電解煙氣凈化脫硫系統簡介關鍵分析

崔毅

北京鋁能清新環境技術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，工業電解法以一氧化鋁熔體為電解質，以碳素材料為電極發生電解反應，并在陰極上析出液態金屬鋁，在陽極上產生煙氣和氟化物。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，另外包含瀝青揮發物和粉塵。電解工業產生的電解煙氣，不僅會使工作環境變得極為惡劣，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環境造成很大的危害。

在節能環保、綠色可持續發展的理念下，必須加強對電解產業煙氣排放量的控制。對于電解鋁產業而言，鋁廠的污染會對工廠的生產人員、周圍的居民身體健康以及周圍環境構成很大的威脅，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胞都會受到影響，大量的氟化物進入腸胃道和血液之中，沉積在骨骼之中，影響人體骨骼發展，導致骨骼異常。此外，二氧化碳、全氟乙烷等氣體還會引起溫室反應，極大地影響生態環境的可持續發展。為控制產能消耗、減少對人體和周圍環境的破壞，必須對電解煙氣進行治理凈化，在達標后才能排放。

2 工藝描述

根據電解鋁的配置，每一個電解系列由四個通道和三個區域組成，每一個區域的電解車間中間配置一套電解煙氣凈化系統，一共配置三套煙氣脫硫系統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、氟化氫反應而產生石膏、冰晶石等，然后這些物質還能重新返回到電解倉中生產使用。濕法煙氣脫硫技術中常用的是石灰石-石膏法脫硫工藝，將石灰漿液作為吸附劑進行脫硫除塵，該吸附劑和煙氣中的二氧化硫反應產生亞硫酸鈣，并經過氧化生成硫酸鈣、石膏。脫硫吸收系統由煙氣系統、脫硫劑制備系統、脫硫吸收系統、副產物處理系統組成。其中煙氣系統由包含煙道、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中，對于經過脫硫達標的煙氣可直接通過吸收塔煙囪排入到大氣中。脫硫劑制備系統由石灰石粉倉、石灰石漿液制備箱和輸送系統構成，石灰石粉倉使用的是鋼結構，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送到脫硫塔中。脫硫吸收系統由脫硫塔入口系統、循環噴淋系統和脫水除霧、攪拌系統構成。煙氣在進入煙氣系統后到達脫硫塔的入口處，該位置設置降溫噴淋設備，該裝置的作用是通過霧化來增加傳質的表面積，延長煙氣在脫硫塔內的時間，從而使脫硫效果更好。脫水除霧系統的作用是分離煙氣中的液體和粉塵，攪拌系統的作用是將亞硫酸鹽氧化成為硫酸鹽石膏，再經過泵送入到副產品處置系統中。副產品處置系統由氧化系統、石膏排出泵和石膏水力旋流器石膏堆放場、濾液池等構成，脫硫液在經過循環使用后期主要成分為亞硫酸鹽，該液體在經過重新氧化后成為硫酸鈣，然后經過排出泵排出成為石膏漿固體。經過脫水處理的石膏固體的含水率應低于10%，且對其經過脫水處理后送入到石膏庫中存儲。漿液排放和回收系統由事故漿液箱、事故漿液泵等組成，一旦脫硫塔出現故障，漿液循環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。工藝水系統由工藝水箱、工藝水泵、除霧器沖洗水泵和工藝水管道等構成，為保持脫硫系統的水平衡，必須能及時對脫硫系統補水。

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生氟氧化鋁，氟氧化鋁可直接返回到電解槽中重復使用。該方法主要適合用在預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、氨法等進行回收，并用來制作氟化鈉、冰晶石等產品?？紤]到水溶解氟化氫會產生氫氟酸從而對設備造成腐蝕，國內一般使用堿法凈化。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，環境比較友好，且在回收時產生的二次污染少，凈化效果更好，因此干法凈化回收系統已經逐漸替代了濕法凈化系統。

干法凈化的原理是，以某種固體物質吸附另外一種氣體物質來完成凈化，該吸附固體物質叫做吸附劑。在電解鋁工業制鋁中，鋁電解煙氣的干法凈化吸附劑為電解鋁生產用的氧化鋁物質，該物質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吸附，其中化學吸附為主，吸附的結果在氧化鋁表層，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、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，利用袋式除塵器實現該物質與煙氣的分離，分離以后的氧化鋁一部分可作為循環吸附劑繼續使用，另外一部分可輸送到電解倉重新電解使用。

4 結語

綜上所述，本文對鋁電解行業電解煙氣的治理凈化系統進行了研究分析，對于煙氣中二氧化硫的凈化處理一般使用濕法脫硫技術，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，應結合具體凈化治理要求，充分考慮物料、煙氣溫度、設備等因素合理設置凈化處理系統的參數，提高對有害氣體治理和回收的效率。