鋁冶煉煙氣凈化余熱利用技術(shù)的探討

張發(fā)寶

（中國鋁業(yè)青海分公司，青海 西寧 810101）

在進(jìn)行鋁冶煉的生產(chǎn)過程當(dāng)中，主要的溶質(zhì)是冰晶石和氧化鋁融溶質(zhì)，主要的電極是碳素材料。在冶煉的過程當(dāng)中，陰極會逐漸生產(chǎn)出液態(tài)的金屬鋁，而在陽極上則產(chǎn)生二氧化碳為主的氣體，同時還會散發(fā)出以氟化物為主的污染物。陽極和陰極生產(chǎn)出來的污染氣體通稱為冶煉煙氣，它彌漫在冶煉車間的內(nèi)部使得整個車間的勞動條件逐漸惡化，并影響到作業(yè)人員的身體健康以及整個生產(chǎn)過程的效率。如果這些冶煉煙氣擴(kuò)散到廠房周圍，那么周圍的大氣環(huán)境也會受到污染，所以企業(yè)必須要將冶煉的煙氣進(jìn)行回收治理再進(jìn)行排放。

用于處理鋁冶煉煙氣的工藝方法有多種，目前使用頻率較高的主要是干法凈化方式，該方法的主要原理是用新鮮的氧化鋁吸附煙氣當(dāng)中的有害物質(zhì)，通過除塵布袋進(jìn)行過濾之后，再將低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣排入到大氣當(dāng)中。因?yàn)槟壳按蟛糠譄煔鈨艋倪^程都過于追求凈化以及物料的回收效果，所以對于高溫?zé)煔猱?dāng)中攜帶的熱能的回收過程并沒有給予足夠的重視，使得煙氣當(dāng)中的大部分熱能被浪費(fèi)。

一、國內(nèi)鋁冶煉煙氣治理存在的問題

從目前收集到的數(shù)據(jù)來看，鋁冶煉過程當(dāng)中存在的問題，主要有煙氣溫度高，風(fēng)量大，成分復(fù)雜以及處于不同生產(chǎn)槽之間的特征存在較大的差別等等。再加上生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的部分粉塵的性質(zhì)，相對特殊，它們的比重較輕，比面積相對較大，而粉塵顆粒又相對較細(xì)使得它們在空氣當(dāng)中彌漫時具有較高的粘性。目前國內(nèi)大部分的鋁冶煉企業(yè)在煙氣治理方面進(jìn)行了長時間大規(guī)模的研究，以及實(shí)驗(yàn)最終研究出形式多樣的方法，但是總體的煙氣凈化效果仍然不能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。而且有部分企業(yè)在進(jìn)行煙氣凈化的過程當(dāng)中，主要追求經(jīng)濟(jì)效益，所以在煙氣凈化方面，沒有一套完整的系統(tǒng)。有部分企業(yè)即便有屬于自身的煙氣凈化系統(tǒng)，但也會由于前期的資金投入不足，使該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中存在各種各樣的漏洞。目前大多數(shù)企業(yè)現(xiàn)有的凈化系統(tǒng)達(dá)到的凈化指數(shù)仍然不能滿足國家規(guī)定的指標(biāo)而在對電解質(zhì)系列的設(shè)備進(jìn)行改造之后，也由于沒有對凈化系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造，使得煙氣余熱的利用系統(tǒng)缺失。

對某企業(yè)容量為2t的鋁冶煉燃燒系統(tǒng)進(jìn)行測試，結(jié)果顯示，熔鋁爐爐頂出口煙氣溫度為1060℃。在投入鋁錠量為460kg/h，成品鋁粉量為452kg/h時，熔鋁爐爐頂排出煙氣的流量達(dá)1072m3/h，煙氣帶走的熱量比例高達(dá)67%，占熱損失的82%，造成熔鋁爐能量大量損失，鋁粉生產(chǎn)能耗高。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)鋁冶煉的綜合能耗高于國外約8%～10%，產(chǎn)品的綜合成品率卻低約10%。因此，提高鋁冶煉過程的熱效率，提高鑄件質(zhì)量和成品率，節(jié)約能源資源，已顯得十分迫切和重要，這也是企業(yè)降本增效，增強(qiáng)企業(yè)競爭力的重要手段。從技術(shù)上看，高溫育人利用技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，一些成功的案例也表明鋁冶煉煙氣治理的經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，但是潛力巨大的中低溫余熱利用技術(shù)尚需進(jìn)一步發(fā)展。此外，由于信息傳播渠道及企業(yè)缺乏資金等問題，制約了鋁冶煉煙凈化余熱技術(shù)的大量推廣。

