铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺及净化系统

摘要

本发明涉及一种应用于电解铝阳极生产厂的阳极焙烧炉烟气净化工艺。焙烧炉烟气首先经过烟气冷却系统将高温烟气降温，降温后的烟气进入电捕焦油器去除烟气中大量的沥青焦油，之后进入干法净化系统去除烟气中的固态氟化物及HF气体、粉尘、焦油，净化后的烟气由主排烟风机排入烟囱。本发明的焙烧炉烟气净化效率高、无二次污染。它不仅可以净化烟气中的沥青焦油、粉尘，而且可以净化烟气中的HF气体，一次彻底净化污染物。本发明系统的运行维护费用低、运行自动化水平高，净化烟气中的HF气体使之转化为氟化铝，是电解铝生产不可缺少的原料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电解铝阳极生产厂的阳极焙烧炉烟气净化系统及工艺。本发明铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统和工艺是采用联合净化工艺净化处理焙烧炉烟气中的沥青焦油、氟化物和粉尘，净化后这三种特征污染物的排放浓度大大低于国家环保标准。

背景技术

目前，铝电解生产配套的阳极焙烧炉烟气净化基本上采用以下两种净化工艺，即电捕焦油器净化工艺和氧化铝吸附的干法净化工艺。这两种工艺在生产实践过程中各自暴露出许多问题。采用上述传统方法净化焙烧炉烟气工艺已有二十几年了，通过这些年生产运行的经验，发现在运行过程中存在如下问题：

1、现有的阳极焙烧炉烟气净化系统大多采用电捕焦油器净化工艺。如图1所示，由于此工艺不能净化烟气中的HF气体，净化后烟气中HF的排放浓度超标。焙烧炉正常生产时排放的气体中HF的浓度一般为50-80mg/Nm3，由于电捕焦油器2仅能捕集烟气中的沥青焦油和粉尘，对HF气体没有任何的净化作用，而HF气体的排放限值为6mg/Nm3(《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996)，故排放浓度超标。可见这种净化工艺必须进行改进。

2、现有的阳极焙烧炉烟气净化系统一部分采用氧化铝吸附的干法净化工艺。此工艺如图2所示，这种净化工艺可净化烟气中的沥青焦油、氟化物和粉尘，烟气中的污染物可达标排放。但这种工艺采用电解铝生产的原料—氧化铝来作为吸附剂，吸附后的氧化铝含有大量的沥青焦油，返回电解铝生产使用。这部分氧化铝返回电解车间使用的量一般占电解生产用量的6-10％。这部分氧化铝虽然量不大，但返回使用时不能与大量的新鲜氧化铝充分混合，造成在某些个阶段集中使用这种氧化铝。这就产生了如下问题：返回的氧化铝集中进入电解槽时沥青焦油会被烧掉，沥青焦油会大量散发，虽然绝大部分被氧化铝二次吸附，但仍有一部分散发出来，散发出来的沥青焦油一部分进入电解烟气净化系统，一部分散发到电解车间，造成一定程度的二次污染；更为严重的是含有大量沥青焦油的氧化铝返回电解槽时，会造成电解质含碳量增高，降低电流效率；含有大量沥青焦油的氧化铝返回电解车间使用时，流动性较差，特别是夏天气温较高时，氧化铝流动性更差，造成氧化铝超浓相输送系统输送这种氧化铝很困难，氧化铝难以及时送上电解槽料箱，影响电解槽正常生产。可见现有的干法净化工艺虽然对烟气中的污染物有较高的净化效率，但采用这种工艺会影响电解铝的正常生产。为此必须进行改造，方能满足电解铝生产需要。

进几年来，随着对环保工作的日益重视，新的环保法规和规范不断严格，必须发明一种彻底净化污染物的工艺以满足更加严格的环保法规的要求，此工艺还应同时满足电解铝生产的需要。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题而提供一种铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺，目的是彻底净化铝电解阳极焙烧炉烟气中污染物，并减少返回电解铝生产中作为吸附剂的氧化铝中沥青焦油的含量，以满足电解铝生产需要。

为达上述目的，本发明是这样实现的：铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺，焙烧炉烟气首先经过烟气冷却系统将高温烟气降温，降温后的烟气进入电捕焦油器去除烟气中大量的沥青焦油，之后进入干法净化系统去除烟气中的固态氟化物及HF气体、粉尘、焦油，净化后的烟气由主排烟风机排入烟囱。

所述的干法净化系统去除烟气中的固态氟化物及HF气体、粉尘、焦油中加入的吸附剂是电解铝生产原料—氧化铝，反应后的氧化铝返回电解生产使用。

所述的经过烟气冷却系统将高温烟气降温是将焙烧炉排出的高温烟气经过全蒸发冷却塔喷水雾化降温。

所述的降温后的烟气温度为90-100℃。

铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统，其结构为：烟气冷却系统的入气端与焙烧炉烟道连接，烟气冷却系统的出气端与电捕焦油器入口连接，电捕焦油器的出口与干法净化系统连接。

所述的烟气冷却系统的出气端与干法净化系统的除尘器之间连有一条烟道，此烟道上设有控制阀门。

所述的电捕焦油器的出口与干法净化系统的旁通烟道之间设有排烟管道，此排烟管道上设有控制阀门。

所述的焙烧炉烟道与氧化铝干法净化系统的烟囱之间还连有旁通烟道。

所述的旁通烟道的末端分为两根支管路，一根支管路上设有一个控制阀门，另外一根支管路上设有两个控制阀门，两个控制阀门之间设有旁通风机。

所述的控制阀门为电动碟阀或气动蝶阀。

所述的电捕焦油器为双电场卧式型式

所述的烟气冷却系统是由全蒸发冷却塔、阀架、喷枪、喷嘴和PLC控制系统组成。

本发明的优点和效果如下：

采用烟气冷却系统、电捕焦油器和干法净化系统组成的联合净化技术处理铝电解阳极焙烧炉烟气，不仅能满足严格的污染物排放指标的要求，而且能同时满足铝电解生产对本系统的要求。

