电解铝生产烟气处理与余热利用技术研究

随着社会经济的发展，人们对环境保护越来越重视。使人们深刻意识到了节能减排对于促进经济发展的重要性。电解铝产业的能耗高、环境污染大，因此加大对电解铝产业节能减排的研究就具有非常重大的意义。因为缺乏合适的办法，导致电解废气烟气余热得不到有效利用，造成的浪费

。电解铝烟气的处理及其余热的利用就成为了企业所需要思考的问题，对电解铝烟气及其余热进行合理处理和科学利用，不仅可以更好的提高企业利润，同时可降低电解铝生产对环境的污染。

忽然空荡荡，公鸡们早另换了地方去解决它们的晚餐，村狗也转身成了田埂上一个踽踽独行的背影，在离去的途中它曾数度回首，伤感于一场它不曾靠近的欢聚。夜风吹来些许不明的哽咽，是耽误了南飞行程的傻鸟？还是思母成疾的幼雏？答案我们不会知道。慢慢的，夜色像一扇黑色的门，随着车轮把我们的视线关闭。

1 电解铝及其烟气分析

电解铝是通过电解反应得到铝的过程，通常采用氧化铝和冰晶石电解法。在高温条件下，通过在电解槽中接入强大电流，使得电解槽阳极的碳不断被消耗，而阴极产生铝。

电解铝的生产原理如下所示：

总反应式：2Al

O

+3C(通电)→4Al+3CO

↑

电解铝生产过程中的废气烟气中含有SO

、CO、氟化物和灰尘颗粒等对环境造成巨大破坏的污染物，如何收集电解铝生产烟气，是进行烟气处理的前提。

阴极反应：Al+3e

=Al

例2 点P为等腰三角形ABC内的一点，∠BAC=90°.且P到△ABC三个顶点A、B、C距离分别为PA=a=3,PB=b=4,PC=c=5.求△ABC的面积.

国家开放大学基层电大既是一个地方高等学历继续教育的主阵地，也是一定区域民众终身学习的优秀教育场所。尤其是多元融合发展的基层电大分校，通过向社会开放其优质的教学资源与优良的教学设施，为一定区域内的民众提供丰富的教育产品和学习资源。基层电大分校最大的特色就是直接面向基层社会，也最易接地气。由于其直接为当地的经济社会发展培育各方面的人才，因而基层电大的发展与区域经济社会发展有着密切的关系。在办学实践中，基层电大充分利用区域内的社会资源，与企业、行业及区域内甚至域外高校推动合作办学，把优质教育资源引入本地，惠及大众，为促进本地经济社会发展培养了很多的实用性高学历人才。

如上所述的电解铝生产原理，在大规模的电解铝生产过程中将产生大量液体、固体、气体废弃物，对环境造成损害。其中，气体废物主要为各种无机氟化物和SO

，会导致酸雨等严重污染。电解铝过程主要为电化学反应，铝离子在阴极获得电子，形成单质铝；阴阳两极都为碳，在电解铝过程中，不可避免被谈话生成CO、CO

等气体；同时，还因铝矿石中氟化物的存在，和烟气中掺杂的碳粒等微小颗粒物，共同对环境造成污染。

2.2 产后2 h阴道出血量 48例患者中有45例出血量为50～100 ml，2例出血量为150～200 ml出血量，1例出血量250～300 ml。

教师在讲课的过程中会对于学生进行随机的抽查，以便教师来掌握学生的知识吸收情况，在这样的情况下，教师对于学生进行提问之后，应及时给予评价。小学生的心灵还十分脆弱，因此教师应该更加具有耐心的对于学生进行引导，对于学生的问答情况进行中肯的评价。无论学生的回答是否正确，都应该给予学生勇气，使学生用于发言，积极发言，以这样的方式来促进学生学习的自信心。教师在教学的过程中应该多使用鼓励性质的词语，来增强学生的学习自信心，加强学生的学习。

