CN106544698A - 电解铝烟气循环减量排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电解铝烟气循环减量排放系统。所述循环减量排放系统是将电解铝烟气净化单元的净化后烟气由排空管道中利用烟气循环减量单元循环引入电解槽内,将净化后的电解铝烟气部分分流循环至电解槽内代替部分空气,达到电解铝总烟气量减量排放的目的。将部分净化后烟气在该循环减量排放系统内循环回电解槽,降低了电解铝烟气的总排放量,进而降低了氟污染物的总排放量,改善电解铝企业周围环境。增设控制单元,自动实现烟气循环减量单元中循环烟气的流量与电解槽内的所需冷却烟气量相匹配,并保证进入电解槽内的循环烟气的温度降低至所需冷却温度值,保证循环减量排放系统稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染物控制与节能减排技术领域,尤其涉及电解铝烟气循环减量排放系统。
背景技术
电解铝工业是我国重要的基础原料产业,也是高耗能、高污染产业,2014年我国电解铝产量达到2368万吨,占全球总产量的40%以上,同时也排放了高达2.93多万亿立方米的污染烟气。电解铝烟气主要含粉尘、氟化物、SO2和CO等污染物分别为30mg/m3、3mg/m3、200mg/m3和0.1%,烟温一般在100℃以上,含氧量为20%以上,排放浓度基本能够达到国家相应的排放标准限值。
目前,电解铝工艺烟气净化设备主要以VRI反应器及布袋除尘器为主。首先电解槽产生烟气由净化系统主排烟机产生的负压,经槽内密闭集气罩收集,通过水平排烟总管,进入地下烟道,利用VRI(Vertical Radial Injector)反应器(或文丘里反应器),使吸附剂(Al2O3)能够与烟气中的氟化物充分接触,从而达到降低烟气中氟化物含量的目的。烟气经过VRI反应器(或文丘里反应器)后,进入布袋除尘器,布袋除尘器将含有大量载氟氧化铝的烟气进行气固分离,分离后的载氟氧化铝通过风动溜槽,进入气力提升机,提升至载氟氧化铝贮仓,经超浓相输送系统供电解生产使用,分离后的净气后烟气经由排空管道至烟囱排入大气。
众所周知,污染物排放总量=净烟气污染物的浓度×净烟气量,国家标准《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)中明确规定,要求排放的二氧化硫小于200kg/t.Al、氟化物小于3.0mg/Nm3、电解槽烟气净化颗粒物小于20mg/Nm3。目前我国电解铝生产及净化系统工艺较为成熟,污染物排放浓度可得到有效控制,现有污染物控制设备可以达到国家排放标准。但是现有电解铝生产工艺,电解槽烟气需要净化系统中风机通过形成负压的方式抽取出来,因此系统中会产生大量烟气。由上述情况可知,虽然电解铝产生的烟气经净化设备后使污染物排放浓度降低,但烟气排放总量却很高,而植被对氟化物具有吸附累积效应。这也就造成了企业排放达标,但周围人群及植被体内氟含量明显高于其他地区的人群及植被,可见周围环境仍被破坏的窘境。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题,本发明实施例的目的是提供电解铝烟气循环减量排放系统。通过增加烟气循环减量单元,将部分电解铝烟气分流循环回电解槽代替部分空气,降低了电解铝烟气的总排放量。旨在通过铝电解槽冷却烟气循环利用工艺特有的烟气循环方式及控制方式来降低电解铝企业烟气排放量,从而使电解铝企业氟污染物总体排放量下降,改善电解铝企业周围环境。有效地解决了现有电解铝行业中的电解铝烟气的总排放量大的技术问题。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
