氟化物排放分析及防治对策探讨——以包头铝业股份有限责任公司为例

(包头市环境监测站，包头 014060)

氟化物排放分析及防治对策探讨
——以包头铝业股份有限责任公司为例

李朝辉郑瑜周呼德宁薇兰秀娟

(包头市环境监测站，包头 014060)

本论文通过对包头铝业股份有限责任公司排氟源的测试，分析研究有组织和天窗无组织排放氟化物贡献率，并提出科学合理的污染防治措施。研究表明，电解车间天窗无组织排放所占的污染贡献率较大，对周边环境的污染影响严重，是造成周边环境质量超标的主要原因；提高烟气的捕集效率，减少从天窗排放的无组织烟气以达到控制环境污染的目的是一条比较实际、可行的措施。具体控制措施如下：第一，加强对电解铝厂技术工人的技术教育和培训，提高工人的操作技能，严格生产管理，制定相应的规章制度；第二，科学控制排烟量；第三，尝试使用新的技术手段。

包铝股份；排氟源；有组织排放；天窗无组织排放

1 前 言

氟化物是造成我国大气污染的主要污染物之一。它的排放量虽然没有二氧化硫那么多，但由于其对人体和植物的毒性要比二氧化硫高10～100倍(空气中氟化物含量超过1mg/m3时，就会对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害；当大气中氟化物含量达45～90mg/m3时，植物的叶组织就会坏死，牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒)。尤其氟化物被植物吸收后能在体内转移和积累，并可通过食物链而进入人和动物体中，以致能引起人群和动物的氟中毒。大量的氟化物进入环境，不可避免的对周围环境生态系统引起污染，造成严重危害，主要表现在农业、林业、畜牧业及人体健康等生态系统的潜在危害。所以氟化物对区域植物、动物、人体健康以及生态系统的潜在影响早已为世界各国政府所重视。

我国早在《建设项目环境保护管理条例》中的规定：“建设产生污染的建设项目，必须遵守污染物排放的国家标准和地方标准；在实施重点污染物排放总量控制的区域内，还必须符合重点污染物排放总量控制的要求。”与上述规定相对应，在建设项目环境影响评价中一般均设置了总量控制内容。

包头市空气氟化物污染是包头市环境污染的重要问题，多年来，各级坏境管理部门高度重视并采取了多项治理措施对氟污染进行控制，取得了显著效果，污染程度明显下降。但是基于包头市长期以来的重型工业结构，氟化物污染形势不容忽视，仍需继续加大监管力度。本论文通过对包头铝业股份有限责任公司排氟源的测试，分析研究有组织和天窗无组织排放氟化物贡献率，并提出科学合理的污染防治措施。

1.1企业概况

包头铝业股份有限责任公司(以下简称包铝股份)的前身为包头铝厂，始建于1958年，属于中国铝业公司的直属企业，是全国最大的铝合金生产基地，已经形成了产、学、研一体的铝电解过程合金化这一边缘科学的生产体系。根据中国铝业公司总体战略，提出了以建设中国最大的铝合金基地为目标，到“十一五”末，达到电解铝总产能70×104t/a，其中铝合金及加工能力50×104t/a。

1.2包铝股份排氟源概括

通过对包铝股份电解铝的生产工艺调查，确定包铝股份的排氟污染源有炭素公司、电解一公司、二公司、三公司、四公司及2009年新建成的节能技改工程(新一期工程)，生产能力由最初的3.5万吨/年提高到39.5万吨/年。

炭素公司排氟是由于在生产过程中需要用残极炭块返回生阳极系统利用，其中所含的氟在阳极焙烧过程中进入焙烧炉烟气中。因此阳极焙烧炉烟气中含有一定量的氟化物，经监测表明年排氟量为2吨左右，与电解工艺上百吨的排氟量相比及其少量，可以忽略不计，故本论文研究不做考虑。

2 排氟源的监测

根据包铝股份污染源目前实际的运行及排放情况，本论文对包铝股份三公司及四公司电解车间所排放的氟化物分别进行了有组织和无组织排放监测。严格按照国家标准方法进行监测，并对监测实行全程序质量控制，确保监测数据准确可靠。

2.1电解三公司有组织排放监测

(1)包铝股份电解三公司现有222台电解槽，平均分列于南北两列车间，配备3套净化系统，自东向西分别编号为1#、2#、3#净化系统，每套净化系统净化74台电解槽。1#净化系统配备2台风机，额定风量为393797m3/h，运行1台，备用1台；2#、3#净化系统各自配备3台风机，额定风量均为476000m3/h，各运行2台，备用1台；3套净化系统的烟气分别由3根70m的烟囱排放。包铝股份电解三公司电解车间及净化系统分布见示意图1。

图1 电解三公司电解车间及净化系统分布示意图

(2)2009年9月8-9日，对电解三公司3#净化系统净化后进行了有组织污染源监测，监测结果见表1。

表1 电解三公司3#净化系统净化后有组织排放监测结果

2.2电解三公司天窗无组织排放监测

(1)由于电解三公司电解车间由两栋南北排列的厂房组成，每栋厂房的天窗长度约为760m，共分为9段，在这样长度的天窗内均匀布设采样点进行采样，首先需要大量的监测仪器，要想实现这一点，显然是非常困难的，国内大部分监测站目前还不具备这样的条件，而电解四公司同样存在这样的问题，针对这种情况，同时考虑到此次无组织监测工作的重要性，结合监测站目前的实际情况，考虑采用天窗分段监测的方法解决这一问题。即分别选取整个电解车间两侧及中间共3段天窗分段抽测的方法进行了天窗无组织排放监测在一小段天窗内均匀布设采样点进行监测，并用这一小段天窗的氟化物浓度，推算出整个车间天窗氟化物的排放浓度及排放量。监测点位见示意图2。

