电解烟气净化脱硫系统简介关键分析

崔毅

北京铝能清新环境技术有限公司兰州分公司 甘肃兰州 730000

1 对电解烟气治理的必要性

以电解铝为例，工业电解法以一氧化铝熔体为电解质，以碳素材料为电极发生电解反应，并在阴极上析出液态金属铝，在阳极上产生烟气和氟化物。电解烟气中含有大量的二氧化碳、一氧化碳和二氧化硫气体，另外包含沥青挥发物和粉尘。电解工业产生的电解烟气，不仅会使工作环境变得极为恶劣，极大地影响操作人员的身体健康，而且这些没有被净化完全的烟气排放到大气中还会对生态环境造成很大的危害。

在节能环保、绿色可持续发展的理念下，必须加强对电解产业烟气排放量的控制。对于电解铝产业而言，铝厂的污染会对工厂的生产人员、周围的居民身体健康以及周围环境构成很大的威胁，或尤其是毒性氟化物粉尘，一旦被人体吸入如同吸入氟化氢气体，人体中所有器官和细胞都会受到影响，大量的氟化物进入肠胃道和血液之中，沉积在骨骼之中，影响人体骨骼发展，导致骨骼异常。此外，二氧化碳、全氟乙烷等气体还会引起温室反应，极大地影响生态环境的可持续发展。为控制产能消耗、减少对人体和周围环境的破坏，必须对电解烟气进行治理净化，在达标后才能排放。

2 工艺描述

根据电解铝的配置，每一个电解系列由四个通道和三个区域组成，每一个区域的电解车间中间配置一套电解烟气净化系统，一共配置三套烟气脱硫系统用来脱除烟气中的二氧化硫气体、粉尘和氟化物。

3 烟气净化方法

3.1 湿法净化

电解烟气湿法净化的原理是，用碳酸钠、氢氧化钠等作为吸附剂和电解烟气中的二氧化硫、氟化氢反应而产生石膏、冰晶石等，然后这些物质还能重新返回到电解仓中生产使用。湿法烟气脱硫技术中常用的是石灰石-石膏法脱硫工艺，将石灰浆液作为吸附剂进行脱硫除尘，该吸附剂和烟气中的二氧化硫反应产生亚硫酸钙，并经过氧化生成硫酸钙、石膏。脱硫吸收系统由烟气系统、脱硫剂制备系统、脱硫吸收系统、副产物处理系统组成。其中烟气系统由包含烟道、直排烟囱、挡板门等，将没有脱硫的电解烟气直接引入到电解烟气脱硫系统中，对于经过脱硫达标的烟气可直接通过吸收塔烟囱排入到大气中。脱硫剂制备系统由石灰石粉仓、石灰石浆液制备箱和输送系统构成，石灰石粉仓使用的是钢结构，采用浆液制备箱熟化石灰粉并制作成为石灰石浆液，然后通过浆液泵将吸附剂运送到脱硫塔中。脱硫吸收系统由脱硫塔入口系统、循环喷淋系统和脱水除雾、搅拌系统构成。烟气在进入烟气系统后到达脱硫塔的入口处，该位置设置降温喷淋设备，该装置的作用是通过雾化来增加传质的表面积，延长烟气在脱硫塔内的时间，从而使脱硫效果更好。脱水除雾系统的作用是分离烟气中的液体和粉尘，搅拌系统的作用是将亚硫酸盐氧化成为硫酸盐石膏，再经过泵送入到副产品处置系统中。副产品处置系统由氧化系统、石膏排出泵和石膏水力旋流器石膏堆放场、滤液池等构成，脱硫液在经过循环使用后期主要成分为亚硫酸盐，该液体在经过重新氧化后成为硫酸钙，然后经过排出泵排出成为石膏浆固体。经过脱水处理的石膏固体的含水率应低于10%，且对其经过脱水处理后送入到石膏库中存储。浆液排放和回收系统由事故浆液箱、事故浆液泵等组成，一旦脱硫塔出现故障，浆液循环泵会将塔底浆液池中的液体送入到事故浆液箱中国储存起来，然后在重新启动后又将这部分浆液重新输送回脱硫塔中。工艺水系统由工艺水箱、工艺水泵、除雾器冲洗水泵和工艺水管道等构成，为保持脱硫系统的水平衡，必须能及时对脱硫系统补水。

3.2 干法净化

干法净化电解铝烟气，以氧化铝为吸附剂合适其产生氟氧化铝，氟氧化铝可直接返回到电解槽中重复使用。该方法主要适合用在预焙槽和上插自焙槽中。湿法净化包括洗涤、碱水洗涤和海水洗涤，洗涤液可以通过碱法、氨法等进行回收，并用来制作氟化钠、冰晶石等产品。考虑到水溶解氟化氢会产生氢氟酸从而对设备造成腐蚀，国内一般使用碱法净化。综合比较湿法净化和干法净化，由于干法净化更容易控制，流程也更为简单，环境比较友好，且在回收时产生的二次污染少，净化效果更好，因此干法净化回收系统已经逐渐替代了湿法净化系统。

干法净化的原理是，以某种固体物质吸附另外一种气体物质来完成净化，该吸附固体物质叫做吸附剂。在电解铝工业制铝中，铝电解烟气的干法净化吸附剂为电解铝生产用的氧化铝物质，该物质可吸附烟气中的氟化氢、二氧化硫等污染物。吸附过程可分为物理吸附与化学吸附，其中化学吸附为主，吸附的结果在氧化铝表层，每一个氧化铝分子可以至少吸附两个氟化氢分子。对于物理吸附，主要用来吸附沥青烟气中的二氧化硫气体。干法净化的工艺流程包括电解槽集气、烟气净化、气固分离和新鲜吸附剂供应、氧化铝回收。为控制污染必须密封电解槽，对收集到的烟气通过电解槽排烟支管集合到排烟总管，然后再输送到净化系统集中化处理。将吸附剂加入到烟气中使之和烟气充分接触，吸附后的氧化铝为含有氟的氧化铝，利用袋式除尘器实现该物质与烟气的分离，分离以后的氧化铝一部分可作为循环吸附剂继续使用，另外一部分可输送到电解仓重新电解使用。

4 结语

综上所述，本文对铝电解行业电解烟气的治理净化系统进行了研究分析，对于烟气中二氧化硫的净化处理一般使用湿法脱硫技术，而在除尘和氟化物治理方面常见的有干法除尘和布袋除尘方式。为确保烟气净化治理的效率和效果，应结合具体净化治理要求，充分考虑物料、烟气温度、设备等因素合理设置净化处理系统的参数，提高对有害气体治理和回收的效率。