CN101301565A - 一种铝电解车间二次烟气回收净化方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种铝电解车间二次烟气回收净化方法，其特征是采用弱碱水或海水作吸收剂将二次烟气中的粉尘、HF和SO₂进行吸收、净化，再让无害气体自行排出。一种实施按权利要求1所述的铝电解车间二次烟气回收净化方法的装置，包括房面板、通风器外罩、通风器导流板、通风器挡雨罩、喉口、支架和支架座，其特征在于：(1)在挡雨罩的正上方另设置有喷射弱碱水或海水的喷淋管；(2)加大挡雨罩下部的储水槽的容积，并在通风器外罩的下部相应地设置有集流槽；(3)另设有压力泵和储液罐。本发明的方法所采用的弱碱水可以是稀碱液、稀苏打水或者稀小苏打水，而本发明的装置中的集流槽、挡雨罩储水槽通过储液罐、压力泵和喷淋管构成闭路循环系统。

Description

一种铝电解车间二次烟气回收净化方法及装置

技术领域

本发明属于铝电解槽废气治理的技术领域，具体涉及到铝电解车间中二次烟气回收净化的方法及装置。

背景技术

铝电解槽的上部设置有集气、排烟系统和装置，可以将电解槽中的废气(通常称之为一次烟气)捕集并通过槽端部的总烟道进入净化系统，经过净化处理后从烟囱排出，如中国专利200510047244.6、200720011292.4和200720013844.5就曾公开过多种电解槽集气方法和装置。然而，对于在更换阳极、出铝等开罩情况下通过电解槽槽盖板逸散出来的二次烟气，目前仍都是未经处理就让其从车间厂房顶顶部的通风孔道直接排出。虽然二次烟气从其浓度和总量来说，均要比一次烟气要小得多。但由于一次烟气是经过净化处理过的，所以相对而言，直接排放的二次烟气对电解铝厂周围的环境所造成的污染则更大一些；加之，目前国家对环境质量的要求日益提高，故对于二次烟气的危害已经不容忽视。

铝电解车间逸散出来的二次烟气的主要成分不仅是粉尘，还含有HF、SO₂等多种酸性化合物，虽然浓度较小，但其烟气量很大，处理起来有相当大的难度，故问题至今没有得到很好地解决。

发明内容

本发明的目的是寻求一种能有效地处理铝电解车间二次烟气的方法和装置，在不增加太大的投资、不增加太多能源消耗的条件下，使铝电解车间的二次烟气能得以很好回收、净化。

本发明的铝电解车间二次烟气回收净化方法，其特征是采用弱碱水或海水作吸收剂将二次烟气中的粉尘、HF和SO₂进行吸收、净化，再让无害气体自行排出。

弱碱水即可采用稀碱液、稀苏打水或稀小苏打水，它们的主要成分分别为NaOH、Na₂CO₃和NaHCO₃。当遇到烟气中HF和SO₂后便会发生化学反应：

NaOH+HF＝NaF+H₂O

2NaOH+SO₂＝Na₂SO₄+2H⁺

Na₂CO₃+2HF＝2NaF+H₂CO₃

Na₂CO₃+SO₂+H₂O＝Na₂SO₄+H₂CO₃

NaHCO₃+HF＝NaF+H₂CO₃

2NaHCO₃+SO₂+H₂O＝Na₂SO₄+2H₂CO₃

这几种盐均溶于水，不会散发到周围环境中去，且可以作为副产品而加以利用。

海水中含有大量的钠离子、钾、钙、镁和锶离子，虽然也含有大量的氯离子，然而氟离子的化学性质要比氯更活泼，很容易优先与钠、钾、钙、镁等离子相结合。而所生成的CaF₂、MgF₂、SrF₂和CaSO₄均难溶于水，故可沉淀分离出来，

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓

Mg²⁺+2F^-＝MgF₂↓

Sr²⁺+2F^-＝SrF₂↓

Ca²⁺+SO₂+H₂O＝CaSO₄↓+2H⁺

其它离子则仍存在于海水中，也不会作为烟气散发到周围环境中去。

本发明还提出了一种实施上述铝电解车间二次烟气回收净化方法的装置，包括屋面板、通风器外罩、通风器导流板、通风器挡雨罩、喉口、支架和支架座，其特征在于：

(1)在挡雨罩的正上方另设置有喷射弱碱水或海水的喷淋管；

(2)加大挡雨罩下部的储水槽的容积，并在通风器外罩的下部相应地设置有集流槽；

(3)另设置有压力泵和储液罐。

采用本发明的方法和装置，可从喷淋管中不断地喷出弱碱水或海水的液流，形成水幕。当铝电解车间中的二次烟气升腾到厂房顶部通过喉口和导流板向上逸出时，其中的粉尘将为水幕所吸收，而HF、SO₂等酸性物质遇到弱碱水或海水后，则将发生前面所述的化学反应，便会在液流中沉淀或溶于液流中，而后流入到储罐中另行处理。这样，最终排出的二次烟气将不再含有粉尘和HF、SO₂等物质，由此达到了有效净化的目的。

本发明的铝电解车间二次烟气回收净化装置，其集流槽和挡雨罩储水槽中的液体(弱碱水或海水)通过管道注入特制的储液罐中，再通过耐腐蚀的压力泵提升至喷淋管中，再进行喷淋，形成闭路循环。

本发明的方法和装置不仅能有效的使车间的二次烟气得到回收和净化，还可以适当地降低电解车间的温度，特别是夏天，更有助于改善工作人员的劳动条件。

附图说明

图1为本发明的铝电解车间二次烟气回收净化装置的剖面示意图。该图中：1车间屋面板；2通风器外罩；3通风器导流板；4通风器挡雨罩；5喷淋管；6挡雨罩储水槽；7通风器喉口；8通风器支架；9支架座；10集流槽。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本发明的内容作进一步的说明与补充。

