電解鋁生產煙氣處理與余熱利用技術研究

隨著社會經濟的發展，人們對環境保護越來越重視。使人們深刻意識到了節能減排對于促進經濟發展的重要性。電解鋁產業的能耗高、環境污染大，因此加大對電解鋁產業節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利用，不僅可以更好的提高企業利潤，同時可降低電解鋁生產對環境的污染。

忽然空蕩蕩，公雞們早另換了地方去解決它們的晚餐，村狗也轉身成了田埂上一個踽踽獨行的背影，在離去的途中它曾數度回首，傷感于一場它不曾靠近的歡聚。夜風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閉。

1 電解鋁及其煙氣分析

電解鋁是通過電解反應得到鋁的過程，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，而陰極產生鋁。

電解鋁的生產原理如下所示：

總反應式：2Al

O

+3C(通電)→4Al+3CO

↑

電解鋁生產過程中的廢氣煙氣中含有SO

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

陰極反應：Al+3e

=Al

例2 點P為等腰三角形ABC內的一點，∠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.

國家開放大學基層電大既是一個地方高等學歷繼續教育的主陣地，也是一定區域民眾終身學習的優秀教育場所。尤其是多元融合發展的基層電大分校，通過向社會開放其優質的教學資源與優良的教學設施，為一定區域內的民眾提供豐富的教育產品和學習資源。基層電大分校最大的特色就是直接面向基層社會，也最易接地氣。由于其直接為當地的經濟社會發展培育各方面的人才，因而基層電大的發展與區域經濟社會發展有著密切的關系。在辦學實踐中，基層電大充分利用區域內的社會資源，與企業、行業及區域內甚至域外高校推動合作辦學，把優質教育資源引入本地，惠及大眾，為促進本地經濟社會發展培養了很多的實用性高學歷人才。

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

，會導致酸雨等嚴重污染。電解鋁過程主要為電化學反應，鋁離子在陰極獲得電子，形成單質鋁；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，共同對環境造成污染。

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

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，國家加大了環境保護力度，不僅對電解鋁的產能與設備進行嚴格管控，同時也升級了電解鋁行業污染物排放標準。例如，在2010年發布的《鋁工業污染物排放標準》（GB25465-2010）中，就明確規定了電解鋁生產煙氣中的氟化物、SO

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

2 電解鋁煙氣處理

2.1 生產煙氣的收集

在幼兒教學階段，培養幼兒良好的閱讀習慣對于促進幼兒全面發展，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質量，進而有效培養幼兒良好閱讀習慣。

很多電解鋁生產企業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，這種方法雖然結構簡單，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，繼續對環境造成大量污染。為此，很多企業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溫差，實現煙氣的在煙氣罩內的均勻分布，可有效提高煙氣采集的效率

。

目前，電解鋁生產主要采用雙管排放方法

，實現電解槽煙氣的排放。電解鋁生產過程中所產生的煙氣，通過煙氣主排管道排放到電解槽外部的排煙支管道，并由管道兩側的自動調節設備，對煙氣進行有效調節，實現煙氣管道的有效保護，以及管道內壓力的平衡，可更為有效的進行電解鋁生產煙氣的采集。

在電解鋁生產煙氣的采集過程中，通常使用基于PLC的主控器對生產煙氣排放和采集過程中進行動態調控，實現過程的動態監管，和提高電解鋁生產煙氣的收集效率，避免大量煙氣直接排放到大氣中造成嚴重的空氣污染。在電解鋁生產煙氣采集實踐中，往往因煙氣過高導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構的密封性，以取得更好的煙氣集氣效果，以避免生產煙氣泄露對環境造成污染。

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：2O

+C-4e

=CO

電解鋁煙氣中的除了含有CO、SO

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

2.2 生產煙氣的處理

在完成生產煙氣的收集后，通過一系列處理措施凈化煙氣中的大氣污染物，以避免其對設備的破壞與對環境的污染。一般電解鋁生產煙氣的處理方法采用無水凈化方法，及在干燥的環境中完成對生產煙氣的處理，以避免煙氣處理過程中的資源浪費。電解鋁生產煙氣的無水凈化方法，采用進化設備和吸附劑，吸收電解鋁生產煙氣中的污染物，然后通過除塵器處理生產煙氣中的固體部分后，將凈化的氣體排放到大氣中，實現電解鋁生產煙氣的處理。電解鋁生產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，還需要考慮漏風和阻力。相關研究表明，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。但是實踐應用中，受阻力和漏風等因素影響，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，以避免布袋損壞對煙氣處理效果的影響

。綜合經濟成本和耐高溫因素，一般電解鋁生產企業的煙氣粉塵處理通常使用NOMEX針刺氈方式對生產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，并返回生產系統進行電解。

