王 冉，韓 棟

（新疆農(nóng)六師碳素有限公司 設(shè)備技術(shù)科，新疆 五家渠 831300）

炭素廠陽(yáng)極焙燒爐生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)散發(fā)含有氟化物(摻入殘極的情況下)、瀝青煙、粉塵、SO2以及苯并芘等有害物質(zhì)，按照《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(修改單)(GB25465-2010)、《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2-2007)及工業(yè)和信息化部發(fā)布的《鋁行業(yè)準(zhǔn)入條件》(2012 年修訂)的要求，必須對(duì)炭素焙燒爐煙氣加以治理。

目前，國(guó)家先后出臺(tái)了《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染物防治“十二五”規(guī)劃》、以及《京津冀及周邊地區(qū)2017 年大氣污染防治工作方案(2+26)》、《環(huán)境保護(hù)稅法》等一系列的環(huán)保法律法規(guī)，部分省份出臺(tái)了更加嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。因此，開發(fā)行之有效的工藝，凈化焙燒煙氣，使其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的達(dá)標(biāo)排放勢(shì)在必行。

因而合理的選擇陽(yáng)極煙氣凈化技術(shù)，防治含有害物質(zhì)的煙氣的排放污染，對(duì)碳素廠技術(shù)改造及新建焙燒生產(chǎn)線至關(guān)重要。采用焙燒煙氣凈化處理方法能夠有效的降低碳素生產(chǎn)中所造成的環(huán)境污染。目前碳素行業(yè)主要使用的焙燒煙氣凈化方法包括電捕焦油器凈化法、氧化鋁吸附干法凈化、堿液濕洗滌凈化法等。其中大多數(shù)碳素工業(yè)企業(yè)采用的凈化方式是氧化鋁吸附干法凈化。

1 焙燒煙氣凈化方法

1.1 電捕焦油器凈化法

電捕焦油器凈化法是一種最簡(jiǎn)單的煙氣凈化方法，其流程也最簡(jiǎn)單。這種方法可以凈化煙氣中的粉塵與瀝青煙，其凈化效率高達(dá)90%。然而電捕焦油器凈化法無(wú)法對(duì)煙氣中的氣態(tài)氟化物起到凈化作用。

1.2 氧化鋁吸附干法凈化

氧化鋁吸附干法凈化的凈化流程也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。這種方法的原理是利用氧化鋁對(duì)煙氣中瀝青煙與氟的吸附功能，再使用布袋除塵器進(jìn)行過(guò)濾分離。氧化鋁吸附干法凈化主要以鋁電解生產(chǎn)中的原料氧化鋁作為吸附劑，對(duì)煙氣中包括氟化物、瀝青焦油等在內(nèi)的有害成分進(jìn)行吸附。氧化鋁吸附干法凈化所回收的物料能夠完全返回至電解槽進(jìn)行再利用，因此不存在二次污染的問(wèn)題。

2 電捕焦油器凈化法與氧化鋁吸附干法凈化的結(jié)合

這種方法的工藝流程如下：

高溫?zé)煔鈴谋簾隣t出口釋放出來(lái)后，先經(jīng)過(guò)全蒸式冷卻塔，使高溫?zé)煔鉁囟认陆?。?dāng)煙氣的溫度下降至90℃時(shí)，煙氣中的大多數(shù)氣態(tài)焦油被冷凝，形成液態(tài)焦油。通過(guò)這種方式使電阻比降低，提高煙氣的凈化效率。煙氣進(jìn)入反應(yīng)器后，將新添加的氧化鋁與之充分的接觸，這樣煙氣中的瀝青焦油、氟化物就被吸附到了氧化鋁的表面上。最后吸附著焦油、氟化物的氧化鋁會(huì)隨著剩余的煙氣進(jìn)入到袋式除塵器，在其中進(jìn)行氣固分離。

煙氣在凈化后，從主排煙風(fēng)機(jī)排放至空氣中。分離出來(lái)的一部分氧化鋁被循環(huán)使用，另外一部分氧化鋁則在氣力提升機(jī)與風(fēng)動(dòng)溜槽的共同作用下被轉(zhuǎn)送至氟化鹽的料倉(cāng)，根據(jù)回收再利用的原則由槽罐車運(yùn)送到電解車間，在鋁工業(yè)的生產(chǎn)中繼續(xù)使用。

3 焙燒煙氣凈化方法對(duì)于碳素企業(yè)的重要性與意義

炭素制品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，主要有瀝青煙、SO2、含炭粉塵、固體廢渣、含粉塵含焦油的廢水、噪聲等。焙燒煙氣凈化方法是控制污染物中氟化物排放的有效途徑，可以有效的減少氟化物對(duì)環(huán)境造成的污染。焙燒煙氣凈化方法加快了粉塵的清除速度，有效的節(jié)省了凈化的時(shí)間，同時(shí)減少了生產(chǎn)中有害的化學(xué)污染物的排放，避免了污染物對(duì)環(huán)境造成的極大污染。焙燒煙氣凈化方法通過(guò)對(duì)污染物的回收再利用，在降低污染的同時(shí)，使資源得到了充分的利用。