实施例1用稀NaOH液作吸收剂净化二次烟气

如图1所示，首先，安装车间屋面板1时在屋脊处留有一定的空间，安装通风器的喉口7、通风器支架8，支架通过支架座9固定在屋面板下方的椽条上。再在屋面板顶部安装好用塑钢或塑料压制而成的集流槽10。而通风器外罩2、通风器导流板3和通风器挡雨罩4(挡雨罩储水槽6是与挡雨罩一体压制成型的)可在地面厂房内用塑钢预制而成，用吊车整体吊装到车间顶部。最后在通风器顶部上方安装喷淋管5系统。喷淋管系统、集流槽和防雨罩储水槽三者分别用管道同储液罐相连通，在本实施例中，储液罐中盛装的是稀碱液。由于在储液罐同喷淋管之间安装有压力泵，通过压力泵可将稀碱液压入喷淋管中，再从该管管壁的细孔中喷出，形成稀碱液水幕以吸收从通风器喉口中逸出来的二次烟气中的粉尘、HF和SO₂。吸收了烟气中的HF、SO₂后稀碱液将会发生下述化学反应：

NaOH+HF＝NaF+H₂O

2NaOH+SO₂＝Na₂SO₄+2H⁺

反应后的稀碱液落入到集流槽和防雨罩储水槽后又回流到储液罐中；而透过稀碱液水幕经过净化后的空气则任其向上排出。在储液罐中，沉淀物得以过滤分离，而稀碱液还可通过压力泵和喷淋管重新得到循环利用，仅需定期地向集液罐中补充一定量的稀碱液即可。

实施例2用稀苏打水作吸收剂净化二次烟气

同实施例1，按图1所示的结构安装好厂房顶部的二次烟气吸收净化装置。在储液罐中注入足量的稀苏打水。通过压力泵将稀苏打水从喷淋管中压出，形成稀苏打水水幕用以吸收二次烟气中的粉尘、HF和SO₂，吸收HF和SO₂后，苏打水将发生如下化学反应：

Na₂CO₃+2HF＝2NaF+H₂CO₃

Na₂CO₃+SO₂+H₂O＝Na₂SO₄+H₂CO₃

反应后的稀苏打水落入到集流槽和防雨罩储水槽后又回流到储液罐中；而透过稀苏打水水幕经过净化后的空气则任其向上排出。在储液罐中稀苏打水通过过滤后还可经压力泵和喷淋管重新得到循环利用，仅需定期地向集液罐中补充定量的稀苏打水即可。

实施例3用稀小苏打水作吸收剂净化二次烟气

同实施例1，按图1所示的结构安装好厂房顶部的二次烟气吸收净化装置。在储液罐中注入足量的稀小苏打水。通过压力泵将稀小苏打水从喷淋管中压出，形成稀小苏打水水幕用以吸收二次烟气中的粉尘、HF和SO₂，吸收HF和SO₂后，小苏打水将发生如下化学反应：

NaHCO₃+HF＝NaF+H₂CO₃

2NaHCO₃+SO₂+H₂O＝Na₂SO₄+2H₂CO₃

反应后的稀小苏打水落入到集流槽和防雨罩储水槽后又回流到储液罐中；而透过稀小苏打水水幕经过净化后的空气则任其向上排出。在储液罐中稀小苏打水通过过滤后还可经压力泵和喷淋管重新得到循环利用，仅需定期地向集液罐中补充定量的稀小苏打水即可。

实施例4用海水作吸收剂净化二次烟气

在滨海地区建设的电解铝厂可以利用其天然资源——海水作吸收剂来净化二次烟气。与上述实施例相同，按图1的结构制造、安装好厂房顶部的二次烟气吸收、净化装置。在储液罐中注入足量的海水。通过压力泵将海水从喷淋管中压出，形成海水水幕用以吸收二次烟气中的粉尘、HF和SO₂，吸收HF和SO₂后，海水将发生如下化学反应：

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓

Mg²⁺+2F^-＝MgF₂↓

Sr²⁺+2F^-＝SrF₂↓

Ca²⁺+SO₂+H₂O＝CaSO₄↓+2H⁺

反应后的海水落入到集流槽和防雨罩储水槽后又回流到储液罐中；而透过海水水幕经过净化后的空气则任其向上排出。在储液罐中海水通过过滤分离后，滤去沉淀物，还可经压力泵和喷淋管重新得到循环利用，仅需定期地向集液罐中补充一定量的海水即可。

采用本发明的方法和装置可以有效的吸收和净化电解铝车间逸散出来的二次烟气，具有很大的社会效益和经济效益，因而值得大力推广应用。

Claims (4)

1.一种铝电解车间二次烟气回收净化方法，其特征是采用弱碱水或海水作吸收剂将二次烟气中的粉尘、HF和SO₂进行吸收、净化，再让无害气体自行排出。

2.按权利要求1所述的铝电解车间二次烟气回收净化方法，其特征在于所说的弱碱水是稀碱液、稀苏打水或者稀小苏打水。

3.一种实施按权利要求1所述的铝电解车间二次烟气回收净化方法的装置，包括屋面板、通风器外罩、通风器导流板、通风器挡雨罩、喉口、支架和支架座，其特征在于：

(1)在挡雨罩的正上方另设置有喷射弱碱水或海水的喷淋管；

(2)加大挡雨罩下部的储水槽的容积，并在通风器外罩的下部相应地设置有集流槽；

(3)另设有压力泵和储液罐。

4.按权利要求3所述的铝电解车间二次烟气回收净化装置，其特征在于所说的集流槽、挡雨罩储水槽通过储液罐、压力泵和喷淋管构成闭路循环系统。

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