电解铝烟气循环减量排放系统,包括电解铝烟气净化单元,其中,还包括烟气循环减量单元,所述电解铝烟气净化单元的净化后烟气的排空管道上开设循环口;所述烟气循环减量单元的进烟口与所述循环口连接,出烟口接入电解槽内,将净化后的电解铝烟气部分分流循环至电解槽内代替部分空气,达到电解铝总烟气量减量排放的目的。
进一步地,所述烟气循环减量单元包括循环管道、烟气温度调节装置和循环风机,所述烟气温度调节装置设置在所述循环管道上,对流经循环管道的烟气的温度进行调节;所述循环管道的进烟口与所述电解铝烟气排空管道上的循环口连接,出烟口接入电解槽内;所述循环风机设置在所述循环管道上,控制分流的电解铝烟气的流量及压力。
进一步地,所述烟气温度调节装置采用换热器。
进一步地,所述循环减量排放系统还包括总控制阀门,所述总控制阀门设置在所述电解铝烟气排空管道的循环口与排空口之间的管道上。
进一步地,所述循环减量排放系统还包括控制单元,所述控制单元包括处理器和多个传感器组,所述多个传感器组中的每个传感器的输出端均与所述处理器的输入端连接;所述多个传感器组的采集端分别设置在所述烟气循环减量单元的进烟管道和出烟管道上,以及电解槽的排烟管道上;所述循环减量排放系统中的烟气参数的控制设备的控制端与所述处理器的输出端连接;
所述多个传感器组分别采集循环减量排放系统中相应管道内的烟气参数,并将该烟气参数输送至处理器内;所述处理器依据该烟气参数将其显示,或者依据该烟气数据对烟气参数的控制设备进行调控,实现烟气循环减量单元中循环烟气的流量与电解槽内的所需冷却烟气量相匹配,并保证进入电解槽内的循环烟气的温度降低至所需冷却温度值;
其中,所述烟气参数包括烟气流量参数、烟气温度参数和烟气压力参数。
进一步地,所述烟气循环减量单元包括循环管道、烟气温度调节装置和循环增压风机时,所述烟气参数的控制设备包括烟气温度调节装置和循环增压风机。
进一步地,所述循环减量排放系统还包括总控制阀门,所述总控制阀门设置在所述电解铝烟气排空管道的循环口与排空口之间的管道上;所述总控制阀门的控制端与所述处理器的输出端连接。
进一步地,所述多个传感器组中,每个传感器组均包括压力传感器和/或温度传感器。
进一步地,每个传感器组均还包括二氧化硫传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器中一种或者其中至少两者的组合。
进一步地,所述电解铝烟气循环减量排放系统中还包括多个在线烟气分析仪表,所述多个在线烟气分析仪表分别设置在所述烟气循环减量单元的进烟管道和出烟管道上,以及电解槽的排烟管道上。
本发明的电解铝烟气循环减量排放系统中,通过将即将排放的净化后烟气的分流循环至电解槽内,代替部分空气,将部分净化后烟气在该循环减量排放系统内循环起来,不排放至大气中,降低了电解铝烟气的总排放量,进而降低了氟污染物的总排放量,改善电解铝企业周围环境。
本发明中,在将净化后的电解铝烟气分流循环引入电解槽的过程中,需要合理调节分流循环的烟气的流量和温度等参数,因此,优选的增加了控制单元,实现自动且实时地依据实际生产情况对分流循环的烟气的流量和温度等参数进行调控,保证循环减量排放系统稳定运行。经净化后的烟气在进入烟囱前,温度一般在80-120℃范围内,将此烟气循环至铝电解槽集气罩替代空气补入,需考虑降温与烟气分配问题。烟气降温可采用常规设备,例如换热器或降温塔;烟气量分配可由温度传感器、压力传感器、电动阀门及流量计等装置完成,为烟气循环方式提供正确烟气参数,使每个铝电解槽捕集烟气后,出口烟气温度与使用空气降温时相同,不影响后续净化设备的正常使用。
综上,本发明的电解铝烟气循环减量排放系统具有如下有益效果:
1、利用本发明可将铝电解槽烟气排放量降低,进一步取得污染物总量减排的良好效果;
2、随着技术应用的开展,对电解铝生产地区污染物总量排放具有控制能力,可为该地区经济发展提供一定的便利条件;
3、对原有铝电解槽烟气净化系统改造即可满足工艺条件,相对于增加污染物控制设施,既减少了投资成本,又节约了厂区内用地;
