探讨铝电解烟气净化系统集气效率

胡国艳何钧邦

青海桥头铝电股份有限公司青海西宁810100

摘要：铝电解的过程中，伴随着电化学反应的同时，也会产生大量的烟尘、灰尘。烟气以二氧化碳和一氧化碳为主，但还含有一定量的氟化氢、四氟化碳和四氟化硅。烟气中的含氟气体以及吸附有大量气态氟化物的氧化铝、电解质粉尘，均属有害物质。若直接排入大气中，被人类和动植物吸收，超过一定量后，就会对人体健康和动植物生长带来很大伤害。烟气净化系统集气效率提高后，既能减少电解铝生产过程中污染物的排放，符合当前企业“节能、环保、高效”的发展要求。因此，对铝电解烟气中的有害物质，必须经净化系统处理，达到国家排放标准后方可排放。

1影响净化系统集气效率的因素

铝电解烟气净化系统的集气效率是指由净化系统所收集到的烟气量占电解槽所产生的烟气总量的百分比，影响集气效率的因素是多方面的，主要表现为：

（1）铝电解槽槽型的影响

由于不同槽型的电解槽的加工作业方式和密闭长度不同，因此他们的集气效率也就不同，中间下料加工不打开集气罩，因此集气效率高，一般能够达到98%以上；上插棒槽的集气系统是由安装在阳极下部周围的裙式集气罩所构成，其集气效率一般为50%-85%，旁插槽通常是用槽罩或槽帘来使其密闭，集气效率可达到80%-90%，边部加工预焙槽在阳极侧部和端部打壳和加料，槽上虽然有密闭罩，但由于打开罩子的次数多，故集气效率只能达到80%-90%，由于中间下料预焙槽具有良好的密封性能，且加工方便，同时集气效率高，因此目前大部分电解铝生产系统都采用该槽型电解槽生产，国内大部分其他槽型的电解槽都已经逐步通过技改由中间下料预焙槽代替。

（2）铝电解烟气净化系统布局影响：

铝电解生产系统的烟气净化布局合理，也会影响到铝电解烟气净化系统的集气效率，要合理的选择烟气净化系统的布局，选择合理的管道布局方式，尽可能降低净化系统集气管道的长度和管道阻力系数，以降低系统运行过程中管道压力损失，在风机提供同样的动压的情况下，为电解槽集气罩内提供最大的负压，减少电解槽集气罩的漏气量，提高电解槽的集气效率，在选择主排烟机时，要避免由于风机选型不合理，造成电解槽内集气负压不足的现象。

（3）生产运行控制的影响：

在铝电解生产系统运行过程中，影响铝电解槽集气效率的因素是多方面的，主要有电解槽支烟管调节阀门开启角度影响、净化系统密封性能的影响等。

2集气效率的确定

电解槽产生的含氟烟气，主要是通过电解车间的天窗和烟气净化系统的烟囱2条途径排放。国际上一般采用“吨铝排氟量”这个指标，来衡量一个电解铝厂的环保水平，国际工程中一般采用目前世界上最为严格的PARCOM标准来作为设计保证值。该标准规定：新建电解铝厂吨铝排氟量应低于016kg，而西方一些专业的烟气净化公司现在也提出了013～014kg的吨铝排氟量指标。而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，治理成本很高。因此，必须提高烟气的捕集效率，减少从天窗排放的无组织烟气。但是建设地区的污染物总控指标，实际上也只控制了相应污染物的排放总量。由此可见，对于电解槽烟气中的污染物控制，是总量的控制。即总量为烟气有组织地通过净化系统净化后从烟囱排出的氟量，与烟气以自然通风方式通过车间天窗排出的氟量之和，而不仅仅只是控制烟气净化系统后的排放量。目前我国的电解铝厂，对从电解车间天窗排出的烟气均没有采取任何净化措施，而是直接排空。所以，如何高效地把这些电解槽排放的污染物捕集起来集中处理，是治理电解槽烟气的关键，这就需要保证有较高的集气效率。

3烟气净化效率的保证

先进的电解烟气干法净化技术，是减少污染物排放的有效途径。国内外已广泛使用的我院的“铝电解烟气n型喷射两级逆流吸附干法净化工艺”技术、ALSTOM公司的ABBART净化技术、SOLIOS公司的TGTRE净化技术等，都是高效成熟的净化技术，净化效率可达9815%以上，净化后烟气中的氟化物浓度达到1～2mg/Nm3，粉尘浓度低于10mg/Nm3。

4集气效率的确定

有了先进的生产工艺和高净化效率的保证，提高集气效率是有效控制污染源扩散的关键。目前的预焙电解槽吨铝排氟量为16～25kg，如烟气净化系统净化效率按9815%计，要达到吨铝0197kg的国家排放水平，集气效率η按下式计算：（16～25）×（1-η）+（16～25）×η×（1-9815%）≤0197则η≥9514%～9716%。由此可见，要满足上述指标，烟气净化系统的集气效率必须要保证大于9514%～9716%。对于国际工程烟气净化效率，按99%计，按照PARCOM的标准，吨铝排氟量指标要达到016kg的水平，则集气效率必须大于9713%～9816%。采用小型活动盖板的电解槽要达到95%以上的集气效率，对设备的制造、生产和净化工艺的设计、生产运行管理，都有很高的要求，目前国内实际投入运行的电解厂往往难以达到。所以，如何提高集气效率已成为铝电解烟气治理急待解决的问题。

5排烟量对集气效率的影响

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，保证槽盖板缝隙处有微负压而使烟气不散至室内。排烟量的大小，关系到电解槽的集气效率的高低，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。但是，排烟量的增加，必须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。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来进行设计。

结语

通过对铝电解烟气净化系统集气效率的探讨，加强对铝电解烟气净化进行更进一步深入的研究，掌握其性能、特点，结合先人总结的经验，符合当前经济发展所需求的“节能减排”型企业的要求。

参考文献

[1]李志娟.刘芎杉.我国电解铝工业质量管理存在问题与策略[J].中国新技术新产品，2011，44：13-14.

[2]李积良.浅谈进一步加强电解铝企业节能减排的重要意义[A].有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C].2010年.

[3]艾秀娟.电解铝烟气净化技术的发展与展望[J].世界有色金属，2012，13：10-02.