摘要：本文敘述了某公司電解鋁廠污染物排放現(xiàn)狀，介紹了一種采用石灰石一石膏濕法凈化技術(shù)對(duì)鋁電解煙氣進(jìn)行深度處理的改造方案。該方案有效解決鋁電解煙氣脫硫的問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步降低氟化物和粉塵排放濃度，實(shí)現(xiàn)了鋁電解煙氣的趨零排放。  

鋁電解過(guò)程中電解槽散發(fā)煙氣中含有大氣污染物，主要包括氟化物、二氧化硫、粉塵等。這些有害物的排放不僅對(duì)作業(yè)人員身體造成嚴(yán)重傷害，還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成明顯污染。為保障生產(chǎn)人員身體健康和不破壞大氣環(huán)境質(zhì)量，電解鋁企業(yè)必須建設(shè)電解煙氣凈化系統(tǒng)，防止鋁電解煙氣對(duì)大氣污染。  

當(dāng)前鋁工業(yè)廣泛采用的干法凈化技術(shù)主要針對(duì)煙氣中的氟化物和粉塵，而對(duì)二氧化硫沒(méi)有凈化效果。而近些年，隨著國(guó)內(nèi)鋁工業(yè)的快速發(fā)展，鋁電解用炭陽(yáng)極需求增大，作為原料的低硫石油焦供不應(yīng)求且價(jià)格偏高，各炭素企業(yè)紛紛加大高硫焦使用量，導(dǎo)致炭陽(yáng)極含硫量升高，最終通過(guò)鋁電解煙氣排放，造成環(huán)境污染。  

2013年，國(guó)家環(huán)保部在《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465—2010)基礎(chǔ)上發(fā)布了更加嚴(yán)格《(鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn))修改單》，規(guī)定重點(diǎn)區(qū)域二氧化硫排放濃度由200mg／Nm3降低到100mg／Nm3。2017年，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，提高了部分地區(qū)的大氣污染防治要求。同年工業(yè)和信息化部發(fā)布推動(dòng)落后產(chǎn)能退出的指導(dǎo)意見(jiàn)，要求嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)，對(duì)超過(guò)大氣和水等污染物排放標(biāo)準(zhǔn)排污、違反固體廢物管理法律法規(guī)，以及超過(guò)重點(diǎn)污染物總量控制指標(biāo)排污的企業(yè)，責(zé)令采取限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治等措施；情節(jié)嚴(yán)重的，責(zé)令停業(yè)、關(guān)閉�？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的高度重視，未來(lái)環(huán)保政策會(huì)進(jìn)一步趨嚴(yán)。  

基于企業(yè)鋁電解煙氣排放現(xiàn)狀和環(huán)境保護(hù)未來(lái)需求，國(guó)家電力投資集團(tuán)公司組織相關(guān)科研院所和系統(tǒng)內(nèi)環(huán)保平臺(tái)企業(yè)研究實(shí)施鋁電解煙氣趨零排放，采用電力行業(yè)常用的石灰石一石膏濕法凈化技術(shù)對(duì)脫氟除塵后電解煙氣治理，可有效脫除電解煙氣中的硫化物，同時(shí)進(jìn)一步降低污染物排放總量。  

1鋁電解煙氣凈化現(xiàn)狀  

1.1鋁電解煙氣凈化方法  

鋁電解煙氣凈化回收根據(jù)凈化回收工藝和所選用設(shè)備分為干法和濕法兩大類。  

(1)干法：目前鋁電解煙氣主要采用的是干法凈化技術(shù)，該技術(shù)是20世紀(jì)60年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)的鋁工業(yè)電解煙氣治理的最佳實(shí)用技術(shù)，國(guó)內(nèi)國(guó)外電解鋁企業(yè)均普遍采用。該方法利用氧化鋁活性強(qiáng)、空隙多、比表面積大、屬兩性氧化鋁、有良好的酸性氣體吸附性等特點(diǎn)，吸附氟化氫氣體從氣相進(jìn)入固相，通過(guò)高效除塵器分離回收載氟氧化鋁實(shí)現(xiàn)氣固分離，達(dá)到除去煙氣中氟化氫和粉塵的目的。干法凈化具有流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率高，吸附劑不需要專門(mén)制備等優(yōu)點(diǎn)，但脫氟效率受氧化鋁質(zhì)量的影響，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)氟化物的近零排放，且缺乏專門(mén)的脫硫措施。  

(2)濕法：濕法工藝主要通過(guò)堿水(水)直接洗滌電解煙氣，再通過(guò)堿法或酸法流程加以回收其中的氟化物。濕法脫除效率和吸收劑利用率相對(duì)較高，但工藝系統(tǒng)復(fù)雜，存在廢水二次污染等問(wèn)題。  

1.2企業(yè)污染物排放監(jiān)測(cè)情況  

按照環(huán)保部《國(guó)控重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)控項(xiàng)目污染源監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)端建設(shè)規(guī)范》要求，國(guó)家電力投資集團(tuán)公司五家電解鋁廠安裝了煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，公司各電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)排污口顆粒物、二氧化硫、氟化物排放濃度分別見(jiàn)圖1、圖2、圖3。  