4、所引用净烟气中污染物浓度较低,对烟气净化设备冲击小,无需对其改造,对原有达标排放效果无影响;
5、长期运行,对电解铝企业周围环境具有改善作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的电解铝烟气循环减量排放系统的结构连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示,现有的电解铝烟气的治理工艺中,现有电解铝烟气净化单元包括脱氟设备01、除尘设备02、排空管道03和烟囱04;所述脱氟设备01(如,氧化铝干法脱氟设备、文丘里反应器)的排烟口与所述除尘设备02(如,布袋除尘器)的进烟口连接,所述除尘设备02的排烟口与所述排空管道03的进烟口连接;所述排空管道03的出烟口与所述烟囱04连接。电解槽11的集烟罩在总风机13的作用将电解铝烟气收集后进入排烟管道12内(总风机13设置在排烟管道12上),所述排烟管道12与地下总烟道13的一端口连通,地下总烟道13的另一端口与所述脱氟设备01的进烟口连接,从而将电解铝烟气引入电解铝净化单元内。电解铝烟气经过脱氟设备01和除尘设备02净化后,净化后烟气经过排空管道03输送至烟囱,排放至大气中。同时为了保证净化后的烟气顺利的经由排空管道03输送至烟囱,在排空管道03设置排烟风机05。
针对现有电解铝烟气的总排烟量大,其中的氟污染物的累积效应导致周围环境污染的现状下,通过对电解铝烟气的成分进行分析,在上述的现有电解铝烟气净化单元的基础上得到了本发明的技术方案,增加烟气循环减量单元20,在所述电解铝烟气净化单元的净化后烟气的排空管道03上开设循环口;所述烟气循环减量单元20的进烟口与所述循环口连接,出烟口接入电解槽11内,将净化后的电解铝烟气部分分流循环至电解槽11内代替部分空气,将部分净化后烟气在该循环减量排放系统内循环起来,不排放至大气中,达到电解铝总烟气量减量排放的目的。从而降低了氟污染物的总排放量,改善电解铝企业周围环境。
在电解铝生产过程中,电解槽上方的集烟罩在总风机13的作用下,利用产生的负压将电解铝烟气吸入排烟管道12内,集烟罩吸入的烟气量是稳定的。在本发明增加了烟气循环减量单元20将部分净化烟气引入电解槽内后,由于吸入烟气量的稳定的,必然带来吸入的空气量的相应减少,实现净化烟气量替换部分空气,达到电解铝烟气排放总量减量的目的。
具体地,如图1中所述,所述烟气循环减量单元20包括循环管道21、烟气温度调节装置22和循环增压风机23,所述烟气温度调节装置22设置在所述循环管道21上,对流经循环管道21的烟气的温度进行调节(降低烟气温度);所述循环管道21的进烟口与所述电解铝烟气排空管道03上的循环口连接,出烟口接入电解槽11内;所述循环增压风机23设置在所述循环管道21上,控制分流的电解铝烟气的压力和流量,保证进入循环减量单元的电解铝烟气顺利进入电解槽内。
所述烟气循环减量单元20中的烟气温度调节装置22可以采用换热器或者其它的能实现对烟气温度进行调节目的的设备。电解铝的排烟温度一般为80-120℃左右,而循环进入电解槽的烟气是替代部分空气的,因此,需要利用烟气温度调节装置22将烟气的温度降低至40-60℃。所述换热器22的换热介质可以采用水或者空气,进行水冷或者风冷方式。
本发明的电解铝烟气循环减量排放系统中,为了更方便地控制分流循环烟气量与排放量之间的配比,在所述电解铝烟气排空管道03的循环口与排空口(与烟囱04连接的端口)之间的管道上设置总控制阀门30,可控地调节循环烟气量与排空量之间的配比。
实施例2
本发明中,在将净化后的电解铝烟气循环引入电解槽的过程中,需要依据电解槽的总排烟量,合理调节进入烟气循环减量单元20的循环烟气的流量和温度等参数,从而控制进入电解槽的循环烟气和空气的合理配比。因此,优选的增加了控制单元,实现自动且实时地依据实际生产情况对循环烟气的流量和温度等参数进行调控。
