再生鋁熔煉煙氣除塵脫硫系統改造研究

齊輝,李鋼,丁甦

（1.沈陽廣播電視大學，遼寧 沈陽 110003；2.中國石油天然氣股份有限公司遼寧沈陽銷售分公司，遼寧 沈陽 110015 ；3.四川道遠環保設備有限公司，四川 成都 610225）

1 概述

近幾年，我國再生鋁工業發展加快，特別是產量規模與生產規模方面，在再生有色金屬中位居榜首，使其在鋁工業中的重要性逐漸突顯出來。然而，在再生鋁工業長期發展的過程中，其不協調性問題也愈加明顯，環境意識薄弱且環境保護工作嚴重滯后，對行業本身的全面可持續發展帶來了負面的影響。

隨著治理環境污染已經到了攻堅階段，目前我國在環境保護方面給予了高度重視，而且相關部門在管理再生鋁工業環境方面的力度明顯加強，很多對環境污染程度嚴重的再生鋁企業都已經停業或者是被淘汰。由此可見，在再生鋁行業未來發展的過程中，環境競爭將成為主要的競爭內容，如果無法解決環境問題，就必然會影響企業的生存與發展，所以必須要形成正確地認知。

2 再生鋁廢氣分類與主要成分闡釋

2.1 再生鋁廢氣分類

綜合考慮國家環境保護部門規定要求，可以對工業廢氣進行有效地分類，集中表現在含顆粒性廢氣和含氣態性廢氣兩方面。但因為再生鋁行業所需原材料十分復雜，所以在實際生產的過程中，會同時形成不低于兩種類型的廢氣，不僅存在含顆粒性廢氣，同時還有含氣態性廢氣。在這種情況下，治理廢氣的過程中，一定要對廢氣中有害氣體以及粉塵影響外界環境的程度加以綜合考慮與分析。

2.2 廢氣主要成分

再生鋁行業原料來源的渠道不同、受污染程度不同、廢料品種不同、添加劑成分不同、選用燃料不同、采用的熔煉技術不同，因此，廢氣中的有害污染物也不同。有以下幾種：（1）顆粒狀廢物。這些廢物主要是在熔煉的過程中產生一些金屬氧化物和非金屬氧化物，如：Ca、Zn、Al、Fe、Mg、Na、K的氯化物和氧化物，還有大量碳粒狀灰份等，以上這些成分構成了塵。（2）氣體污染物廢氣的主要成分。再生鋁行業普遍存在以下氣體污染物廢氣，SO2、CO2、CO、NOX、HF、HCl、碳氫化合物，還會有一些易揮發的金屬氧化物或者揮發的金屬，還可能會有氯氣等，當然并不是這些成分都有害，但其中的大多數成分會對外界環境產生較大的影響，有些可能會危及操作人員的生命安全。

3 設計思路

（1）設計除塵脫硫煙氣流程：鋁熔煉爐煙氣出口→水冷式多管旋風除塵器→布袋除塵器→引風機→旋流板脫硫吸收塔→煙囪。（2）脫硫工藝采用鈉鈣雙堿法：通過塔內吸收，塔外氧化的方式，將煙氣中的SO2最終轉化成石膏排放。（3）脫硫系統設置煙氣旁路，脫硫裝置在任何情況下都不會影響鋁熔煉爐的正常、安全運行。（4）在設計點下，均按脫硫效率≥85%，煙塵濃度＜50mg/Nm3進行設計，從而保證凈煙氣中污染物的達標排放。

4 鋁熔煉爐除塵系統方案設計

4.1 鋁熔煉爐除塵的難點

（1）煙氣溫度高；鋁熔煉爐在爐況正常的情況下，與加料口的野風混合，其煙氣的溫度不超過200℃；一旦加料缺乏及時性，那么空爐、棚料或者是打爐，其瞬間的煙氣溫度就會驟然升高，并且超過300℃，直接增加了氣體輸送與干法除塵的難度。

（2）粉塵過多；微粉的比例大，而且大部分微粉都不親水。鋁熔煉爐原始煙氣（不計高溫膨脹，不計野風）的含塵量為10～16g/Nm3。

（3）煙氣含有酸性氧化物及氟化物；在焦炭燃燒的過程中，會產生SO2、CO2和NOX，這些都溶于水，呈現酸性。如果用干法除塵，可直接排空；如果用濕法除塵，水呈現的酸性會腐蝕設備，對人也有危害，還容易污染水質和農作物。

4.2 鋁熔煉爐除塵器的選擇

（1）冷卻器的合理選擇。一般情況下，除塵器都不具備耐高溫的性能，即使其除塵方式耐高溫，若始終處于高溫條件下運行，那么設備使用的時間也會減少。在這種情況下，在顆粒除塵器不設置冷卻器的基礎上，其他所有的除塵方式都應當加設冷卻器。由此可見，冷卻器的選擇十分關鍵。（2）根據地區、資金的不同選擇除塵器。因不同地區對鋁熔煉爐的排放標準不同，要選擇合適的除塵方式，資金充裕的時候，可以選擇除塵效率高、一次投資大，同時運行成本低的除塵方式。（3）選用鋁熔煉爐除塵器一定要有前瞻性。人們對環境的要求越來越高，在選擇鋁熔煉爐除塵方式時，一定要有超前的意識，一定要用發展的眼光做設備的選擇。（4）多種除塵結合或多級除塵。現有的除塵方式，很難利用一種方式就達到排放的要求，因此，可以選擇多種除塵方式相結合或者多級除塵的形式。