根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，公司各電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)排污口顆粒物、二氧化硫、氟化物排放濃度均符合《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465—2010)，但部分電解鋁廠的顆粒物和二氧化硫排放濃度監(jiān)測(cè)平均值高于《(鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn))修改單》的特別排放限值。如果嚴(yán)格執(zhí)行《(鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn))修改單》，則有部分電解鋁廠的顆粒物和二氧化硫排放濃度超標(biāo)，存在一定的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行改造來(lái)降低煙氣中的粉塵和二氧化硫濃度。  

2改造方案  

2.1改造工藝選擇及凈化原理  

改造方案采用石灰石一石膏濕法技術(shù)對(duì)干法凈化后的電解煙氣進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)電解煙氣的脫硫、除塵、除氟深度處理，減少鋁電解煙氣污染物的排放總量。  

石灰石／石膏濕法技術(shù)是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用業(yè)績(jī)最多的煙氣脫硫工藝技術(shù)。經(jīng)干法凈化的電解煙氣引入脫硫系統(tǒng)，采用合適濃度的石灰石漿液在吸收塔中循環(huán)噴淋，吸收氣體中的氟化物、二氧化硫等酸性氣體，漿液充分氧化后，生成硫酸鈣、氟化鈣等鈣鹽晶體、水合物，然后將漿液排至脫水系統(tǒng)進(jìn)行充分脫水，得到接近固態(tài)的鈣鹽混合物，從而去除煙氣中的氟化物、二氧化硫等氣體，同時(shí)除去煙氣中的粉塵等顆粒物。  

脫硫塔內(nèi)凈化過(guò)程主要發(fā)生以下反應(yīng)：  

2.2改造內(nèi)容  

在公司某電解鋁廠(產(chǎn)能43萬(wàn)噸)現(xiàn)有電解廠房中間建設(shè)兩套石灰石一石膏濕法凈化裝置，處理已有八套干法凈化裝置煙氣，并對(duì)現(xiàn)有煙氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，保留原引風(fēng)機(jī)，新增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，對(duì)原煙囪接口進(jìn)行合并改造。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO、HF與漿液中的碳酸鈣以及鼓人的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏等。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶有的細(xì)小液滴后排人煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收。工藝流程見(jiàn)圖4。  

由于吸收漿液的循環(huán)利用，吸收劑的利用率很高。在脫硫的同時(shí)還可以進(jìn)一步去除煙氣中剩余的粉塵。由于電解煙氣經(jīng)過(guò)了干法煙氣凈化，煙氣相對(duì)比較干凈，脫硫副產(chǎn)物石膏品質(zhì)較好，具有一定的商業(yè)價(jià)值。  

濕法凈化裝置主要包括吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收劑制備及漿液輸送系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)及電氣熱控系統(tǒng)等。吸收系統(tǒng)采用先進(jìn)的沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置(簡(jiǎn)稱BFI裝置)，見(jiàn)圖5。主要有以下優(yōu)點(diǎn)：  

(1)氣流均布。設(shè)置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，進(jìn)入吸收塔的氣體流速得到了很好的均布作用。設(shè)置壁環(huán)將塔壁的煙氣趕往吸收塔中間區(qū)域，避免了煙氣從塔壁逃逸，從而提高煙氣中污染物的反應(yīng)效率，提高脫硫效率。  

(2)降低裝置消耗。設(shè)置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，可保持一定高度液膜，增加了煙氣在吸收塔中的停留時(shí)間，當(dāng)氣體通過(guò)時(shí)，氣液接觸，可以起到吸收氣體中部分污染成分的作用，從而有效降低液氣比，提高了漿液對(duì)SO2、HF的吸收效率，從而降低漿液循環(huán)泵的流量和功耗。煙氣通過(guò)沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置及液膜層洗滌，還能把大量的粉塵洗滌下來(lái)，粉塵的脫除率能達(dá)90％左右。  

(3)檢修方便。設(shè)置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，在塔內(nèi)件進(jìn)行檢修時(shí)，不需將塔內(nèi)漿液全部排空，然后在塔內(nèi)搭建臨時(shí)檢修平臺(tái)，運(yùn)行維護(hù)人員站在合金沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置上就可對(duì)塔內(nèi)部件進(jìn)行維護(hù)和更換，減少運(yùn)行維護(hù)時(shí)問(wèn)。  

2.3主要技術(shù)指標(biāo)  

公司某電解鋁廠濕法凈化裝置投入運(yùn)行兩個(gè)月后，1#凈化裝置的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比如表1。  

從表1可知，該公司1#濕法凈化裝置煙氣處理能力、運(yùn)行指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值，實(shí)際脫氟率>98％，脫硫率>98.5％。經(jīng)濕法凈化處理后，出口煙氣氟化物濃度<0.01mg／m3、二氧化硫濃度<3mg／m3、煙塵濃度<2mg／m3，基本實(shí)現(xiàn)趨零排放。  

3改造投入與預(yù)期效益  

(2)濕法凈化有效去除了鋁電解煙氣中的二氧化硫污染物，是對(duì)干法凈化工藝的有益補(bǔ)充。濕法凈化的深度處理提高了企業(yè)污染物減排能力，不僅是落實(shí)國(guó)家環(huán)保政策要求，也是化解企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的環(huán)保違法違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)，防范落后產(chǎn)能淘汰的現(xiàn)實(shí)需要，有力支撐企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”