如图1所示,所述控制单元包括处理器(图未示)和多个传感器组,所述多个传感器组的每个传感器组作为一个单元进行设置,具体地,每个传感器组中可以包括压力传感器和/或温度传感器,对烟气的压力、流量和温度参数进行采集,依据实际所需采集的烟气参数选择择一设置或者同时设置,本发明中优选同时设置,全面监控烟气参数。当然,还可以增加其他类型的传感器,从而实现对烟气的相应参数的采集监控,如二氧化硫传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器中一种或者其中至少两者的组合。本实施例2中,所述控制单元优选采用DCS控制系统(分布式控制系统)对循环减量排放系统进行控制。压力传感器具体可以采用膜片式压力传感器或者其他能用于烟气流量和压力测量的传感器,温度传感器可以采用PT100温度传感器。但不限于上述列举的具体型号,其他能实现一样的功能的传感器或者控制系统均可用于本发明中。
所述多个传感器组中的每个传感器的输出端均与所述处理器的输入端连接。以每个传感器组为单元将多个传感器组的采集端分别设置在所述烟气循环减量单元20的进烟管道211和出烟管道212上,以及电解槽11的排烟管道12上。每组传感器组中包括压力传感器和/或温度传感器,依据所要采集的烟气参数类型进行选择设置即可,优选同时设置。如图1中所示的,设置在所述烟气循环减量单元20的进烟管道211(即循环管道21与循环口连接的端口段)上的循环进烟的压力传感器41和温度传感器42。设置在所述烟气循环减量单元20的出烟管道212(即循环管道21与电解槽连接的端口段)上的循环出烟的压力传感器43和温度传感器44。设置在电解槽11的排烟管道12上的总排烟的压力传感器45和温度传感器46。当然,依据实际需要,每个传感器组还可以包括二氧化硫传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器等。
所述循环减量排放系统中的烟气参数的控制设备的控制端与所述处理器的输出端连接。所述烟气参数的控制设备是指能对管道内的烟气的流量和温度起到调控作用的设备,如烟气循环减量单元20中的烟气温度调节装置22和循环增压风机23,以及在所述电解铝烟气净化单元中的净化烟气的排空管道03的循环口与排空口(与烟囱04连接的端口)之间的管道上设置总控制阀门30。
所述多个传感器组分别采集循环减量排放系统中相应管道内的烟气参数,并将该烟气参数输送至处理器内;所述处理器依据该烟气数据将其显示,或者依据该烟气数据对烟气参数的控制设备进行调控,实现烟气循环减量单元中循环烟气的流量与电解槽内所需的冷却烟气量相匹配,并保证进入电解槽内的循环烟气的温度降低至所需冷却温度值;其中,所述烟气参数包括烟气流量参数、烟气温度参数和烟气压力参数等。
本发明的实施例2中,通过上述多组压力传感器和温度传感器的设置,实现对电解铝烟气循环减量排放系统中各段管道中的烟气参数进行采集,通过采集的数据对电解铝烟气循环减量排放系统中各段管道中的烟气参数进行调控操作。下面按照图1中所示的循环减量排放系统,具体说明调控操作过程,如下:
所述电解槽11的排烟管道12上的总排烟的压力传感器45采集总排烟的烟气流量,处理器接收该总排烟的烟气流量后,分析得到理论循环烟气流量;然后处理器依据该理论循环烟气流量,控制调节烟气循环减量单元20中的循环增压风机23,从而控制进入烟气循环减量单元20中的循环烟气流量与理论循环烟气流量匹配。