二、煙氣減排的途徑

（一）優(yōu)化凈化裝備的過濾及吸附效果

從功能方面對進(jìn)化工藝流程進(jìn)行分析，它主要包括機(jī)器吸附反應(yīng)，氣固分離，載氟氧化鋁輸送以及機(jī)械排風(fēng)這5個內(nèi)容。經(jīng)過凈化之后的煙氣由排煙機(jī)抽送到煙囪之后就會直接排入到大氣環(huán)境當(dāng)中，該凈化工藝稱為干法凈化技術(shù)。它的主要原理是使用某種固體物質(zhì)吸附另一種氣體物質(zhì)之后完成整個凈化過程，其中能夠起到吸附作用的物質(zhì)稱為吸附劑，而被吸附的物質(zhì)則稱為吸附質(zhì)。

（二）采用砂狀氧化鋁為吸附劑

其中經(jīng)常作為吸附劑的物質(zhì)主要是砂狀氧化鋁，當(dāng)然除了砂狀氧化鋁之外，氧化鋁還有一種粉狀氧化鋁的類型，這兩種氧化鋁之間的差別主要是比面積的大小不同，而比面積的大小對于氧化鋁的溶解性能之間存在較大的影響，也會對一氧化碳的吸附效率產(chǎn)生作用。

三、鋁冶煉的煙氣凈化工藝

（一）工藝流程

鋁冶煉煙氣凈化工藝方法主要是從干法凈化工藝從流程上進(jìn)行分析，其主要包括集氣煙道、吸附反應(yīng)器、氣固分離系統(tǒng)、氧化鋁輸送和機(jī)械排風(fēng)這5個內(nèi)容。

（二）煙氣特征

從煙氣特征進(jìn)行分析，它會根據(jù)槽型的不同，生產(chǎn)出完全不同性質(zhì)的煙氣，除此之外，不同的地區(qū)，不同的工藝流程，不同的操作手段以及不同的原材料，都會對最終的煙氣特征產(chǎn)生較大的影響。

（三）鋁冶煉煙氣余熱的利用

一般情況下，鋁冶煉產(chǎn)生的煙氣都會由導(dǎo)煙管引入到鍋爐當(dāng)中進(jìn)行一個交換，一直到溫度降到150度之后，才會進(jìn)入到主煙道與氧化鋁進(jìn)行吸附反應(yīng)，最后在凈化結(jié)束之后通過煙囪進(jìn)行排放。一般情況下鍋爐的結(jié)構(gòu)都十分緊湊，它們的熱工制度很穩(wěn)定，能夠保證煙氣出口的溫度保持在150度以下，并滿足除煙器的要求。

四、結(jié)語

通過上文的分析，我們可以總結(jié)出鋁冶煉行業(yè)從整體的解情況進(jìn)行分析，它的環(huán)保水平以及節(jié)能水平仍然處于較低的狀態(tài)，如果政府不能給予鋁冶煉的企業(yè)優(yōu)惠的電價，那么企業(yè)在進(jìn)行與產(chǎn)品演練的過程當(dāng)中，將會出現(xiàn)生產(chǎn)虧本的情況。再加上整個鋁冶煉生產(chǎn)過程具有較高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，如果企業(yè)按照各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，那么企業(yè)的鋁冶煉過程就必須停產(chǎn)，因?yàn)橐霛M足較高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)就需要投入較大的資金成本。對于推動整個鋁冶煉行業(yè)來說，煙氣凈化與熱利用系統(tǒng)的大幅度推廣對于行業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義，它能夠從技術(shù)上對目前鋁也仍存在的各種問題進(jìn)行有效的解決。但是從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行分析，要想使得該系統(tǒng)得到大幅度的推廣使用，應(yīng)該開發(fā)其它更加具有經(jīng)濟(jì)效益并適用于不同用戶要求的技術(shù)。