論電解煙氣凈化效率問題

魏寶冰

（山東南山鋁業(yè)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?yōu)闅浞幔钊菀赘g設(shè)備，相比濕法凈化，干法凈化易于控制、流程簡單、環(huán)境好、操作容易，而且干法凈化回收過程中產(chǎn)生的二次污染小、凈化效果好[1]。濕法凈化回收系統(tǒng)已逐漸不適應(yīng)環(huán)保的要求，而趨于被淘汰。

干法凈化就是以某種固體物質(zhì)吸附另一種氣體物質(zhì)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(chǎn)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(yù)焙槽和干法煙氣凈化技術(shù)，同時槽型的改變對電解槽的供料方式產(chǎn)生了較大的變革，現(xiàn)在大多數(shù)鋁廠采用濃相輸送氧化鋁的技術(shù)。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(jù)焙燒狀況的不同，各結(jié)晶構(gòu)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(yīng)進(jìn)行，而且砂型氧化鋁具有較好的流動性，能滿足電解生產(chǎn)需求，因此被行業(yè)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(rèn)同的一點(diǎn)，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(dāng)煙溫低于115℃時，吸附能力強(qiáng)，當(dāng)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(fù)壓

因?yàn)橐L(fēng)機(jī)吸力作用，每個除塵器單元內(nèi)部壓力均為負(fù)壓，當(dāng)然每個除塵器單元的負(fù)壓會存在稍許差別，不會完全一模一樣，但是當(dāng)除塵器負(fù)壓相差較大時要引起重視，因?yàn)槌龎m器單元負(fù)壓相差較大，會造成過濾風(fēng)量不均衡，一套系統(tǒng)中處理風(fēng)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(biāo)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(fù)壓道理是一樣的，旨在保證整個凈化系統(tǒng)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(yīng)充分性，但是實(shí)際生產(chǎn)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(dǎo)致凈化系統(tǒng)平衡破壞，污染物超標(biāo)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(fēng)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(fēng)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(fā)生效應(yīng)等不良后果。

6 煙氣中參與吸附反應(yīng)的新鮮氧化鋁濃度

電解煙氣凈化系統(tǒng)中，新鮮氧化鋁的投放量要根據(jù)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(shí)際運(yùn)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(jìn)行解決，其次還可通過加入循環(huán)料提高氣固比的方式來提高吸附效率。

7 設(shè)備優(yōu)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(shù)，主要原理是采用載氟氧化鋁與初始煙氣進(jìn)行第一段吸附反應(yīng)，在距離載氟氧化鋁投料點(diǎn)一定距離內(nèi)，設(shè)置新鮮氧化鋁投料點(diǎn)，進(jìn)行吸附第一段吸附反應(yīng)后剩余的HF氣體，此為第二段吸附反應(yīng)，通過除塵器進(jìn)行氣固分離，一部分輸送至載氟料倉供電解使用，一部分進(jìn)行循環(huán)吸附。

吸附反應(yīng)時氧化鋁物料周圍的氣膜對吸附反應(yīng)起到了阻礙作用，物料的投料方向應(yīng)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(tǒng)工藝參數(shù)設(shè)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(yīng)無相關(guān)關(guān)系，所有的吸附反應(yīng)均是在反應(yīng)器內(nèi)完成。其實(shí)不然，過濾時，在過濾布袋上會產(chǎn)生粉塵層，粉塵層可以進(jìn)一步過濾氧化鋁物料，減少細(xì)小物料透過布袋逃逸，還可通過布袋外側(cè)附著的粉塵層吸附FH，從而達(dá)到雙重凈化的目的，煙氣在入口煙道處風(fēng)速很大，到達(dá)除塵器單元時，在龐大的過濾面積下風(fēng)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(yīng)最為充分，因此布袋外層的粉塵層對吸附反應(yīng)極為重要，切勿清灰時太徹底，導(dǎo)致布袋外側(cè)沒有粉塵層保護(hù)，未經(jīng)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(nèi)吸附氟化氫的量不及粉塵層吸附量的1%。

合理調(diào)整凈化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)尤為重要，實(shí)際生產(chǎn)中要依據(jù)情況合理調(diào)整布袋清灰間隔、清灰壓力、風(fēng)機(jī)負(fù)荷，讓凈化系統(tǒng)達(dá)到一個更加優(yōu)化的參數(shù)設(shè)置。

9 結(jié)論

Al2O3對HF氣體的吸附受到物料、煙氣溫度、設(shè)備、凈化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)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(tǒng)的設(shè)計(jì)者和操作者提供參考。