論電解煙氣凈化效率問題

魏寶冰

（山東南山鋁業股份有限公司，山東 龍口 265700）

1 凈化工藝原理

電解鋁煙氣凈化方法分濕法凈化、干法凈化兩種。濕法凈化回收采用清水洗滌、堿水洗滌、海水洗滌等，但由于水溶解氟化氫后變為氫氟酸，最容易腐蝕設備，相比濕法凈化，干法凈化易于控制、流程簡單、環境好、操作容易，而且干法凈化回收過程中產生的二次污染小、凈化效果好[1]。濕法凈化回收系統已逐漸不適應環保的要求，而趨于被淘汰。

干法凈化就是以某種固體物質吸附另一種氣體物質所完成的凈化過程。HF分子具有較大極性、偶極矩，表面活性高，容易被吸附劑吸附。鋁電解含氟煙氣的干法凈化是使用電解鋁生產用的Al2O3，作為吸附劑吸附煙氣中的HF等大氣污染物來完成對煙氣的凈化。

2 物料對吸附效率影響

自70年代以來，世界各國廣泛采用大型中間下料預焙槽和干法煙氣凈化技術，同時槽型的改變對電解槽的供料方式產生了較大的變革，現在大多數鋁廠采用濃相輸送氧化鋁的技術。氧化鋁按照物理特性，可將其分成砂型、中間型和粉型三種。氧化鋁根據焙燒狀況的不同，各結晶構造的比例也不一樣，一般為γ型與α型及少量的中間型。其中γ-Al2O3晶體表面疏松，比表面活性大，電解溶解速度較快，砂型氧化鋁中γ-Al2O3含量較高，利于吸附反應進行，而且砂型氧化鋁具有較好的流動性，能滿足電解生產需求，因此被行業廣泛采用。

3 煙氣溫度對凈化效率影響

再有氧化鋁對氟化氫氣體的吸附能力受溫度影響較大，這也是都比較認同的一點，同樣高溫對于布袋也會形成損害，縮短布袋使用壽命，影響排放效果，有研究指出當煙溫低于115℃時，吸附能力強，當煙溫高于135℃時，吸附能力降低[2]，針對這一問題，不少公司采用地下煙管來降低煙氣溫度。

4 除塵器單元負壓

因為引風機吸力作用，每個除塵器單元內部壓力均為負壓，當然每個除塵器單元的負壓會存在稍許差別，不會完全一模一樣，但是當除塵器負壓相差較大時要引起重視，因為除塵器單元負壓相差較大，會造成過濾風量不均衡，一套系統中處理風量有大有小，形成了除塵器單元間處理HF氣體量的差別，這也是造成污染物排放超標的一方面原因。

5 新鮮氧化鋁物料在每個除塵器單元的均衡分配

除塵單元新鮮氧化鋁均衡分配與除塵單元負壓道理是一樣的，旨在保證整個凈化系統的均衡性。

布袋除塵器由多個小除塵單元組成，原則上講，我們要將新鮮氧化鋁均勻的分配到每個單元，以保證吸附反應充分性，但是實際生產中往往存在有的單元過量加入，有的單元欠加入，這樣最終導致凈化系統平衡破壞，污染物超標排放，針對這一問題，我們可以通過均衡物料流通口徑、均衡風壓、均衡氣體流量等措施來有效解決。

與此同時，物料分配較少的除塵器單元除了物料含氟量較高吸附效果差外，還存在物料粘性大在風動溜槽中流動性差（可通過測量安息角定義流動性），物料在電解槽中溶解性差造成電解槽中氧化鋁濃度低發生效應等不良后果。

6 煙氣中參與吸附反應的新鮮氧化鋁濃度

電解煙氣凈化系統中，新鮮氧化鋁的投放量要根據噸鋁單耗來控制，因此投放的新鮮氧化鋁是固定的，煙氣中新鮮氧化鋁的氣固比基本保持在14mg/m3左右。但往往實際運行效果卻不大理想，氧化鋁吸附氟化氫要受到煙氣流速、物料與煙氣接觸時間、煙氣溫度等因素干擾，因此想要盡可能的提高凈化效率，要通過改變這些因素來進行解決，其次還可通過加入循環料提高氣固比的方式來提高吸附效率。

7 設備優化

圖1 逆向二段煙氣干法凈化簡易原理圖

逆向二段煙氣干法凈化技術，主要原理是采用載氟氧化鋁與初始煙氣進行第一段吸附反應，在距離載氟氧化鋁投料點一定距離內，設置新鮮氧化鋁投料點，進行吸附第一段吸附反應后剩余的HF氣體，此為第二段吸附反應，通過除塵器進行氣固分離，一部分輸送至載氟料倉供電解使用，一部分進行循環吸附。

吸附反應時氧化鋁物料周圍的氣膜對吸附反應起到了阻礙作用，物料的投料方向應與煙氣方向相切或相向，形成速度梯度，從而破壞掉物料周圍的氣膜，使物料與煙氣充分接觸。

8 凈化系統工藝參數設置

布袋通常情況下理解的作用是過濾粉塵，與參與吸附反應無相關關系，所有的吸附反應均是在反應器內完成。其實不然，過濾時，在過濾布袋上會產生粉塵層，粉塵層可以進一步過濾氧化鋁物料，減少細小物料透過布袋逃逸，還可通過布袋外側附著的粉塵層吸附FH，從而達到雙重凈化的目的，煙氣在入口煙道處風速很大，到達除塵器單元時，在龐大的過濾面積下風速驟減，煙氣透過布袋時與物料混合時間延長，此時吸附反應最為充分，因此布袋外層的粉塵層對吸附反應極為重要，切勿清灰時太徹底，導致布袋外側沒有粉塵層保護，未經徹底吸附的煙氣直接透過布袋排出。有研究表明，在除塵器腔體內吸附氟化氫的量不及粉塵層吸附量的1%。

合理調整凈化系統運行參數尤為重要，實際生產中要依據情況合理調整布袋清灰間隔、清灰壓力、風機負荷，讓凈化系統達到一個更加優化的參數設置。

9 結論

Al2O3對HF氣體的吸附受到物料、煙氣溫度、設備、凈化系統參數設置的影響，本文綜合提出了提高煙氣凈化效率的方案措施，對降低氟鹽單耗，有害氣體回收利用有著積極作用。希望對凈化系統的設計者和操作者提供參考。