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        電解煙氣凈化脫硫系統(tǒng)簡介關鍵分析

        2021-11-24 22:53:18崔毅
        商品與質(zhì)量 2021年10期
        關鍵詞:煙氣系統(tǒng)

        崔毅

        北京鋁能清新環(huán)境技術有限公司蘭州分公司 甘肅蘭州 730000

        1 對電解煙氣治理的必要性

        以電解鋁為例,工業(yè)電解法以一氧化鋁熔體為電解質(zhì),以碳素材料為電極發(fā)生電解反應,并在陰極上析出液態(tài)金屬鋁,在陽極上產(chǎn)生煙氣和氟化物。電解煙氣中含有大量的二氧化碳、一氧化碳和二氧化硫氣體,另外包含瀝青揮發(fā)物和粉塵。電解工業(yè)產(chǎn)生的電解煙氣,不僅會使工作環(huán)境變得極為惡劣,極大地影響操作人員的身體健康,而且這些沒有被凈化完全的煙氣排放到大氣中還會對生態(tài)環(huán)境造成很大的危害。

        在節(jié)能環(huán)保、綠色可持續(xù)發(fā)展的理念下,必須加強對電解產(chǎn)業(yè)煙氣排放量的控制。對于電解鋁產(chǎn)業(yè)而言,鋁廠的污染會對工廠的生產(chǎn)人員、周圍的居民身體健康以及周圍環(huán)境構成很大的威脅,或尤其是毒性氟化物粉塵,一旦被人體吸入如同吸入氟化氫氣體,人體中所有器官和細胞都會受到影響,大量的氟化物進入腸胃道和血液之中,沉積在骨骼之中,影響人體骨骼發(fā)展,導致骨骼異常。此外,二氧化碳、全氟乙烷等氣體還會引起溫室反應,極大地影響生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為控制產(chǎn)能消耗、減少對人體和周圍環(huán)境的破壞,必須對電解煙氣進行治理凈化,在達標后才能排放。

        2 工藝描述

        根據(jù)電解鋁的配置,每一個電解系列由四個通道和三個區(qū)域組成,每一個區(qū)域的電解車間中間配置一套電解煙氣凈化系統(tǒng),一共配置三套煙氣脫硫系統(tǒng)用來脫除煙氣中的二氧化硫氣體、粉塵和氟化物。

        3 煙氣凈化方法

        3.1 濕法凈化

        電解煙氣濕法凈化的原理是,用碳酸鈉、氫氧化鈉等作為吸附劑和電解煙氣中的二氧化硫、氟化氫反應而產(chǎn)生石膏、冰晶石等,然后這些物質(zhì)還能重新返回到電解倉中生產(chǎn)使用。濕法煙氣脫硫技術中常用的是石灰石-石膏法脫硫工藝,將石灰漿液作為吸附劑進行脫硫除塵,該吸附劑和煙氣中的二氧化硫反應產(chǎn)生亞硫酸鈣,并經(jīng)過氧化生成硫酸鈣、石膏。脫硫吸收系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、脫硫劑制備系統(tǒng)、脫硫吸收系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理系統(tǒng)組成。其中煙氣系統(tǒng)由包含煙道、直排煙囪、擋板門等,將沒有脫硫的電解煙氣直接引入到電解煙氣脫硫系統(tǒng)中,對于經(jīng)過脫硫達標的煙氣可直接通過吸收塔煙囪排入到大氣中。脫硫劑制備系統(tǒng)由石灰石粉倉、石灰石漿液制備箱和輸送系統(tǒng)構成,石灰石粉倉使用的是鋼結構,采用漿液制備箱熟化石灰粉并制作成為石灰石漿液,然后通過漿液泵將吸附劑運送到脫硫塔中。脫硫吸收系統(tǒng)由脫硫塔入口系統(tǒng)、循環(huán)噴淋系統(tǒng)和脫水除霧、攪拌系統(tǒng)構成。煙氣在進入煙氣系統(tǒng)后到達脫硫塔的入口處,該位置設置降溫噴淋設備,該裝置的作用是通過霧化來增加傳質(zhì)的表面積,延長煙氣在脫硫塔內(nèi)的時間,從而使脫硫效果更好。脫水除霧系統(tǒng)的作用是分離煙氣中的液體和粉塵,攪拌系統(tǒng)的作用是將亞硫酸鹽氧化成為硫酸鹽石膏,再經(jīng)過泵送入到副產(chǎn)品處置系統(tǒng)中。副產(chǎn)品處置系統(tǒng)由氧化系統(tǒng)、石膏排出泵和石膏水力旋流器石膏堆放場、濾液池等構成,脫硫液在經(jīng)過循環(huán)使用后期主要成分為亞硫酸鹽,該液體在經(jīng)過重新氧化后成為硫酸鈣,然后經(jīng)過排出泵排出成為石膏漿固體。經(jīng)過脫水處理的石膏固體的含水率應低于10%,且對其經(jīng)過脫水處理后送入到石膏庫中存儲。漿液排放和回收系統(tǒng)由事故漿液箱、事故漿液泵等組成,一旦脫硫塔出現(xiàn)故障,漿液循環(huán)泵會將塔底漿液池中的液體送入到事故漿液箱中國儲存起來,然后在重新啟動后又將這部分漿液重新輸送回脫硫塔中。工藝水系統(tǒng)由工藝水箱、工藝水泵、除霧器沖洗水泵和工藝水管道等構成,為保持脫硫系統(tǒng)的水平衡,必須能及時對脫硫系統(tǒng)補水。