由于，电解铝烟气中包含大量污染物和热能，为此需要对电解铝烟气进行妥善处理，使得污染物排放达到国家标准，和减少能源浪费。特别是近年来，国家加大了环境保护力度，不仅对电解铝的产能与设备进行严格管控，同时也升级了电解铝行业污染物排放标准。例如，在2010年发布的《铝工业污染物排放标准》（GB25465-2010）中，就明确规定了电解铝生产烟气中的氟化物、SO

和颗粒物等污染物的浓度限值；在2013年发布的《铝工业污染物排放标准》（GB25465-2010）修改单中，增加了污染物特别排放限值，以加强重点区域的限制要求。在此背景下，电解铝企业需要加大对生产烟气的处理以及余热的利用，以确保合规生产与减少能源浪费。

2 电解铝烟气处理

2.1 生产烟气的收集

在幼儿教学阶段，培养幼儿良好的阅读习惯对于促进幼儿全面发展，陶冶幼儿情操来讲具有重要的意义，因此，教师可以积极运用以上有效策略，提高幼儿园阅读教学质量，进而有效培养幼儿良好阅读习惯。

很多电解铝生产企业通过在电解槽下端加上集气罩，由罩板下的出烟口收集烟气，这种方法虽然结构简单，收集快捷，但是烟气收集并不完全，大量烟气会从集气罩跑出，继续对环境造成大量污染。为此，很多企业开始采用各种烟气采集方法，例如在上部分多道采集烟气的方法，可合理利用及其罩内温差，实现烟气的在烟气罩内的均匀分布，可有效提高烟气采集的效率

。

目前，电解铝生产主要采用双管排放方法

，实现电解槽烟气的排放。电解铝生产过程中所产生的烟气，通过烟气主排管道排放到电解槽外部的排烟支管道，并由管道两侧的自动调节设备，对烟气进行有效调节，实现烟气管道的有效保护，以及管道内压力的平衡，可更为有效的进行电解铝生产烟气的采集。

在电解铝生产烟气的采集过程中，通常使用基于PLC的主控器对生产烟气排放和采集过程中进行动态调控，实现过程的动态监管，和提高电解铝生产烟气的收集效率，避免大量烟气直接排放到大气中造成严重的空气污染。在电解铝生产烟气采集实践中，往往因烟气过高导致集气罩下部排料口径变形，而造成粉尘沉积与排料不畅，因此需要成分考虑氧化铝安息角，同时不能设置过大的排料孔，以影响集气罩的气流均布。同时，还需要提高槽盖板和槽上部结构的密封性，以取得更好的烟气集气效果，以避免生产烟气泄露对环境造成污染。

血清IL-2、IFN-γ、TNF-α与IGF-1水平：2组患者于治疗前和治疗4周期后空腹采静脉血5 mL，离心取血清于-80 ℃储存，采用酶联免疫吸附法(ELISA)测量患者血清IL-2、IFN-γ、TNF-α与IGF-1水平。

阳极反应：2O

+C-4e

=CO

电解铝烟气中的除了含有CO、SO

和含F气体和微小颗粒物等环境污染物外，还包含了大量的热能。电解铝生产在高温下作业，排放的烟气带走约1/3的热能力，导致电解铝生产烟气排放时的温度高达150℃，如果将烟气直接排放到空气，也将导致这些热能的浪费。

2.2 生产烟气的处理

在完成生产烟气的收集后，通过一系列处理措施净化烟气中的大气污染物，以避免其对设备的破坏与对环境的污染。一般电解铝生产烟气的处理方法采用无水净化方法，及在干燥的环境中完成对生产烟气的处理，以避免烟气处理过程中的资源浪费。电解铝生产烟气的无水净化方法，采用进化设备和吸附剂，吸收电解铝生产烟气中的污染物，然后通过除尘器处理生产烟气中的固体部分后，将净化的气体排放到大气中，实现电解铝生产烟气的处理。电解铝生产烟气处理的典型工艺流程如图1所示。

