幼兒良好的閱讀習(xí)慣對于促進幼兒全面發(fā)展，陶冶幼兒情操來講具有重要的意義，因此，教師可以積極運用以上有效策略，提高幼兒園閱讀教學(xué)質(zhì)量，進而有效培養(yǎng)幼兒良好閱讀習(xí)慣。

很多電解鋁生產(chǎn)企業(yè)通過在電解槽下端加上集氣罩，由罩板下的出煙口收集煙氣，這種方法雖然結(jié)構(gòu)簡單，收集快捷，但是煙氣收集并不完全，大量煙氣會從集氣罩跑出，繼續(xù)對環(huán)境造成大量污染。為此，很多企業(yè)開始采用各種煙氣采集方法，例如在上部分多道采集煙氣的方法，可合理利用及其罩內(nèi)溫差，實現(xiàn)煙氣的在煙氣罩內(nèi)的均勻分布，可有效提高煙氣采集的效率

。

目前，電解鋁生產(chǎn)主要采用雙管排放方法

，實現(xiàn)電解槽煙氣的排放。電解鋁生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的煙氣，通過煙氣主排管道排放到電解槽外部的排煙支管道，并由管道兩側(cè)的自動調(diào)節(jié)設(shè)備，對煙氣進行有效調(diào)節(jié)，實現(xiàn)煙氣管道的有效保護，以及管道內(nèi)壓力的平衡，可更為有效的進行電解鋁生產(chǎn)煙氣的采集。

在電解鋁生產(chǎn)煙氣的采集過程中，通常使用基于PLC的主控器對生產(chǎn)煙氣排放和采集過程中進行動態(tài)調(diào)控，實現(xiàn)過程的動態(tài)監(jiān)管，和提高電解鋁生產(chǎn)煙氣的收集效率，避免大量煙氣直接排放到大氣中造成嚴重的空氣污染。在電解鋁生產(chǎn)煙氣采集實踐中，往往因煙氣過高導(dǎo)致集氣罩下部排料口徑變形，而造成粉塵沉積與排料不暢，因此需要成分考慮氧化鋁安息角，同時不能設(shè)置過大的排料孔，以影響集氣罩的氣流均布。同時，還需要提高槽蓋板和槽上部結(jié)構(gòu)的密封性，以取得更好的煙氣集氣效果，以避免生產(chǎn)煙氣泄露對環(huán)境造成污染。

血清IL-2、IFN-γ、TNF-α與IGF-1水平：2組患者于治療前和治療4周期后空腹采靜脈血5 mL，離心取血清于-80 ℃儲存，采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測量患者血清IL-2、IFN-γ、TNF-α與IGF-1水平。

陽極反應(yīng)：2O

+C-4e

=CO

電解鋁煙氣中的除了含有CO、SO

和含F(xiàn)氣體和微小顆粒物等環(huán)境污染物外，還包含了大量的熱能。電解鋁生產(chǎn)在高溫下作業(yè)，排放的煙氣帶走約1/3的熱能力，導(dǎo)致電解鋁生產(chǎn)煙氣排放時的溫度高達150℃，如果將煙氣直接排放到空氣，也將導(dǎo)致這些熱能的浪費。

2.2 生產(chǎn)煙氣的處理

在完成生產(chǎn)煙氣的收集后，通過一系列處理措施凈化煙氣中的大氣污染物，以避免其對設(shè)備的破壞與對環(huán)境的污染。一般電解鋁生產(chǎn)煙氣的處理方法采用無水凈化方法，及在干燥的環(huán)境中完成對生產(chǎn)煙氣的處理，以避免煙氣處理過程中的資源浪費。電解鋁生產(chǎn)煙氣的無水凈化方法，采用進化設(shè)備和吸附劑，吸收電解鋁生產(chǎn)煙氣中的污染物，然后通過除塵器處理生產(chǎn)煙氣中的固體部分后，將凈化的氣體排放到大氣中，實現(xiàn)電解鋁生產(chǎn)煙氣的處理。電解鋁生產(chǎn)煙氣處理的典型工藝流程如圖1所示。

同時，在進行電解鋁煙氣粉塵處理時，還需要考慮漏風(fēng)和阻力。相關(guān)研究表明，電解鋁煙氣流速在1～3m/s時，袋式除塵效果最好，理論上可以達到99%以上的除塵效果。但是實踐應(yīng)用中，受阻力和漏風(fēng)等因素影響，除塵效率很難達到理論計算標準。為此，需要及時清理過濾袋，以降低阻力，優(yōu)化煙氣除塵的整體效果。