4.3 鋁熔煉爐煙氣降溫

在以上分析對比的基礎上，要想實現除塵效率的優化發展，從根本上消除二次污染，在系統中就要借助布袋除塵器，將其作為主體，并形成二級除塵。其中，第一級是多管水冷除塵模式，而第二級則是脈沖清灰布袋除塵模式。在此方案中，主要內容具體體現在以下幾個方面：通過熔煉爐所產生的煙氣與抄灰機廢氣會在混合以后進入到多管水冷除塵器內部，使得出口溫度降低，使得大顆粒得以消除并燃炭，利用布袋除塵器對細微顆粒進行收集，通過風機進入到旋流板脫硫吸收塔，由脫硫塔上部煙囪放空。

在袋式除塵器應用之前，在將多管水冷旋風除塵器增設其中以后，當含塵氣體攜帶火星通過進氣口進入到旋風除塵器以后，氣流就會從直線運動轉變為圓周運動狀態，而且旋轉氣流中的大部分含塵氣體也會順著除塵器的內壁以螺旋形的狀態向下流動，一般情況下，這種現象被稱之為外旋氣流。在整個過程中，含塵氣體則會在實際旋轉的過程中形成離心力，并且將密度超過氣體的粉塵離子以及火星向除塵器壁面甩去。如果這兩者和除塵器壁面相互接觸，那么火星就會隨之熄滅并成為灰塵，其慣性力也會隨之消失，只能夠依靠重力與向下動量沿著壁面下落，并向排灰管內部進入，隨后得以排出。

5 脈沖袋式除塵器方案選擇

5.1 鋁熔煉爐除塵的凈化方式

目前絕大多數采用脈沖袋式除塵器，技術也已較成熟。其主要優點有：可離線（在線）清灰，反吹氣流阻力低、脈沖清灰效果好，高架式，灰倉錐角大，不易積灰搭拱。對布袋外部煙塵的吸附，需借助反吹壓縮空氣的方式完成清灰的工作。而在清灰周期期間，特別是調試方面，應采取定時設定的方式完成壓差的監控作業，并實時加以調整，以保證清灰周期能夠與除塵器積灰的速度保持一致。在實際清灰的時候，能夠對離線清灰模式加以運用，具體指的就是分室輪流清灰的同時，要關閉清灰室離線清灰閥，并將上部分負壓源切斷處理，確保布袋機可以受自重力作用影響，下落到倉底灰倉當中。而在完成清灰以后，即可將離線清灰閥開啟。這樣一來，此室就會處于凈化的狀態，而下一室則處于清灰的狀態。

5.2 選擇脈沖袋式除塵器注意要點

選擇適合鋁熔煉爐煙氣治理的脈沖袋式除塵器必須注意以下主要幾點：（1）清灰能力強、設備阻力低：正常的設備阻力（低于1500Pa）。

（2）除塵器控制應對現代程控器加以利用，借助手動、定時以及壓差三種不同的控制手段，以保證全面且系統化地控制除塵器的脈沖閥、離線閥以及卸灰閥等。

5.3 脈沖清灰袋式除塵器工作的基本原理闡釋

袋式除塵器也就是過濾式除塵器，具體指的就是對由纖維編制的袋式過濾元件加以合理運用，用于含塵氣體顆粒物捕捉的一種除塵裝置。在實際工作的過程中，會涉及到慣性、碰撞、擴散、靜電等諸多因素內容，所以實際的除塵效率將與篩濾效應存在緊密的聯系。在含塵氣體被引入袋式除塵器的進口以后，會在煙氣分配裝置的作用下向濾袋內部均勻分配。而在含塵氣體經由濾袋的過程中，粉塵就會在濾袋外側被吸附，隨后被凈化的氣體則會在濾袋內部排放出來。在濾袋吸附粉塵達到特定厚度的情況下，厚度阻力會上升至定值，此時電脈沖閥會隨之開啟，將空氣噴出，并經由濾袋出口位置的文丘里噴嘴，由上至下與排出氣體方向相反的方向被吹入到濾袋內部，使得吸附于濾袋外表面的粉塵隨之清落，并進入到下方灰斗當中，在排料閥的作用下排出粉塵。

6 結語

雖然再生鋁行業因在節能方面的優勢而具有很大的經濟價值，但十九大已明確提出治理環境污染已經到了攻堅階段，環境保護方面不解決，不管具有多大的經濟價值都不會有廣闊的發展前景。因此做好再生鋁熔煉煙氣除塵脫硫改造和技術更新、根據地區氣候環境的不同用發展的眼光選擇除塵器、科學的設計除塵工藝、研發新型凈化除雜技術，是再生鋁行業可持續健康發展的重要技術支撐。