趙 毅

（內(nèi)蒙古華云新材料有限公司合金鋁項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古包頭 014046）

0 引言

目前，我國(guó)電解鋁廠所采用的氧化鋁干法吸附凈化技術(shù)可有效凈化回收煙氣中的粉塵與氟化物，但對(duì)煙氣中的SO2沒(méi)有有效的凈化處理。近幾年電解鋁企業(yè)在原有干法凈化工藝基礎(chǔ)上，又采用多種深度凈化技術(shù)對(duì)脫氟除塵后煙氣的含硫成份實(shí)施進(jìn)一步深度處理，有效降低煙氣中SO2的排放值。

1 鋁電解煙氣凈化脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 脫硫技術(shù)應(yīng)用

國(guó)內(nèi)電解煙氣行業(yè)的脫硫技術(shù)主要有以下幾種：鈉堿法脫硫技術(shù)，氨法脫硫技術(shù)，氫氧化鈣半干法和純干法脫硫技術(shù)，石灰石-石膏脫硫等脫硫技術(shù)。

（1）鈉堿法脫硫技術(shù)。堿法脫硫采用NaOH 溶液或Na2CO3溶液進(jìn)行煙氣脫硫，其中采用NaOH 溶液脫硫最為常見(jiàn)。該技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行費(fèi)用低。但NaOH 或Na2CO3與SO2反應(yīng)同時(shí)也會(huì)與CO2反應(yīng)，煙氣中CO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SO2含量。CO2消耗的NaOH 量很高，導(dǎo)致雙堿法脫硫系統(tǒng)鈉堿消耗量大，長(zhǎng)期運(yùn)行成本極高，國(guó)內(nèi)很少采用。

（2）氨法脫硫技術(shù)。氨法脫硫是一種高效、低耗能的濕法脫硫方式，無(wú)二次廢渣、廢水和廢氣污染；可實(shí)現(xiàn)SO2回收價(jià)值的最大化。但缺點(diǎn)在于硫酸銨蒸發(fā)干燥所需設(shè)備復(fù)雜，工藝流程長(zhǎng)、能耗高、投資大，產(chǎn)品銷(xiāo)售受市場(chǎng)局限；另外，煙囪排放煙氣“拖尾”現(xiàn)象嚴(yán)重，目前也很少采用氨法脫硫。

（3）半干法脫硫工藝。利用Ca（OH）2粉或CaO 粉經(jīng)硝化器加水硝化成Ca（OH）2后，在反應(yīng)塔內(nèi)與SO2氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)未經(jīng)處理的含硫熱煙氣進(jìn)入脫硫塔時(shí)，將干燥的粉狀脫硫劑加入脫硫塔內(nèi)，再利用水霧化后的精細(xì)液滴與其接觸，在氣液接觸過(guò)程中，煙氣的酸性成分（SO2等）很快與堿性液滴反應(yīng)，同時(shí)水分被迅速蒸發(fā)。脫硫后產(chǎn)物脫硫灰主要成分是CaSO4和CaSO3，可在水泥廠使用，該技術(shù)正逐漸成熟，但是運(yùn)行成本較高。

（4）石灰石-石膏脫硫技術(shù)。石灰石-石膏法脫硫是目前最普遍采用的濕法脫硫技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫效果高，更適用于大型鍋爐系統(tǒng)脫硫，廣泛應(yīng)用于電廠、鋼鐵等行業(yè)的煙氣脫硫，近年來(lái)逐漸應(yīng)用于鋁電解煙氣對(duì)SO2深度治理。

1.2 污染物排放監(jiān)測(cè)情況

我國(guó)為了提高環(huán)境質(zhì)量，頒布了《國(guó)控重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)控項(xiàng)目污染源監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)端建設(shè)規(guī)范》，對(duì)電解鋁企業(yè)安裝了在線監(jiān)測(cè)裝置，連續(xù)實(shí)時(shí)對(duì)企業(yè)污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)排口的顆粒物、氟化物濃度完全符合我國(guó)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是SO2濃度超過(guò)《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25465—2010）修改單中對(duì)SO2排放限值的規(guī)定，表明電解鋁廠需要采取進(jìn)一步的工藝技術(shù)改造，對(duì)SO2進(jìn)行深度處理，滿(mǎn)足國(guó)家環(huán)保要求。

2 鋁電解煙氣改造方案

2.1 改造工藝選擇

本方案中的對(duì)象，為年產(chǎn)50 萬(wàn)噸原鋁液的大型電解鋁企業(yè)，并有大型自備電廠，電廠與電解鋁廠距離近，具有天然的便利條件。電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，因此該電解鋁企業(yè)在脫硫工藝也采用了石灰石-石膏濕法技術(shù)，依托電廠的脫硫系統(tǒng)漿液制備系統(tǒng)，將電廠的石灰石漿液通過(guò)罐車(chē)運(yùn)送到電解鋁脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)漿液池內(nèi)，再通過(guò)漿液輸送泵打入吸收塔中。煙氣與自上而下噴淋的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，其中的酸性氧化物SO2和其他污染物HF 等被吸收，煙氣得以充分凈化；吸收SO2后的漿液反應(yīng)生成CaSO3，通過(guò)就地強(qiáng)制氧化、結(jié)晶生成CaSO4·2H2O，經(jīng)脫水后得到副產(chǎn)品石膏，最終實(shí)現(xiàn)含硫煙氣的綜合治理。