同时，在进行电解铝烟气粉尘处理时，还需要考虑漏风和阻力。相关研究表明，电解铝烟气流速在1～3m/s时，袋式除尘效果最好，理论上可以达到99%以上的除尘效果。但是实践应用中，受阻力和漏风等因素影响，除尘效率很难达到理论计算标准。为此，需要及时清理过滤袋，以降低阻力，优化烟气除尘的整体效果。

在烟气净化过程中，需要采用P84针刺毡、NOMEX、玻纤布等耐磨耐高温材质，以避免布袋损坏对烟气处理效果的影响

。综合经济成本和耐高温因素，一般电解铝生产企业的烟气粉尘处理通常使用NOMEX针刺毡方式对生产烟气中的粉尘机型处理。NOMEX布袋除尘器的最大承受温度为200℃，为此烟气需要采用水冷等方法降温到200℃后，通过烟气管道进入到除尘箱进行除尘。

在电解铝生产过程中，在烟气中添加Al

O

粉，并让铝粉与烟气充分接触后，以吸附生产烟气中的氟化物，并通过脉冲布袋除尘器，将载氟氧化铝从烟气中排除，并返回生产系统进行电解。

（2）硫化物的处理

解题分析 由2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0得或f(x)=a.亦可用整体代换将表达式变得简单一些：2x2-(2a+3)x+3a=0；由已知画出函数f(x)的大致图象，结合图象不难得知，要使关于x的方程2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0有五个不同的零点，即要使函数y=f(x)的图象与直线共有五个不同的交点，结合图形分析不难得出，a的取值范围是

除了电解铝生产烟气中的氟化物外，还通过较为的“石灰石-石膏湿法脱硫”技术，处理电解铝生产烟气中的硫化物，其具体反应公式如下所示：

并由氧气将CaSO

氧化成为CaSO

后，最终生成石膏。

（3）粉尘的处理

除了气体污染物的处理外，还需要解决烟气中有毒粉尘对环境的影响，通常烟气中的粉尘主要通过布袋除尘器进行处理。

通常使用的电解铝生产烟气吸附剂为氧化铝，以处理烟气中的氟化物，其吸附反应原理如下所示：

（1）氟化物的处理

“隔天班”的顺利运行，让重庆乃至西南地区的货物更快、更便捷地向东“出海”。“选择传统的江运模式，重庆到上海至少十天半个月，如遇长江修闸和清淤则最长要一个多月；现在只需57个小时，班列即可直达宁波舟山港。”北仑第一集装箱码头有限公司相关负责人说，“渝甬班列”打响了宁波舟山港的海铁联运品牌，“它的开行，拓宽了宁波舟山港在长江经济带沿线的海铁联运物流网络，有效联结云南、贵州、四川等海铁联运线路，助推西部地区加快‘走出去’；还通过铁铁联运的方式将中欧班列与渝甬班列有机连接，同步推进长江经济带与‘一带一路’建设在宁波的对接融合。”

3 电解铝烟气余热利用

电解铝的烟气中包含了大量的热量，如果这些热量得不到有效利用，就会造成资源的极大浪费。而合理利用这些热量，不仅可以节约能源利用，也可提高企业效益，目前，电解铝烟气余热利用的方法主要有热利用和动力利用两种方法。

3.1 余热的热利用

热利用是电解铝生产烟气余热利用的常见方式，也是发展最早的电解铝生产烟气的热利用方法。早在20世纪七八十年代，欧美等国家就开始利用电解铝生产过程中的烟气热量，用于热水供应，以替代居民取暖所用地热。在进入21世纪后，我国也开始加大对电解铝生产烟气余热的应用，其一般被应用于热水供应中。

需要注意的是，电解铝生产烟气余热利用因受各种因素的影响，导致余热的利用面较为狭小。一些专家认为利用电解铝生产烟气的余热对水进行加热，以提高热能利用时，其能量的利用率低，水利用成本提高，成本回收周期长，同时对电解铝生产烟气的降温作用并不明显，影响电解铝烟气的处理处理。