（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f(x)的大致圖象，結合圖象不難得知，要使關于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y=f(x)的圖象與直線共有五個不同的交點，結合圖形分析不難得出，a的取值范圍是

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

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煙氣吸附劑為氧化鋁，以處理煙氣中的氟化物，其吸附反應原理如下所示：

（1）氟化物的處理

“隔天班”的順利運行，讓重慶乃至西南地區的貨物更快、更便捷地向東“出海”。“選擇傳統的江運模式，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；現在只需57個小時，班列即可直達寧波舟山港。”北侖第一集裝箱碼頭有限公司相關負責人說，“渝甬班列”打響了寧波舟山港的海鐵聯運品牌，“它的開行，拓寬了寧波舟山港在長江經濟帶沿線的海鐵聯運物流網絡，有效聯結云南、貴州、四川等海鐵聯運線路，助推西部地區加快‘走出去’；還通過鐵鐵聯運的方式將中歐班列與渝甬班列有機連接，同步推進長江經濟帶與‘一帶一路’建設在寧波的對接融合。”

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，不僅可以節約能源利用，也可提高企業效益，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煙氣余熱利用的常見方式，也是發展最早的電解鋁生產煙氣的熱利用方法。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過程中的煙氣熱量，用于熱水供應，以替代居民取暖所用地熱。在進入21世紀后，我國也開始加大對電解鋁生產煙氣余熱的應用，其一般被應用于熱水供應中。

需要注意的是，電解鋁生產煙氣余熱利用因受各種因素的影響，導致余熱的利用面較為狹小。一些專家認為利用電解鋁生產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，減少煙氣對環境的影響。在電解鋁生產煙氣余熱的利用過程中，不同企業所處的環境不同，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，需要根據企業所處環境以及企業內部實際情況進行模式優化，而不是死板的將某個模式強加到電解鋁企業中，已實現能源利用最大化

。

主動，就是學生實現成長目標的過程中，制訂目標的主體表現出來的主動性。主動面對目標，主動分解目標，主動實現目標，主動反思解決問題，主動總結經驗。這個過程中的主動性，是目標實現的動力，更是推動目標實現的核心，它表現出我們實現目標的內心需要，是人成長內驅力的表現。

電解鋁生產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，供熱循環泵是保證系統能否達到預期的重要部分，一般考慮設計至少2臺循環泵，且單臺水泵的總流量應能滿足系統110%最大負荷循環水量。同時，循環泵的耐溫能力和承壓能力，需要高于余熱利用系統最高工作溫度和最大工作壓力的10%～20%，以確保系統的安全性與經濟性。

在設計封閉式煙氣余熱循環利用系統時，需要根據實際情況設計循環泵揚程。如果近考慮系統克服阻力損失的揚程計算公式如下所示。

其中，H為循環泵揚程，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，需要根據余熱利用系統的實際應用場所進行計算，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為經驗系數；B為補償器系數，根據所采用的不同補償器采用不同的系數值，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，利用電解鋁生產煙氣余熱進行動力利用是新的發展趨勢。例如，將生產煙氣中的熱能轉換為電能等可重新利用的能量形式等。近年來，各類型生產煙氣余熱的發電技術發展迅速，例如ORC（Organic Rankine Cycle，有機朗肯循環）發電技術就是一種可行的利用低溫生產余熱進行發電的技術。ORC技術在發達國家中的應用較為廣泛，已經擁有較為成熟的應用體系，但是ORC技術在電解鋁生產過程中的應用效率較低，無法與地熱能、風能等新能源的利用相比。為此，ORC技術在電解鋁生產煙氣余熱利用中的應用較少，但是ORC技術科有效篩選適用于電解鋁生產煙氣中有機工質，因此其在電解鋁生產煙氣余熱利用各方面尤其獨特特點。

ORC循環系統應用的影響因素較多，例如：冷凝溫度分子質量，和壓力蒸發的穩定性和傳導性，及其環保性能和安全性能等。真是由于ORC循環系統的獨特利用價值，已經不斷有電解鋁生產企業開始對ORC循環系統進行優化，其技術也更加成熟，其必然也會成為今后進行電解鋁煙氣余熱應用的一項新興技術。

4 結束語

電解鋁生產過程中煙氣的處理與余熱的利用，既可以減少對環境的污染，也可以提高能源利用率，對于電解鋁企業的節能減排具有非常巨大的意義，日益受到人們的關注。當前，電解鋁生產煙氣的處理和余熱利用，還有很多為題亟待解決，還有很大的發展空間。為此，需要加大電解鋁生產煙氣的處理與利用的研究與創新，以更好的促進能源利用效率，進而提高企業經濟效益。

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