隨著焙燒凈化技術(shù)的進(jìn)步，凈化過(guò)程中，煙氣中的顆粒物、瀝青煙、氟化物、SO2的排放濃度均低于我國(guó)規(guī)定的空氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，使污染物的排放指標(biāo)得到了進(jìn)一步的降低。這種結(jié)合方法的整體運(yùn)行效果十分穩(wěn)定，使鋁工業(yè)企業(yè)的污染物排放量低于國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。由于該系統(tǒng)的密封性與控制精度的有效提高，為焙燒爐的穩(wěn)定運(yùn)作提供了更為有利的條件。同時(shí)，保證了焙燒爐爐室內(nèi)的溫度控制程序能夠根據(jù)事前預(yù)設(shè)的曲線自動(dòng)運(yùn)作，使成品的質(zhì)量得到較大提高。

4 碳素焙燒車間干法凈化面臨的問(wèn)題與解決方法

現(xiàn)有的干法控制多為手動(dòng)閥門調(diào)控，操作人員需手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度，首先焙燒車間排出煙氣是存在不穩(wěn)定的變化因素，其次手動(dòng)調(diào)整難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，再者干法新鮮料在管道與溜槽內(nèi)也時(shí)常出現(xiàn)斷流堵塞現(xiàn)象，都會(huì)造成環(huán)保數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定與超限。本文內(nèi)容介紹通過(guò)PLC 與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門相結(jié)合實(shí)現(xiàn)干法凈化自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，確保穩(wěn)定給料，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，在煙氣含量變換的的情況下快速有效的調(diào)節(jié)，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)。

（1）干法凈化自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)包含新鮮倉(cāng)下增加定量給料機(jī)運(yùn)行控制；新鮮料入口下料閥堵料調(diào)節(jié)，氧化鋁粉料流監(jiān)測(cè)，投新鮮氧化鋁粉累加計(jì)量，氧化鋁粉新鮮倉(cāng)料位監(jiān)測(cè)，干法凈化設(shè)備故障監(jiān)測(cè)。

圖1 定量給料機(jī)

（2）新鮮倉(cāng)調(diào)節(jié)：上位系統(tǒng)根據(jù)環(huán)保數(shù)據(jù)要求設(shè)置二氧化硫目標(biāo)值，顆粒物超限值，新鮮倉(cāng)投放量上限，下限值。

（3）系統(tǒng)可根據(jù)焙燒車間煙氣含量值變化時(shí)自動(dòng)調(diào)試控制當(dāng)顆粒物低于顆粒物超限值時(shí)，新鮮倉(cāng)料投放量，根據(jù)二氧化硫目標(biāo)值與當(dāng)前煙氣二氧化硫測(cè)量值執(zhí)行PID 自動(dòng)調(diào)整；在干法凈化的控制過(guò)程中，連續(xù)控制系統(tǒng)的理想PID 控制規(guī)律為：

式中，Kp——比例增益；

Tt——積分時(shí)間常數(shù)；

TD——微分時(shí)間常數(shù)；

u（t）——PID 控制器的輸出閥門開度信號(hào)；

e（t）——SO2 給定值r（t）與測(cè)量值之差。

自動(dòng)運(yùn)行條件為，新鮮倉(cāng)定量給料機(jī)遠(yuǎn)程控制，無(wú)故障報(bào)警且允許運(yùn)行；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥無(wú)故障；煙氣采集通訊正常。

新鮮倉(cāng)定量給料機(jī)設(shè)置投放量上限，下限；當(dāng)回饋超過(guò)上限時(shí)，新鮮倉(cāng)投放量不再增加，當(dāng)新鮮倉(cāng)回饋低于投放量下限時(shí)，新鮮倉(cāng)投放量不再減少。

圖2 上位機(jī)工藝監(jiān)控

（4）各調(diào)節(jié)閥門通過(guò)配方方式控制：可設(shè)置多組閥門調(diào)控配方。

所有電動(dòng)閥門均在配方中，可以在干法凈化系統(tǒng)中預(yù)設(shè)閥門配方，通過(guò)切換配方達(dá)到一鍵切換流程的功能。

調(diào)節(jié)閥在就地時(shí)干法凈化系統(tǒng)可以讀取當(dāng)前閥門開度?？梢酝ㄟ^(guò)配方界面中的按鈕達(dá)到一鍵導(dǎo)入當(dāng)前狀態(tài)下的閥門參數(shù)；既是就地調(diào)節(jié)完閥門，重新導(dǎo)入當(dāng)前狀態(tài)，不需要在界面輸入當(dāng)前值。

（5）防堵料控制機(jī)制。

由于氧化鋁粉容易在閥門處堆積，所以系統(tǒng)新鮮料入口閥在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，每半個(gè)小時(shí)完全打開一個(gè)閥門5 秒，此后回歸原開關(guān)大小，然后執(zhí)行下一個(gè)閥門，直到所有閥門均執(zhí)行一次。保證所有閥門不堵料。

5 結(jié)論

綜上所述，炭素生產(chǎn)中存在著大量的可變因素，同時(shí)煙氣的凈化方法也在不斷的進(jìn)步。我國(guó)對(duì)鋁工業(yè)的煙氣凈化還有進(jìn)一步的發(fā)展空間，需要不斷的深入研究與探索。電捕焦油器凈化法與氧化鋁吸附干法凈化的有機(jī)結(jié)合，彌補(bǔ)了單獨(dú)使用電捕焦油器凈化法或氧化鋁吸附干法凈化的不足，PLC 與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)合使煙氣中的氟化物等污染物得到了更好的凈化，使碳素企業(yè)實(shí)現(xiàn)了污染物排放量的達(dá)標(biāo)。同時(shí)這種凈化方法有效的提高了煙氣的凈化效率，節(jié)省了大量的凈化時(shí)間，為企業(yè)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。