文_賴鼎東 福建龍凈環(huán)保股份有限公司 福建龍凈脫硫脫硝工程有限公司

鋁用陽極以瀝青作為粘合劑，按照一定配方與煅后焦制成生制品，焙燒后用于鋁電解生產(chǎn)。在焙燒預(yù)熱過程中，粘結(jié)劑瀝青從生制品中析出生成揮發(fā)分進(jìn)入焙燒爐火道進(jìn)行燃燒。在焙燒過程中還會散發(fā)大量其他有害氣體，其中主要的特征污染物有SO2、NOX、HF、粉塵等。目前，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用的凈化方法有電捕集法、吸附法、堿吸收濕法，以及相關(guān)的組合工藝。

為了實現(xiàn)焙燒爐煙氣達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，龍凈環(huán)保開發(fā)了一種基于循環(huán)流化床的ASC煙氣干式超凈技術(shù)，該技術(shù)成功地應(yīng)用于山東兗礦鋁用陽極有限公司82kt/a陽極生產(chǎn)系統(tǒng)的煙氣凈化系統(tǒng)升級改造， 于2018年1月開始正式使用，連續(xù)穩(wěn)定運行至今。通過一年多的生產(chǎn)實踐運行和實際檢測數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，污染物的排放指標(biāo)可達(dá)到超低排放要求。

1 ASC煙氣干式超凈技術(shù)設(shè)計參數(shù)

ASC煙氣干式超凈技術(shù)應(yīng)用于山東兗礦鋁用陽極有限公司82kt/a陽極生產(chǎn)系統(tǒng)的煙氣凈化系統(tǒng)升級改造項目的設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 ASC煙氣干式超凈技術(shù)設(shè)計參數(shù)

SO2濃度 mg/Nm3 300～800瀝青煙 mg/Nm3 50粉塵濃度 mg/Nm3 100 NOx濃度 mg/Nm3 ≤100

2 ASC煙氣干式超凈技術(shù)工藝流程

來自焙燒爐煙氣經(jīng)現(xiàn)有煙氣凈化系統(tǒng)（噴淋塔+電捕焦油器已停用，僅作為煙氣通道）后經(jīng)進(jìn)口煙道從底部進(jìn)入吸收塔，在此處高溫?zé)煔馀c加入的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，在這一區(qū)域主要完成吸收劑與HCl、HF的反應(yīng)，然后煙氣通過吸收塔下部的文丘里管的加速，進(jìn)入循環(huán)流化床體，吸收劑、脫硝劑、循環(huán)物料在循環(huán)流化床里。氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成絮狀物向下返回，而絮狀物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑落速度高達(dá)單顆粒滑落速度的數(shù)十倍。這樣循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機制，極大地強化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率、脫硝率提供了根本的保證。瀝青煙在經(jīng)過高密度床層時幾乎完全被吸附脫除。

脫硫、脫硝及脫除焦油后的含塵煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行氣固分離，除塵后的凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機排往煙囪排放。

3 ASC煙氣干式超凈技術(shù)的特點

3.1 在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)SO2、NOX、焦油的同步高效脫除

焙燒爐出來的高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔，利用高湍動的物料床層，加上噴水降溫創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件，使物料床層中高活性的消石灰顆粒與煙氣中的SO2充分接觸，并快速完成中和反應(yīng)，脫硫效率高。另外，通過加入脫硝劑，將煙氣中不溶于水的NO氧化成可溶于水的NO2，NO2溶于水后被床層中的消石灰顆粒吸收脫除。由于噴水降溫的工況下，煙氣中的焦油基本都以固態(tài)或液態(tài)的形式存在，在煙氣穿過吸收塔中的物料床層時，焦油顆粒被物料床層中具有大比表面積的顆粒所吸附包裹脫除，煙氣中的焦油基本被完全脫除。

基于以上原理，在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)SO2、NOX、焦油的同步高效脫除。經(jīng)過吸收塔處理后，凈化系統(tǒng)出口的實測數(shù)據(jù)：SO2濃度一般為20～35mg/Nm3，NOX濃度一般為30～50mg/Nm3，焦油濃度基本檢測不到。

3.2 不受焙燒爐移爐工況的影響

由于焙燒爐的工藝特點，焙燒爐在一個火焰周期結(jié)束后需進(jìn)行一次移爐操作。在移爐過程中存在煙氣量、煙氣壓力、煙氣溫度呈周期性變化的特點，見圖2、圖3。

（1）圖2為一次移爐操作時，焙燒爐出口煙道煙氣壓力（紫色曲線）變化約700～1000Pa。為了應(yīng)對移爐操作時的工況變化，ASC煙氣干式超凈技術(shù)設(shè)置清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)進(jìn)入吸收塔的煙氣量及煙氣壓力的變化自動調(diào)整循環(huán)煙氣量，以平衡移爐時的工況波動，保證吸收塔床層壓降穩(wěn)定（橙色曲線），確保裝置的正常穩(wěn)定運行。

（2）圖3為移爐操作時，焙燒爐出口煙氣溫度（紫色曲線）、吸收塔入口煙氣溫度（橙色曲線）、吸收塔出口煙氣溫度（藍(lán)色曲線）變化情況。移爐前煙氣溫度達(dá)到最高，移爐后煙氣溫度迅速降低并達(dá)到最低點，之后隨著焙燒的進(jìn)行溫度逐漸升高。移爐前后的溫度差值可達(dá)30℃。為了適應(yīng)移爐前后的溫度變化，ASC干式超凈技術(shù)通過對吸收塔出口的煙氣溫度進(jìn)行監(jiān)測，并通過智能溫度控制回路及時調(diào)整噴入吸收塔的水量。在保證系統(tǒng)正常運行所需的溫度窗口，又能避免噴水量過多，避免對后續(xù)布袋除塵器的影響。

3.3 布袋除塵器技術(shù)

焙燒煙氣的粉塵多為細(xì)顆粒，通過循環(huán)流化床反應(yīng)塔的噴水混合凝并后，煙氣中PM1等亞微米級的細(xì)顆粒幾乎都絮凝為數(shù)十微米的粗顆粒，且流化床脫硫塔頂及出口等的穩(wěn)流特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證這些絮凝后的顆粒不易被破壞而更有利于被后級布袋除塵器的過濾；經(jīng)過后級的超濾布袋除塵器除塵后，凈化系統(tǒng)出口的實測數(shù)據(jù)煙塵濃度為1～2mg/Nm3。

4 ASC干式超凈系統(tǒng)運行監(jiān)測結(jié)果

山東兗礦鋁用陽極有限公司對焙燒爐系統(tǒng)的煙氣排放進(jìn)行實時在線監(jiān)測并上傳當(dāng)?shù)丨h(huán)保局。從2018年2月2日～2月3日的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)（表2）可以看出，煙氣中煙塵排放濃度低于5mg/Nm3，SO2的排放濃度低于35 mg/Nm3，NOX的排放濃度低于50mg/Nm3，均達(dá)到超低排放指標(biāo)。

表2 環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù) （單位：mg/Nm3）

5 結(jié)語

ASC煙氣干式超凈技術(shù)為焙燒爐煙氣凈化提供了新思路，通過一套裝置同步達(dá)到SO2、NOX、HF、焦油、粉塵等污染物的脫除，具有系統(tǒng)凈化效率高、無二次污染、系統(tǒng)簡單、自動化控制水平高、運行可靠等特點。陽極焙燒爐煙氣ASC干式超凈技術(shù)的成功，為陽極焙燒爐煙氣超凈排放提供了成熟可靠的新技術(shù)，具有廣闊的推廣前景。