        3.2 干法凈化

        干法凈化電解鋁煙氣,以氧化鋁為吸附劑合適其產(chǎn)生氟氧化鋁,氟氧化鋁可直接返回到電解槽中重復使用。該方法主要適合用在預焙槽和上插自焙槽中。濕法凈化包括洗滌、堿水洗滌和海水洗滌,洗滌液可以通過堿法、氨法等進行回收,并用來制作氟化鈉、冰晶石等產(chǎn)品??紤]到水溶解氟化氫會產(chǎn)生氫氟酸從而對設備造成腐蝕,國內(nèi)一般使用堿法凈化。綜合比較濕法凈化和干法凈化,由于干法凈化更容易控制,流程也更為簡單,環(huán)境比較友好,且在回收時產(chǎn)生的二次污染少,凈化效果更好,因此干法凈化回收系統(tǒng)已經(jīng)逐漸替代了濕法凈化系統(tǒng)。

        干法凈化的原理是,以某種固體物質(zhì)吸附另外一種氣體物質(zhì)來完成凈化,該吸附固體物質(zhì)叫做吸附劑。在電解鋁工業(yè)制鋁中,鋁電解煙氣的干法凈化吸附劑為電解鋁生產(chǎn)用的氧化鋁物質(zhì),該物質(zhì)可吸附煙氣中的氟化氫、二氧化硫等污染物。吸附過程可分為物理吸附與化學吸附,其中化學吸附為主,吸附的結果在氧化鋁表層,每一個氧化鋁分子可以至少吸附兩個氟化氫分子。對于物理吸附,主要用來吸附瀝青煙氣中的二氧化硫氣體。干法凈化的工藝流程包括電解槽集氣、煙氣凈化、氣固分離和新鮮吸附劑供應、氧化鋁回收。為控制污染必須密封電解槽,對收集到的煙氣通過電解槽排煙支管集合到排煙總管,然后再輸送到凈化系統(tǒng)集中化處理。將吸附劑加入到煙氣中使之和煙氣充分接觸,吸附后的氧化鋁為含有氟的氧化鋁,利用袋式除塵器實現(xiàn)該物質(zhì)與煙氣的分離,分離以后的氧化鋁一部分可作為循環(huán)吸附劑繼續(xù)使用,另外一部分可輸送到電解倉重新電解使用。

        4 結語

        綜上所述,本文對鋁電解行業(yè)電解煙氣的治理凈化系統(tǒng)進行了研究分析,對于煙氣中二氧化硫的凈化處理一般使用濕法脫硫技術,而在除塵和氟化物治理方面常見的有干法除塵和布袋除塵方式。為確保煙氣凈化治理的效率和效果,應結合具體凈化治理要求,充分考慮物料、煙氣溫度、設備等因素合理設置凈化處理系統(tǒng)的參數(shù),提高對有害氣體治理和回收的效率。

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