NEUI集约型电解铝烟气净化除尘器简介

王尚元，刘总兵， 曾勇，李 扬，朱东旭

（东北大学设计研究院（有限公司），沈阳 110166）

1 前言

电解铝生产过程中产生大量的烟气，含有氟化物以及粉尘颗粒等污染物。如果不对上述污染物进行有效治理，就会对周围环境产生污染。因此，电解铝厂需要设置烟气净化系统对含氟烟气进行有效治理。

2 干法除尘器发展史

2.1 一段式净化技术

自上世纪60年代以来，国内外电解铝厂均采用干法烟气净化技术治理电解烟气【1】。在2010年以前，电解铝厂的烟气净化系统多采用一段式净化技术：即新鲜氧化铝、载氟氧化铝通过管道反应器(文丘里、VRI等方式)同时加入到除尘器前的烟道内。新鲜氧化铝、载氟氧化铝同时和含氟烟气进行吸附反应，并一起进入袋式除尘器箱体内，最后通过除尘器内的滤袋实现气固分离。

这种传统的投料及反应方式，未充分利用新鲜氧化铝和载氟氧化铝的不同反应特性，致使烟气净化效率低；而且由于净化系统采用一段式净化技术，大量的载氟氧化铝在除尘器内部反复做无功死循环，粉化现象严重，造成大量的粉化氧化铝粘附在滤袋上，不仅造成清灰困难，而且增大了系统负荷，最终降低了滤袋的寿命。具体如图1所示。

图1 两种传统电解烟气净化工艺设备流程示意图

2.2 二段式净化技术

2010年以后，业内陆续研发出了以动力分离器（离心反应器、蜗壳反应器）为核心的二段式净化技术，主要包括：相向流干法净化技术、逆向二段反应净化技术等。

这些技术的共同特点就是：充分利用新鲜氧化铝和载氟氧化铝的不同反应特性，利用新鲜氧化铝处理低浓度的含氟烟气，利用载氟氧化铝处理高浓度的含氟烟气。利用动力分离器（离心反应器、蜗壳反应器）对载氟氧化铝吸附过的低浓度含氟烟气进行离心分离。分离后的低浓度烟气继续与后续的新鲜氧化铝进行吸附反应。分离后的载氟氧化铝进入载氟氧化铝沸腾装置，一部分作为吸附剂继续参与吸附反应；另一部分则通过载氟氧化铝超浓相溜槽输送至电解车间参与电解反应。具体如图2所示。

图2 二段式净化技术流程图

二段式净化技术减少了载氟氧化铝在除尘器内部的无功死循环，降低了粉尘负荷，延长了除尘器滤袋的寿命，提高了除尘器的净化效率。由于具备上述优点，二段式净化技术在电解铝烟气净化中得到了广泛应用。

3 存在的问题

NEUI600kA级高产率铝电解槽由于其显著的技术、经济优势，已成为行业新建电解铝系列的首选技术。

目前，600kA级电解系列净化区域的宽度通常为50-55m。为了满足日趋严格的环保排放要求，在干法净化系统后串联湿法脱硫系统减少SO2的排放成为铝厂建设或改造的新常态。但是这样的配置将致使电解车间净化区域的空间紧张、物流运输通道狭窄。同时，为了提高电解铝生产的物料安全性，需要合理的增加物料存贮空间，提高物料输送的安全性。

因此，开发一种占地小、净化效果高、投资及运行费用低、配有合理物料存贮的集约型除尘系统成为业内的研究重点。

4 集约型电解铝烟气净化除尘器

针对上述现有系统的不足，东大设计院（NEUI）提供了一种新式铝电解烟气净化除尘器。

该除尘器充分利用除尘器排气烟道汇总处的空间，设置新鲜氧化铝缓存仓，除尘器的每2个处理单元共用一套新鲜氧化铝缓存仓。单套新鲜氧化铝缓存仓的长度为5m，高度为5m，宽度为3.51m。新鲜氧化铝缓存仓的存储量为300t，其存贮量可以满足电解铝生产3.4天，提高了电解铝厂生产物料的安全性。

同时，在除尘器顶部为每个处理单元配套设置一台引风机，将净化处理后的烟气收集汇总到主排烟管道内。除尘器顶部的多台引风机互为备用，提高了除尘器运行的可靠性。

该除尘器充分利用新鲜氧化铝和载氟氧化铝的不同反应特性：即利用载氟氧化铝处理高浓度的含氟烟气，利用新鲜氧化铝处理低浓度的含氟烟气，通过二段式净化工艺提高氧化铝对氟化物的吸附能力。新鲜氧化铝缓存仓的上部位置和主引风机的下部位置处，设置超浓相溜槽输送通道。

该除尘器通过新鲜氧化铝超浓相溜槽将新鲜氧化铝输送到各个新鲜氧化铝缓存仓内存贮。新鲜氧化铝缓存仓内的新鲜氧化铝通过输送管道输送至新鲜氧化铝气提装置中，通过新鲜氧化铝气提装置将新鲜氧化铝喷吹至灰斗内与低浓度含氟烟气发生吸附反应。

该除尘器设置动力分离器，动力分离器内部设有导流板。动力分离器既可以增加载氟氧化铝与含氟烟气的混合均匀程度；又可以通过离心作用将载氟氧化铝与含氟烟气进行气固分离，分离下来的载氟氧化铝进入载氟氧化铝沸腾装置。

该除尘器的灰斗上方设置中箱体。中箱体内设有横纵均布的滤袋，滤袋内部通过袋笼进行支撑。滤袋选用涤纶针刺毡。

该除尘器设有载氟氧化铝沸腾装置，来自灰斗和动力分离器的载氟氧化铝进入沸腾装置后，一部分进入载氟氧化铝循环加料装置继续参与吸附反应，该部分比例为20-50%；另一部分载氟氧化铝通过载氟氧化铝输送管道进入载氟氧化铝超浓相溜槽中，该部分比例为80-50%。

该除尘器设置上箱体，经过载氟氧化铝和新鲜氧化铝二段式净化处理后的达标气体进入上箱体。在除尘器上箱体盖板上设置盖板起升装置，通过盖板起升装置控制盖板的开启。上箱体的侧部设置出气口，将烟气输送至主引风机，通过排烟管道将主引风机中的达标烟气汇总至主排烟管道。

除尘器详见图3-4。

图3 除尘器主视图

图4 除尘器侧视图

5 结束语

NEUI研发的集约性电解烟气净化系统，采用二段式净化技术作为核心工艺，避免了一段式净化技术的弊端，减少了载氟氧化铝在除尘器内部的无功死循环，降低了除尘器的粉尘负荷，延长了滤袋的寿命，提高了除尘器的净化效率。通过在原除尘器主排烟道位置处设置新鲜氧化铝缓存仓，增加了电解铝生产的存贮量，提高了电解铝生产的物料安全性。通过在除尘器单元顶部设置主引风机，减少了除尘系统的占地，提高了净化系统的集约性和集成性，提高了净化系统物流的流畅性。