在煙氣凈化過程中，需要采用P84針刺氈、NOMEX、玻纖布等耐磨耐高溫材質(zhì)，以避免布袋損壞對煙氣處理效果的影響

。綜合經(jīng)濟成本和耐高溫因素，一般電解鋁生產(chǎn)企業(yè)的煙氣粉塵處理通常使用NOMEX針刺氈方式對生產(chǎn)煙氣中的粉塵機型處理。NOMEX布袋除塵器的最大承受溫度為200℃，為此煙氣需要采用水冷等方法降溫到200℃后，通過煙氣管道進入到除塵箱進行除塵。

在電解鋁生產(chǎn)過程中，在煙氣中添加Al

O

粉，并讓鋁粉與煙氣充分接觸后，以吸附生產(chǎn)煙氣中的氟化物，并通過脈沖布袋除塵器，將載氟氧化鋁從煙氣中排除，并返回生產(chǎn)系統(tǒng)進行電解。

（2）硫化物的處理

解題分析 由2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0得或f(x)=a.亦可用整體代換將表達式變得簡單一些：2x2-(2a+3)x+3a=0；由已知畫出函數(shù)f(x)的大致圖象，結(jié)合圖象不難得知，要使關(guān)于x的方程2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0有五個不同的零點，即要使函數(shù)y=f(x)的圖象與直線共有五個不同的交點，結(jié)合圖形分析不難得出，a的取值范圍是

除了電解鋁生產(chǎn)煙氣中的氟化物外，還通過較為的“石灰石-石膏濕法脫硫”技術(shù)，處理電解鋁生產(chǎn)煙氣中的硫化物，其具體反應(yīng)公式如下所示：

并由氧氣將CaSO

氧化成為CaSO

后，最終生成石膏。

（3）粉塵的處理

除了氣體污染物的處理外，還需要解決煙氣中有毒粉塵對環(huán)境的影響，通常煙氣中的粉塵主要通過布袋除塵器進行處理。

通常使用的電解鋁生產(chǎn)煙氣吸附劑為氧化鋁，以處理煙氣中的氟化物，其吸附反應(yīng)原理如下所示：

（1）氟化物的處理

“隔天班”的順利運行，讓重慶乃至西南地區(qū)的貨物更快、更便捷地向東“出海”。“選擇傳統(tǒng)的江運模式，重慶到上海至少十天半個月，如遇長江修閘和清淤則最長要一個多月；現(xiàn)在只需57個小時，班列即可直達寧波舟山港?！北眮龅谝患b箱碼頭有限公司相關(guān)負責(zé)人說，“渝甬班列”打響了寧波舟山港的海鐵聯(lián)運品牌，“它的開行，拓寬了寧波舟山港在長江經(jīng)濟帶沿線的海鐵聯(lián)運物流網(wǎng)絡(luò)，有效聯(lián)結(jié)云南、貴州、四川等海鐵聯(lián)運線路，助推西部地區(qū)加快‘走出去’；還通過鐵鐵聯(lián)運的方式將中歐班列與渝甬班列有機連接，同步推進長江經(jīng)濟帶與‘一帶一路’建設(shè)在寧波的對接融合?！?/p>

3 電解鋁煙氣余熱利用

電解鋁的煙氣中包含了大量的熱量，如果這些熱量得不到有效利用，就會造成資源的極大浪費。而合理利用這些熱量，不僅可以節(jié)約能源利用，也可提高企業(yè)效益，目前，電解鋁煙氣余熱利用的方法主要有熱利用和動力利用兩種方法。

3.1 余熱的熱利用

熱利用是電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱利用的常見方式，也是發(fā)展最早的電解鋁生產(chǎn)煙氣的熱利用方法。早在20世紀七八十年代，歐美等國家就開始利用電解鋁生產(chǎn)過程中的煙氣熱量，用于熱水供應(yīng)，以替代居民取暖所用地?zé)?。在進入21世紀后，我國也開始加大對電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱的應(yīng)用，其一般被應(yīng)用于熱水供應(yīng)中。

需要注意的是，電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱利用因受各種因素的影響，導(dǎo)致余熱的利用面較為狹小。一些專家認為利用電解鋁生產(chǎn)煙氣的余熱對水進行加熱，以提高熱能利用時，其能量的利用率低，水利用成本提高，成本回收周期長，同時對電解鋁生產(chǎn)煙氣的降溫作用并不明顯，影響電解鋁煙氣的處理處理。

而將電解鋁生產(chǎn)煙氣中的余熱，以水為媒介在熱交換器中，對陽極炭塊焙燒爐中的燃氣進行預(yù)熱，可以很好的提高煙氣的余熱的利用效率，也可降低水資源成本，減少煙氣對環(huán)境的影響。在電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱的利用過程中，不同企業(yè)所處的環(huán)境不同，因此需要因地制宜的采取合適的方法加強煙氣余熱的利用，需要根據(jù)企業(yè)所處環(huán)境以及企業(yè)內(nèi)部實際情況進行模式優(yōu)化，而不是死板的將某個模式強加到電解鋁企業(yè)中，已實現(xiàn)能源利用最大化