图2 电解三公司电解车间天窗无组织排放监测点位示意图

(2)2009年9月8-9日，在对电解三公司进行有组织排放监测的同时，对电解三公司北侧电解车间天窗进行了无组织监测，监测结果见表2。

表2 电解三公司北侧电解车间天窗无组织排放监测结果

2.3电解四公司排氟源排放监测

由于电解四公司的工艺和净化系统、车间构造与三公司完全相同，所以监测方法和内容也完全相同，监测结果略。

3 包铝股份排氟源监测结果及贡献率分析

首先，监测结果表明：电解三公司氟化物有组织排放量为27.60吨/年，吨·铝排氟量0.18kg/t·Al；天窗氟化物排放量为202.70吨/年，吨·铝排氟量1.40kg/t·Al；电解三公司年氟化物排放总量为230.30吨，吨·铝排氟量1.58kg/t·Al。天窗氟化物排放量占排放总量的88.01%。

其次，电解四公司氟化物有组织排放量为33.99吨/年，吨·铝排氟量0.34kg/t·Al；天窗氟化物排放量为81.99吨/年，吨·铝排氟量0.82kg/t·Al；电解四公司年氟化物排放总量为115.98吨，吨·铝排氟量1.16kg/t·Al。天窗氟化物排放量占排放总量的70.69%。

4 结论与建议

通过对包铝股份排氟源的监测分析可以看出电解车间天窗无组织排放所占的污染贡献率较大，对周边环境的污染影响严重，是造成周边环境质量超标的主要原因，电解车间天窗排出的无组织烟气，由于烟气量大，有害物含量低，治理这部分电解车间天窗排出的无组织烟气受到限制的因素很多，如车间的高度、天窗的大小、车间内部结构、生产工艺条件等等诸多因素，所以治理成本很高，可操作性不强，一般不进行处理，因此提高烟气的捕集效率，减少从天窗排放的无组织烟气以达到控制环境污染的目的是一条比较实际、可行的措施。具体控制措施如下：

第一，加强对电解铝厂技术工人的技术教育和培训，提高电解铝工人的操作技能，严格生产管理，制定相应的规章制度，强化主人翁意识，争取在尽量短的时间内完成如更换阳极块、排除电解效应、打壳、添加电解质等操作过程，保证正常生产时电解槽盖板必须按要求盖好，这样才能最大限度的减少无组织烟气的排放。

第二，科学控制排烟量：电解槽烟气的有组织排放是通过净化系统排烟风机产生的负压来实现的，保证槽盖板间缝隙处有微负压而使烟气不散至车间内。排烟量大小关系到电解槽的集气效率高低，增大排烟量有利于提高集气效率，控制污染源的无组织排放.近年来某些大容量电解槽设计排烟量几乎增加了20%，虽然排烟量的增加导致净化系统处理烟气量的增大，造成烟气净化系统的投资和运行费用增加，但在某些情况下电解车间天窗污染物排放量也相应减少了25%～30%。因此，必须合理选择电解槽排烟量才能保证电解槽集气效率和烟气净化系统经济合理。目前，大型预焙电解槽的吨铝排烟量一般按120000 ～130000m3/h来进行设计。

第三，尝试使用新的技术手段：一种新的双烟道排烟管网设计也在逐渐使用，由于电解槽在进行出铝，更换阳极等操作时须打开电解槽上部盖板，或阳极效应发生时，电解槽所散发的烟气量大幅增加，在这些情况下需加电解槽排烟量，以控制烟气无组织排放。一般的排烟管网的排烟量是在电解槽正常使用情况下设计、计算并定型的，由于压力及管道的限制，无法大幅加大排烟量来控制烟气排放。双烟道排烟管网即在一套供正常使用的排烟管网之外增设一套连接有辅助鼓风机的等径排烟管网，将烟气直接送入净化系统前端，这种双排烟管网可以在电解槽出铝、更换阳极及发生阳极效应时将电解槽排烟量加大一倍，保证电解槽的集气效率。

[1]冯乃祥，铝电解[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]王捷.电解铝生产工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[3]邱竹贤.预焙槽炼铝[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[4]包头铝业股份有限公司135KA电解槽系列环境治理及置换产能技术改造工程环境影响评价报告书[R].

[5]包头地区氟化物大气质量标准的研究专题报告之四-包头地区大气中的氟化物浓度及其扩散规律的研究[R].

StudyonFluorideEmissionsandCountermeasuresBasedonBaotouAluminumCompanyLimitedLiabilityCompany

LI Zhaohui ZHENG Yu ZHOU Hude NING Wei LAN Xiujuan

(Baotou Environmental Monitoring Station，Baotou 014060)

This paper through the investigation of pollution sources on coated stock with coated areas，wind，atmospheric stability study on weather conditions，use of scientific prediction mode for aluminum stock fluoride emission prediction.Research shows that the electrolytic workshop skylight fugitive emission pollution contribution of greatly，the surrounding environment pollution is serious，the influence caused by the surrounding environment quality is the main reason for the overweight；Improve gas capture efficiency，reduce emissions from skylight without organization flue gas in order to achieve the purpose of controlling the environmental pollution is a more practical and feasible measures. The specific control measures are as follows：first，strengthen the electrolytic aluminium factory technical workers technical education and training，improve workers' skills，strict production management，formulate corresponding rules and regulations；Second，scientific control smoke quantity；Third，try to use the new technology.

Baotou Aluminum Shares；Row fluorine source；Organized emissions；Sunroof fugitive emissions

X21

A

1673-288X(2013)01-0044-03

李朝辉，高级工程师，硕士，主要研究方向为环境监测与管理