而将电解铝生产烟气中的余热，以水为媒介在热交换器中，对阳极炭块焙烧炉中的燃气进行预热，可以很好的提高烟气的余热的利用效率，也可降低水资源成本，减少烟气对环境的影响。在电解铝生产烟气余热的利用过程中，不同企业所处的环境不同，因此需要因地制宜的采取合适的方法加强烟气余热的利用，需要根据企业所处环境以及企业内部实际情况进行模式优化，而不是死板的将某个模式强加到电解铝企业中，已实现能源利用最大化

。

主动，就是学生实现成长目标的过程中，制订目标的主体表现出来的主动性。主动面对目标，主动分解目标，主动实现目标，主动反思解决问题，主动总结经验。这个过程中的主动性，是目标实现的动力，更是推动目标实现的核心，它表现出我们实现目标的内心需要，是人成长内驱力的表现。

电解铝生产烟气余热利用的基本流程如图2所示。

图2所示的烟气余热利用流程中，供热循环泵是保证系统能否达到预期的重要部分，一般考虑设计至少2台循环泵，且单台水泵的总流量应能满足系统110%最大负荷循环水量。同时，循环泵的耐温能力和承压能力，需要高于余热利用系统最高工作温度和最大工作压力的10%～20%，以确保系统的安全性与经济性。

在设计封闭式烟气余热循环利用系统时，需要根据实际情况设计循环泵扬程。如果近考虑系统克服阻力损失的扬程计算公式如下所示。

其中，H为循环泵扬程，单位为m；H

为换热器的阻力损失，通常为30～100kPa；H

为供水、回水干管的阻力损失，需要根据余热利用系统的实际应用场所进行计算，其单位为kPa；H

为最远用户阻力损失，一般直连时的主管压降为0.05～0.12kPa/m，入口混水器的压降为100～150kPa，二次换热器的压降为30～80kPa。

其中，H

的估算方法，可根据供水、回水干管的长度，按照0.1～0.15kPa/m进行估算，也可以按照如下所示的公式进行估算。

其中，0.02为经验系数；B为补偿器系数，根据所采用的不同补偿器采用不同的系数值，一般套筒式的补偿器采用B=1.1，波纹管补偿器采用B=1.2，方形补偿器采用B=1.3；L为供水、回水干管的长度。

3.2 余热的动力利用

除了烟气热量的直接利用外，利用电解铝生产烟气余热进行动力利用是新的发展趋势。例如，将生产烟气中的热能转换为电能等可重新利用的能量形式等。近年来，各类型生产烟气余热的发电技术发展迅速，例如ORC（Organic Rankine Cycle，有机朗肯循环）发电技术就是一种可行的利用低温生产余热进行发电的技术。ORC技术在发达国家中的应用较为广泛，已经拥有较为成熟的应用体系，但是ORC技术在电解铝生产过程中的应用效率较低，无法与地热能、风能等新能源的利用相比。为此，ORC技术在电解铝生产烟气余热利用中的应用较少，但是ORC技术科有效筛选适用于电解铝生产烟气中有机工质，因此其在电解铝生产烟气余热利用各方面尤其独特特点。

ORC循环系统应用的影响因素较多，例如：冷凝温度分子质量，和压力蒸发的稳定性和传导性，及其环保性能和安全性能等。真是由于ORC循环系统的独特利用价值，已经不断有电解铝生产企业开始对ORC循环系统进行优化，其技术也更加成熟，其必然也会成为今后进行电解铝烟气余热应用的一项新兴技术。

4 结束语

电解铝生产过程中烟气的处理与余热的利用，既可以减少对环境的污染，也可以提高能源利用率，对于电解铝企业的节能减排具有非常巨大的意义，日益受到人们的关注。当前，电解铝生产烟气的处理和余热利用，还有很多为题亟待解决，还有很大的发展空间。为此，需要加大电解铝生产烟气的处理与利用的研究与创新，以更好的促进能源利用效率，进而提高企业经济效益。

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