新型電解鋁煙氣凈化系統

摘要：二十一世紀以來，我國電解鋁的生產得到突飛猛進發展，電解鋁廠遍及全國大部分省份，近年來大多數廠家停止了上個世紀五十年代以來的自焙槽生產改用預焙槽進行生產、并向大型預焙槽電解發展，這有效的改進了鋁電解生產的技術指標，提高了生產效率。

關鍵詞：凈化系統；電解；氧化鋁

中圖分類號：TF821文獻標識碼：A文章編號：1674-7712 （2014） 08-0000-01

本論文結合以前的工程實例進一步說明新型電解鋁生產煙氣凈化系統（小區域分散凈化）在工程中的應用，并已在160KA、240KA系列電解生產線上成功實施。本系統適用于所有預焙陽極鋁電解槽，不論是新建廠還是改造的大小槽型。小區域分散式凈化系統都具有投資省、運行成本低（每噸鋁環保耗電100kwh以下）管理方便等優點，各項排放指標均完全達到或優于國家環保局規定的標準。

一、鋁電解煙氣特征

鋁冶煉生產是以氧化鋁為原料，氟化鹽為熔劑，炭素材料作導體，采用電解法制取金屬鋁的生產過程。主要設備是電解槽。預焙陽極鋁電解槽在生產過程中主要產生氟化物等有害物，其中每生產1噸鋁產生氟化物16-25kg，粉塵40-60 kg，二氧化硫10-15 kg，因此，是一個對大氣污染較嚴重的生產工藝，而采用煙氣干法凈化措施，（1噸鋁排煙量為90000-140000m3）采用氧化鋁吸附煙氣中的氟化氫，凈化煙氣中的有害物，達到國家環保排放標準，減少對周圍環境和居民的污染，氟化氫排放量可控制在1.0kg以下，可見，鋁電解槽的煙氣治理在鋁廠中顯得至關重要。

二、工程實例

（一）設計參數

（1）年產量：年產鋁錠1.6萬噸；（2）電解槽：160KA預焙槽40臺；（3）電解槽排列方式：單排橫向；（4）設計排煙量：單臺3000M3/h；（5）電解槽集氣方式：火眼集氣；（6）煙氣含氟量：16.8kg/t-Al；（7）煙氣含塵量：45kg/t-Al；（8）環保檢測達二級國家標準。（GB16297-1996）。

（二）設計范圍

從氧化鋁儲倉到電解槽火眼集氣，主要由氧化鋁存儲系統、提料系統、供料輸送系統、排煙凈化系統和電控系統五個系統組成。

（三）工藝流程

氧化鋁運輸到現場，裝入含篩料斗，提升至氧化鋁儲料倉，通過料倉下料口進入氧化鋁輸送溜槽，用流化風機為動力自動將氧化鋁送到各個電解槽上部料箱，料箱中氧化鋁原料供鋁電解生產使用，部分進入吸附反應器。鋁電解煙氣采用火眼集氣罩收集，通過吸附反應器，進行吸附反應，反應后的煙氣及吸附后的載氟氧化鋁進入凈化除塵器，在除塵器中氣固分離，過濾后的干凈空氣由引風機、煙囪排除。除塵器中收集下來的載氟氧化鋁進入輸送溜槽，返回電解槽使用，這就完成了一個周期，再進行下一個循環。

（四）主要設備及特點

（1）料倉。在廠房相應位置設日用料倉一個，通過氣力提升機，把新鮮氧化鋁從倉庫提升到高位料倉中；（2）氧化鋁超濃相輸送系統。主要由風動溜槽、平衡管和閥門組成，動力源是離心風機，結構組成簡單，它具有投資省，自動化程度高，物料在全密封狀態下運行，無環境污染，適應性廣，耗能低，僅是傳統壓縮力的百分之一，可應用于任何粉料狀物料中、長距離輸送；（3）火眼集氣裝置。該裝置設在火眼上方，容易拆卸，不影響更換陽極。用于收集火眼排出的煙氣，有很好的集氣效果且結構簡單，造價低。它的主要作用是降低凈化系統總排煙量，可達到傳統集中凈化的煙氣量的1/5，降低系統的一次性投資和運行費用；（4）氟反應器。設在電解槽料箱底部。從火眼集氣裝置收集的煙氣通過反應器和新鮮氧化鋁進行吸附反應，達到除氟效果；特點是阻力低，吸附效果好，維護簡單，使用壽命長；（5）氣固分離器（布袋除塵器）。該裝置進口接電解槽支煙管，出口接主煙管，下部接超濃相輸送溜槽；其特點是：每臺電解槽配一個氣固分離器，便于維護、管理?；厥盏妮d氟氧化鋁不返料，直接進入供料溜槽，減少了返料系統的投資；（6）自動控制系統。此系統是煙氣凈化和氧化鋁超濃相輸送系統的核心，將所有設備納入自動控制系統之中，全部數據和故障報警信息通過網絡系統發送到各工作站點，實現遠程控制和無人值守運行。

（五）經濟指標

運行成本及效益計算

（1）運行成本計算（160KA，40臺預焙槽）。

1）2臺引風機年運行費用=90kw/臺×2臺×24小時×365天×0.32元/KW#8226;H=504576元≈50.46萬元/年

2）每噸鋁增加成本=504576元/16000T/年產量=31.536元

（2）減少氧化鋁原料損失的費用及氟的回收是有效益的，完全可以充減運行費用，僅此氟的回收一項計算如下：（每噸鋁回收氟10-15Kg/T#8226;AI）

1）氟的回收經濟價值=10 Kg/T#8226;AI回收×16000T#8226;AI/年產量×6000元/T#8226;氟鹽÷1000 Kg=96萬元

2）減少氧化鋁的損失及本方案系統有效的減少操作人員也是有效益的，由于效益運行，從此使環保進入正常生產過程實現了社會效益及經濟效益雙盈。

三、結束語

本系統采用干法氧化鋁吸附除氟，布袋式凈化器除塵，同時采用先進的計算機控制技術對清灰操作、料位和監測進行準確控制，實現在線適時監測和控制，操作十分簡便有效；凈化器安裝有結構特殊的布袋和煙氣收集器，能大幅度減少流體阻力，從而大幅減少引風機功率達到了降低能耗的目的；吸附反應裝置安裝有特殊的有源氟反應器使得氟吸附反應能夠快速、充分、有效的進行；載氟氧化鋁經過凈化器分離后通過溜槽立即回到了電解槽參加電解反應，循環路程和時間都極短，大幅減少了載氟氧化鋁在輸送過程中的破損率和氟二次析出率。以上特點使得分散凈化方式有效地克服了傳統集中凈化方式的各種缺陷，達到了運行穩定可靠、凈化效果顯著并降低運行成本的目的。

參考文獻：

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