。

主動，就是學(xué)生實現(xiàn)成長目標的過程中，制訂目標的主體表現(xiàn)出來的主動性。主動面對目標，主動分解目標，主動實現(xiàn)目標，主動反思解決問題，主動總結(jié)經(jīng)驗。這個過程中的主動性，是目標實現(xiàn)的動力，更是推動目標實現(xiàn)的核心，它表現(xiàn)出我們實現(xiàn)目標的內(nèi)心需要，是人成長內(nèi)驅(qū)力的表現(xiàn)。

電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱利用的基本流程如圖2所示。

圖2所示的煙氣余熱利用流程中，供熱循環(huán)泵是保證系統(tǒng)能否達到預(yù)期的重要部分，一般考慮設(shè)計至少2臺循環(huán)泵，且單臺水泵的總流量應(yīng)能滿足系統(tǒng)110%最大負荷循環(huán)水量。同時，循環(huán)泵的耐溫能力和承壓能力，需要高于余熱利用系統(tǒng)最高工作溫度和最大工作壓力的10%～20%，以確保系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性。

在設(shè)計封閉式煙氣余熱循環(huán)利用系統(tǒng)時，需要根據(jù)實際情況設(shè)計循環(huán)泵揚程。如果近考慮系統(tǒng)克服阻力損失的揚程計算公式如下所示。

其中，H為循環(huán)泵揚程，單位為m；H

為換熱器的阻力損失，通常為30～100kPa；H

為供水、回水干管的阻力損失，需要根據(jù)余熱利用系統(tǒng)的實際應(yīng)用場所進行計算，其單位為kPa；H

為最遠用戶阻力損失，一般直連時的主管壓降為0.05～0.12kPa/m，入口混水器的壓降為100～150kPa，二次換熱器的壓降為30～80kPa。

其中，H

的估算方法，可根據(jù)供水、回水干管的長度，按照0.1～0.15kPa/m進行估算，也可以按照如下所示的公式進行估算。

其中，0.02為經(jīng)驗系數(shù)；B為補償器系數(shù)，根據(jù)所采用的不同補償器采用不同的系數(shù)值，一般套筒式的補償器采用B=1.1，波紋管補償器采用B=1.2，方形補償器采用B=1.3；L為供水、回水干管的長度。

3.2 余熱的動力利用

除了煙氣熱量的直接利用外，利用電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱進行動力利用是新的發(fā)展趨勢。例如，將生產(chǎn)煙氣中的熱能轉(zhuǎn)換為電能等可重新利用的能量形式等。近年來，各類型生產(chǎn)煙氣余熱的發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，例如ORC（Organic Rankine Cycle，有機朗肯循環(huán)）發(fā)電技術(shù)就是一種可行的利用低溫生產(chǎn)余熱進行發(fā)電的技術(shù)。ORC技術(shù)在發(fā)達國家中的應(yīng)用較為廣泛，已經(jīng)擁有較為成熟的應(yīng)用體系，但是ORC技術(shù)在電解鋁生產(chǎn)過程中的應(yīng)用效率較低，無法與地?zé)崮?、風(fēng)能等新能源的利用相比。為此，ORC技術(shù)在電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱利用中的應(yīng)用較少，但是ORC技術(shù)科有效篩選適用于電解鋁生產(chǎn)煙氣中有機工質(zhì)，因此其在電解鋁生產(chǎn)煙氣余熱利用各方面尤其獨特特點。

ORC循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用的影響因素較多，例如：冷凝溫度分子質(zhì)量，和壓力蒸發(fā)的穩(wěn)定性和傳導(dǎo)性，及其環(huán)保性能和安全性能等。真是由于ORC循環(huán)系統(tǒng)的獨特利用價值，已經(jīng)不斷有電解鋁生產(chǎn)企業(yè)開始對ORC循環(huán)系統(tǒng)進行優(yōu)化，其技術(shù)也更加成熟，其必然也會成為今后進行電解鋁煙氣余熱應(yīng)用的一項新興技術(shù)。

4 結(jié)束語

電解鋁生產(chǎn)過程中煙氣的處理與余熱的利用，既可以減少對環(huán)境的污染，也可以提高能源利用率，對于電解鋁企業(yè)的節(jié)能減排具有非常巨大的意義，日益受到人們的關(guān)注。當(dāng)前，電解鋁生產(chǎn)煙氣的處理和余熱利用，還有很多為題亟待解決，還有很大的發(fā)展空間。為此，需要加大電解鋁生產(chǎn)煙氣的處理與利用的研究與創(chuàng)新，以更好的促進能源利用效率，進而提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

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