正常狀態(tài)脫硫工藝流程：電廠石灰石漿液池→罐車(chē)→凈化脫硫漿液池→吸收塔→凈化石膏漿液池→石膏脫水。

事故狀態(tài)脫硫工藝流程：凈化脫硫漿液池→吸收塔→事故漿液池→事故減除→凈化脫硫漿液池。

電解煙氣正常狀態(tài)工藝流程：電解槽→凈化除塵器→引風(fēng)機(jī)→吸收塔（新）→塔頂直排煙囪（新）。

電解煙氣事故狀態(tài)工藝流程：電解槽→凈化除塵器→引風(fēng)機(jī)→原混凝土煙囪。

2.2 改造內(nèi)容

目前該廠建設(shè)布局為，在兩棟電解廠房中間原有兩套氧化鋁干法凈化吸附系統(tǒng)，出口與引風(fēng)機(jī)進(jìn)口之間分別串聯(lián)新建設(shè)一套石灰石-石膏濕法凈化脫硫裝置，包括石灰石漿液存儲(chǔ)、輸送系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏漿液排出系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。主要新建設(shè)備設(shè)施有石灰石漿液池、事故漿液池、脫硫吸收塔（帶塔頂直排煙囪）、石膏漿液池、漿液泵、工藝水泵、排煙風(fēng)機(jī)等。對(duì)原有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增壓改造，脫硫吸收塔與煙囪一體化設(shè)計(jì)，原有混凝土大煙囪停用作為旁路，兩套脫硫系統(tǒng)共用一套漿液池、事故池等共用部分。

在吸收塔中，煙氣會(huì)與噴入的石灰石漿液進(jìn)行混合，煙氣中的SO2會(huì)與CaCO3與氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫之后，煙氣再通過(guò)除霧器將液滴有效去除，通過(guò)煙囪排入大氣。吸收SO2后的石膏漿液通過(guò)管道排入電廠進(jìn)行集中脫水及廢水凈化處理，最終反應(yīng)產(chǎn)物主要是石膏。在循環(huán)利用吸收漿液的過(guò)程中，吸收劑利用率相對(duì)較高，在脫硫期間還能夠?qū)煔庵械姆蹓m進(jìn)行有效去除。因電解煙氣通過(guò)了一定的凈化，污染成分比較少，最終石膏品質(zhì)較高，具有一定的商業(yè)價(jià)值。

2.3 主要技術(shù)指標(biāo)

該電解鋁廠經(jīng)煙氣凈化濕法脫硫改造，穩(wěn)定運(yùn)行3 個(gè)月后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)相符。此公司在使用濕法凈化裝置的過(guò)程中，煙氣處理能力與處理指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)具有較高的優(yōu)勢(shì)，比如脫硫率與脫氟率均高于98%。通過(guò)濕法凈化處理之后，出口煙氣SO2濃度不高于30 mg/m3，氟化物濃度不高于0.01 mg/m3，煙塵濃度不高于2 mg/m3。

3 脫硫系統(tǒng)改造投入與預(yù)期效益

首先，該電解鋁廠原有兩套脫氟凈化系統(tǒng)改造增加了兩套濕法脫硫凈化裝置，工程建設(shè)投資為0.7 億元，原凈化后煙氣進(jìn)入脫硫裝置后，氟化物、顆粒物、SO2進(jìn)一步降低，具體再減排量約為：

氟化物平均減排量，8 760×2×（0.43-0.02）×2 750 000/109=19.8 噸/年；

顆粒物平均減排量，8 760×2×（5.26-1.2）×2 750 000/109=196 噸/年；

SO2平均減排量，8 760×2×（150.5-25）×2 750 000/109=6047 t。

石灰石—石膏法濕法脫硫凈化方法能夠?qū)O2進(jìn)行有效去除，彌補(bǔ)了干法凈化吸附工藝對(duì)SO2脫除效果差的不足。鋁電解企業(yè)通過(guò)對(duì)煙氣污染物深度治理技術(shù)應(yīng)用，不但能夠提升清潔生產(chǎn)水平，而且極大減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展。

4 改進(jìn)方向

在電解廠房新增兩套全套濕法脫硫裝置，雖然兩套共用公共系統(tǒng)，但石灰石漿液還需通過(guò)罐車(chē)從電廠運(yùn)送到電解鋁廠，流程相對(duì)復(fù)雜。因該企業(yè)有大型自備電廠，而且與電解鋁廠距離近，因此該電解鋁企業(yè)正在考慮下一步依托電廠的脫硫系統(tǒng)漿液制備系統(tǒng)進(jìn)行管網(wǎng)改造，將石灰石漿液從電廠通過(guò)管道輸送到電解鋁脫硫系統(tǒng)吸收塔中反應(yīng)，吸收SO2后的石膏漿液通過(guò)管道送入電廠進(jìn)行集中脫水及廢水凈化處理。這樣電解鋁廠凈化脫硫系統(tǒng)減少公用部分設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行成本。該方案的實(shí)施，將進(jìn)一步優(yōu)化電解脫硫工藝流程，減少了脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本，提升企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益。

在進(jìn)行改造的過(guò)程中，改造現(xiàn)場(chǎng)由于受到強(qiáng)磁場(chǎng)的影響，焊接難度很大，因此，焊接質(zhì)量也是改造成功與否的重要因素之一。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過(guò)程中，為了提高環(huán)境質(zhì)量，鋁電解廠在發(fā)展過(guò)程中需要借鑒其他行業(yè)有效降低SO2的技術(shù)措施，使鋁電解煙氣中污染物排放量進(jìn)一步降低，實(shí)現(xiàn)鋁電解行業(yè)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。