淺談電解鋁中的煙氣凈化余熱利用技術

段呈璽，劉 穎，楊 娟

（青海西部水電有限公司，青海 民和 810800）

在能源領域中，電解鋁是重要且常見的一種能源，該能源若想要得到長期的發展，就必須更深入地研究能源生產過程中的節能技術，提高能源利用率。下面，筆者結合參與工作的實際經驗，對相關方面的內容展開論述。希望通過本文的論述，能夠為參與相關工作的技術人員提供有價值的參考。

1 電解鋁生產造成的污染現狀

現階段我國工業領域中，大部分電解鋁生產企業都采用了大型預焙槽或干法凈化這兩種技術方式。在電解鋁的生產過程中，會產生大量的污染物，包括固體污染物、液體污染物及氣體污染物。具體來說，固體污染物主要是廢內襯等固體材料；液體污染物主要是符合生活污水標準的液態物質；而氣體污染物主要是指生產過程中產生的無機氟化物、SO2等氣體。同時，在對含有鋁的溶液進行分解、凈化的過程中，還會產生粉塵等廢氣污染源，對空氣、環境造成一定的破壞。粉塵中一般含有Fe、Si、Ca、Pt等元素；且這些粉塵的直徑一般都在5μm的范圍內。根據我國相關部門調差的電解鋁生產報告數據顯示，我國企業生產電解鋁過程中排放出的粉塵，其密度通常在35mg/m3左右，與我國相關部門規定的5mg/m3相比，是其6倍左右，屬于嚴重超標的范疇。目前我國電解鋁生產企業中采用的生產方式及相關技術，仍需進行進一步的改善，技術應用水平有待提高。

2 常見的煙氣凈化方法

2.1 強化凈化設備的吸附及過濾功能

實際上，在電解鋁生產企業的運行過程中，煙氣凈化過程與電解鋁生產過程有著同等重要的地位，對電解鋁生產中產生的煙氣進行凈化處理，是一項非常復雜的流程，主要包括5個環節。首先，將電解鋁生產過程中產生的所有氣體收集起來；其次，將氣體中的粉塵顆粒吸附到裝置上；再者，將氣體與固體進行分離處理，并分別收集起來；之后，將得到的氧化鋁運輸帶制定的地點；最后，利用相關機械設備進行排風處理[1]。值得一提的是，在使用袋式除塵器收集氣體的過程中，收集作業完成后，操作人員通常會使用風力運輸槽，將混有大量粉塵的氧化鋁混合物輸送到運輸車上，之后再利用排煙機，將通過凈化處理后的煙氣直接排放到大氣中。上述流程就是干法凈化技術的應用過程，

換言之，利用某種固態物質來清除某種氣體，就是干法凈化技術的應用原理，是在有針對性選擇的情況下將一些指定的雜質有效清除。在電解鋁的生產過程中采用干法凈化技術，通常會使用到吸附能力比較強的某種物質，這種物質被稱作吸附劑，而被其吸附的物質被人們叫做吸附質。電解鋁生產過程中產生的有毒、有害物質及粉塵等污染物，就是需要被有效處理的物質，這也是煙氣凈化的關鍵部分。

一般情況下，在應用干法凈化技術的應用過程中，其主要是結合布袋除塵器的結構采取的優化處理方案。首先，在對煙氣進行凈化過濾的過程中，一定要考慮到布袋可能被損壞的情況。因此，布袋材質一定要選擇具有一定耐磨性的材料，且其具有耐高溫的特質。其次，在對煙氣進行凈化的過程中，一定要考慮溫度變化產生的影響。通常情況下，當溫度高于200℃時，就要采取相應的措施對溫度進行控制。技術人員一般會采取水冷法，在合適位置安裝散熱裝置[2]。此外，工作人員應定期對過濾袋進行清理，保證干法凈化過程中的工作環境，確保最終的除塵效果。需要注意的是，對于煙氣凈化過程中的過濾面積及氣流速度，一定要結合實際的情況進行優化，最好將風速控制在2m/s～4m/s的范圍內。