本发明的焙烧炉烟气净化效率高、无二次污染。它不仅可以净化烟气中的沥青焦油、粉尘、固态氟化物，而且可以净化烟气中的HF气体，一次彻底净化污染物。净化后污染物的排放浓度为，总氟化物：0.5-2mg/Nm3，总粉尘：1-10mg/Nm3，沥青焦油：1-5mg/Nm3。本发明系统的运行维护费用低、运行自动化水平高，净化烟气中的HF气体使之转化为氟化铝，是电解铝生产不可缺少的原料，实现了“综合利用，化害为利”的目的。

附图说明

图1是现有的采用电捕焦油器净化系统的结构示意图。

图2是现有的干法净化系统的结构示意图。

图3是本发明净化系统的结构示意图。

图中，1、烟气冷却系统，2、电捕焦油器，3、干法净化系统，4、冷却塔，5、布袋除尘器，6、阀架，7、旁通烟道，8、主排烟风机，9、旁通风机，10、反应器，11、烟囱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。

如图3所示，本发明铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺，焙烧炉烟气首先经过烟气冷却系统1将高温烟气降温，降温后的烟气进入电捕焦油器2去除烟气中大量的沥青焦油，之后进入干法净化系统3去除烟气中的固态氟化物及HF气体、粉尘、焦油，净化后的烟气由主排烟风机8排入烟囱11。

上述干法净化系统去除烟气中的固态氟化物及Ⅲ气体、粉尘、焦油中加入的吸附剂是电解铝生产原料—氧化铝，反应后的氧化铝返回电解生产使用。

铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统，其结构为：烟气冷却系统1的入气端与焙烧炉烟道连接，烟气冷却系统1的出气端与电捕焦油器2入口连接，电捕焦油器2的出口与氧化铝干法净化系统3连接。烟气冷却系统1的出气端与氧化铝干法净化系统3的布袋除尘器之间连有一条烟道，此烟道上设有控制阀门。电捕焦油器2的出口与氧化铝干法净化系统3的旁通烟道7之间设有排烟管道，此排烟管道上设有控制阀门。焙烧炉烟道与氧化铝干法净化系统3的烟囱之间还连有旁通烟道7。旁通烟道7的末端分为两根支管路，一根支管路上设有一个控制阀门，另外一根支管路上设有两个控制阀门，两个控制阀门之间设有旁通风机9。

上述控制阀门为电动碟阀或气动蝶阀。

上述烟气冷却系统1的作用是为后续净化工艺提供必要的条件。焙烧炉排出的高温烟气(120-250℃)首先经过全蒸发冷却塔4喷水雾化，降温至90-100℃。烟气冷却有三个目的：其一是降低烟气的比电阻。其二是将烟气中一部分气态焦油冷凝成液态焦油，保证冷却后的烟气进入电捕焦油器2后能够被扑集下来(因电捕焦油器对气态焦油净化效率等于零)。之后进入电捕焦油器2。其三将高温气体降温是为了保护后面的布袋除尘器5的布袋不被烧毁(布袋的材质为涤纶，使用温度低于130℃)，延长布袋的使用寿命。

上述的烟气冷却系统1是由全蒸发的冷却塔4、阀架6、喷枪、喷嘴和PLC控制系统组成的，与现有氧化铝干法净化系统的烟气冷却系统连接方式相同。

上述的电捕焦油器2：烟气冷却后进入电捕焦油器2，除去烟气中的沥青焦油粉尘等污染物。电捕焦油器2一般采用双电场卧式型式电捕焦油器，沥青焦油进口浓度一般为100-500g/Nm3，出口浓度为20-40mg/Nm3.

上述的干法净化系统3：干法净化工艺是采用电解铝生产原料—氧化铝作为吸附剂吸附烟气中的HF气体，来达到净化烟气的目的。含有氟化物(包括HF气体)、粉尘、低浓度沥青焦油的烟气在反应器内完成吸附反应，之后通过袋式收尘器进行气固分离，吸附后的氧化铝返回电解车间生产使用，净气通过主排烟风机排入烟囱，排入大气。

为了保证焙烧炉正常生产运行的要求，联合法净化技术设有五条烟气排出通道保证烟气排放的可靠性：

1、正常生产时的通道：焙烧炉烟气经冷却塔冷却后，进入电捕焦油器除去绝大部分沥青焦油和粉尘，之后进入干法净化系统除去氟化氢气体、固态的氟化物、粉尘、沥青焦油。净化后的气体由主排烟风机排入烟囱。

2、干法净化系统故障时的通道：焙烧炉烟气经冷却塔冷却后，进入电捕焦油器除去绝大部分沥青焦油和粉尘，之后由旁通排烟风机排入烟囱。

3、电捕焦油器系统故障时的通道：焙烧炉烟气经冷却塔冷却后，直接进入干法净化系统除去氟化氢气体、固态的氟化物、粉尘、沥青焦油。净化后的气体由主排烟风机排入烟囱。

4、烟气冷却系统故障时的通道：焙烧炉烟气直接通过旁通烟道和旁通排烟风机排入烟囱，保证焙烧炉正常生产。

5、烟道着火时的通道：焙烧炉烟气直接通过旁通烟道进入烟囱。