论电解烟气净化效率问题

魏宝冰

（山东南山铝业股份有限公司，山东 龙口 265700）

1 净化工艺原理

电解铝烟气净化方法分湿法净化、干法净化两种。湿法净化回收采用清水洗涤、碱水洗涤、海水洗涤等，但由于水溶解氟化氢后变为氢氟酸，最容易腐蚀设备，相比湿法净化，干法净化易于控制、流程简单、环境好、操作容易，而且干法净化回收过程中产生的二次污染小、净化效果好[1]。湿法净化回收系统已逐渐不适应环保的要求，而趋于被淘汰。

干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。HF分子具有较大极性、偶极矩，表面活性高，容易被吸附剂吸附。铝电解含氟烟气的干法净化是使用电解铝生产用的Al2O3，作为吸附剂吸附烟气中的HF等大气污染物来完成对烟气的净化。

2 物料对吸附效率影响

自70年代以来，世界各国广泛采用大型中间下料预焙槽和干法烟气净化技术，同时槽型的改变对电解槽的供料方式产生了较大的变革，现在大多数铝厂采用浓相输送氧化铝的技术。氧化铝按照物理特性，可将其分成砂型、中间型和粉型三种。氧化铝根据焙烧状况的不同，各结晶构造的比例也不一样，一般为γ型与α型及少量的中间型。其中γ-Al2O3晶体表面疏松，比表面活性大，电解溶解速度较快，砂型氧化铝中γ-Al2O3含量较高，利于吸附反应进行，而且砂型氧化铝具有较好的流动性，能满足电解生产需求，因此被行业广泛采用。

3 烟气温度对净化效率影响

再有氧化铝对氟化氢气体的吸附能力受温度影响较大，这也是都比较认同的一点，同样高温对于布袋也会形成损害，缩短布袋使用寿命，影响排放效果，有研究指出当烟温低于115℃时，吸附能力强，当烟温高于135℃时，吸附能力降低[2]，针对这一问题，不少公司采用地下烟管来降低烟气温度。

4 除尘器单元负压

因为引风机吸力作用，每个除尘器单元内部压力均为负压，当然每个除尘器单元的负压会存在稍许差别，不会完全一模一样，但是当除尘器负压相差较大时要引起重视，因为除尘器单元负压相差较大，会造成过滤风量不均衡，一套系统中处理风量有大有小，形成了除尘器单元间处理HF气体量的差别，这也是造成污染物排放超标的一方面原因。

5 新鲜氧化铝物料在每个除尘器单元的均衡分配

除尘单元新鲜氧化铝均衡分配与除尘单元负压道理是一样的，旨在保证整个净化系统的均衡性。

布袋除尘器由多个小除尘单元组成，原则上讲，我们要将新鲜氧化铝均匀的分配到每个单元，以保证吸附反应充分性，但是实际生产中往往存在有的单元过量加入，有的单元欠加入，这样最终导致净化系统平衡破坏，污染物超标排放，针对这一问题，我们可以通过均衡物料流通口径、均衡风压、均衡气体流量等措施来有效解决。

与此同时，物料分配较少的除尘器单元除了物料含氟量较高吸附效果差外，还存在物料粘性大在风动溜槽中流动性差（可通过测量安息角定义流动性），物料在电解槽中溶解性差造成电解槽中氧化铝浓度低发生效应等不良后果。

6 烟气中参与吸附反应的新鲜氧化铝浓度

电解烟气净化系统中，新鲜氧化铝的投放量要根据吨铝单耗来控制，因此投放的新鲜氧化铝是固定的，烟气中新鲜氧化铝的气固比基本保持在14mg/m3左右。但往往实际运行效果却不大理想，氧化铝吸附氟化氢要受到烟气流速、物料与烟气接触时间、烟气温度等因素干扰，因此想要尽可能的提高净化效率，要通过改变这些因素来进行解决，其次还可通过加入循环料提高气固比的方式来提高吸附效率。

7 设备优化

图1 逆向二段烟气干法净化简易原理图

逆向二段烟气干法净化技术，主要原理是采用载氟氧化铝与初始烟气进行第一段吸附反应，在距离载氟氧化铝投料点一定距离内，设置新鲜氧化铝投料点，进行吸附第一段吸附反应后剩余的HF气体，此为第二段吸附反应，通过除尘器进行气固分离，一部分输送至载氟料仓供电解使用，一部分进行循环吸附。

吸附反应时氧化铝物料周围的气膜对吸附反应起到了阻碍作用，物料的投料方向应与烟气方向相切或相向，形成速度梯度，从而破坏掉物料周围的气膜，使物料与烟气充分接触。

8 净化系统工艺参数设置

布袋通常情况下理解的作用是过滤粉尘，与参与吸附反应无相关关系，所有的吸附反应均是在反应器内完成。其实不然，过滤时，在过滤布袋上会产生粉尘层，粉尘层可以进一步过滤氧化铝物料，减少细小物料透过布袋逃逸，还可通过布袋外侧附着的粉尘层吸附FH，从而达到双重净化的目的，烟气在入口烟道处风速很大，到达除尘器单元时，在庞大的过滤面积下风速骤减，烟气透过布袋时与物料混合时间延长，此时吸附反应最为充分，因此布袋外层的粉尘层对吸附反应极为重要，切勿清灰时太彻底，导致布袋外侧没有粉尘层保护，未经彻底吸附的烟气直接透过布袋排出。有研究表明，在除尘器腔体内吸附氟化氢的量不及粉尘层吸附量的1%。

合理调整净化系统运行参数尤为重要，实际生产中要依据情况合理调整布袋清灰间隔、清灰压力、风机负荷，让净化系统达到一个更加优化的参数设置。

9 结论

Al2O3对HF气体的吸附受到物料、烟气温度、设备、净化系统参数设置的影响，本文综合提出了提高烟气净化效率的方案措施，对降低氟盐单耗，有害气体回收利用有着积极作用。希望对净化系统的设计者和操作者提供参考。