2.2 使用砂狀氧化鋁作為吸附劑

在電解鋁生產過程中，砂狀氧化鋁是一種常見的吸附劑。實際上，在氧化鋁溶解的過程中，會受到氧化鋁質量及其表面積的影響，使氧化鋁的溶解能力發生改變；同時，氧化鋁質量及其表面積也會對混合物中的CO、SO2等有毒氣體的吸水效果產生一定的影響。因此，在電解鋁生產過程中，為了使污染物的排放情況符合國家標準，通常會在污染物處理過程中使用砂狀氧化鋁作為吸附劑，確保最終的吸附效果。

3 電解鋁中的煙氣凈化余熱利用技術

3.1 案例分析

以青海地區某水電公司為例，在其進行電解鋁生產的過程中，擁有比較完善的電解鋁煙氣凈化系統，該系統主要由兩個過濾室構成，分別位于公司的中部及西部；同時，這兩個過濾室中都設有20個反吹氣缸，并安裝在過濾室的上方位置。

由于青海地區位于我國的高海拔嚴寒地帶，每年的十月份到次年的四月份之間，室外的環境溫度一般都在零攝氏度以下。

因此，為了確保氣缸能夠在這種環境下正常運行，公司通常會采用加設防護罩的方式，對這四十個反吹氣缸進行保溫，使其溫度能夠控制工作狀態條件下。值得一提的是，在每一層防護罩中，都會配一根加熱棒，功率一般為2kW，在一整天24小時內保持持續的加熱，保障氣缸作業環境的溫度。經過相關人員的計算，該水電公司每年消耗的電能能夠達到320000kW。

3.2 電解鋁煙氣能源利用方案的設計

實際上，電解鋁生產過程中產生的煙氣，一般含有非常高的溫度，煙氣本身含有大量的熱能。但是，隨著煙氣的收集、輸送及吸附等流程的進行，這些能量會漸漸消失，造成能源的浪費。因此，若能將煙氣中含有的能量進行有效的利用，利用這些能量對氣缸進行加溫，必定會提高公司的能源利用率，降低公司的能源使用成本，使公司能夠獲得更多的經濟效益，也能夠促進公司的發展及建設。鑒于此，針對該公司電解鋁生產的實際情況，在設計電解鋁煙氣余熱使用方案的過程中，決定利用履帶室上方平整的特點，結合熱空氣向上流動的物理運動原理，在其上方建設一個彩鋼簡易房，使其將反吹氣缸全部覆蓋在內。

3.3 電解鋁煙氣余熱利用方案的實施情況分析

電解鋁煙氣余熱利用方案的實施主要包括以下內容：首先，企業安排施工人員將原先安裝在氣缸外面的防護罩進行拆除，將所有的加熱棒都進行回收，并利用煙氣余熱進行加熱作業，不再使用加熱棒進行加熱。根據企業的相關人員進行統計，這一方案的實施，相比之前每年能夠為公司節省25萬元人民幣的用電成本。其次，在彩鋼簡易房建成后，原來的防護罩被拆除，氣缸的維修及養護空間大大增加，維修、養護工作的效率大大提升，技術人員能夠更快速、更有效地開展相關工作，為電解鋁的順利生產奠定了良好的基礎。最后，采用彩鋼簡易房覆蓋氣缸這一方案，不僅能夠將煙氣余熱進行合理的利用，還符合我國倡導的節能減排的相關理念，為電解鋁生產企業的可持續發展提供新的發展路徑。

4 結論

電解鋁生產企業必須在其生產過程中使用各種有效的煙氣凈化技術和余熱利用技術，避免電解鋁生產對環境造成的污染、杜絕能源的浪費，使企業能夠可持續發展，為能源領域的發展奠定良好的基礎。