所述烟气循环减量单元20的进烟管道211(即循环管道21与循环口连接的端口段)上的温度传感器42采集流入循环减量单元20中的循环烟气的进烟温度,所述处理器接收该进烟温度,并依据该进烟温度确定烟气温度调节装置22的降温操作参数,并启动烟气温度调节装置22对循环烟气进行降温处理。同时,所述烟气循环减量单元20的出烟管道212(即循环管道21与电解槽连接的端口段)上的循环出烟的温度传感器44采集经烟气温度调节装置22降温处理后的循环出烟的温度,所述处理器接收该循环出烟的温度,并将其与预存的电解槽进烟温度范围(40-60℃)进行比较;若循环出烟的温度大于最大电解槽进烟温度,处理器控制烟气温度调节装置22调节降温操作参数增加降温调节强度,直至循环出烟的温度降至电解槽进烟温度范围内;若循环出烟的温度小于最小电解槽进烟温度,处理器控制烟气温度调节装置22调节降温操作参数减小降温调节强度,直至循环出烟的温度升至电解槽进烟温度范围内。
本实施例2的电解铝烟气循环减量排放系统中还包括多个在线烟气分析仪表,所述多个在线烟气分析仪表分别设置在所述烟气循环减量单元20的进烟管道211和出烟管道212上,以及电解槽11的排烟管道12上。如图1中所示的在线烟气分析仪表51、52和53。实现在线方便读取各管道内的烟气参数。
本实施例2中,针对在所述电解铝烟气净化单元中的净化烟气的排空管道03的循环口与排空口(与烟囱04连接的端口)之间的管道上设置总控制阀门30的优选技术方案中,所述总控制阀门30的控制端与所述处理器的输出端连接;所述处理器依据接收的理论循环烟气流量,同时控制调节烟气循环减量单元20中的循环增压风机23和总控制阀门30,从而控制进入烟气循环减量单元20中的循环烟气流量与理论循环烟气流量匹配。
在本发明中,循环减量单元的出烟口是接入电解槽内,将循环烟气补入电解槽的集烟罩中。在实际生产过程中,电解铝车间内会设置多个电解槽,因此,循环烟气需分配给多个电解槽,而且,在实际生产中,为了便于控制,每个电解槽的工作参数都是一样的,则产烟量也是一样的。因此,在实际生产过程中,通过将循环烟气流量均分为与电解槽个数相匹配的多股小量循环烟气,并分别补入相对应的电解槽内即可。同时将匹配配比的空气输送单元的冷空气输送量均分为与电解槽个数相匹配的多股小量循环烟气,并分别补入相对应的电解槽内即可。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.电解铝烟气循环减量排放系统,包括电解铝烟气净化单元,其特征在于,还包括烟气循环减量单元,所述电解铝烟气净化单元的净化后烟气的排空管道上开设循环口;所述烟气循环减量单元的进烟口与所述循环口连接,出烟口接入电解槽内,将净化后的电解铝烟气部分分流循环至电解槽内代替部分空气,达到电解铝总烟气量减量排放的目的。
2.根据权利要求1所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述烟气循环减量单元包括循环管道、烟气温度调节装置和循环风机,所述烟气温度调节装置设置在所述循环管道上,对流经循环管道的烟气的温度进行调节;所述循环管道的进烟口与所述电解铝烟气排空管道上的循环口连接,出烟口接入电解槽内;所述循环风机设置在所述循环管道上,控制循环的电解铝烟气的流量及压力。
3.根据权利要求2所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述烟气温度调节装置采用换热器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述循环减量排放系统还包括总控制阀门,所述总控制阀门设置在所述电解铝烟气排空管道的循环口与排空口之间的管道上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:还包括控制单元,所述控制单元包括处理器和多个传感器组,所述多个传感器组中的每个传感器的输出端均与所述处理器的输入端连接;所述多个传感器组的采集端分别设置在所述烟气循环减量单元的进烟管道和出烟管道上,以及电解槽的排烟管道上;所述循环减量排放系统中的烟气参数的控制设备的控制端与所述处理器的输出端连接;
所述多个传感器组分别采集循环减量排放系统中相应管道内的烟气参数,并将该烟气参数输送至处理器内;所述处理器依据该烟气参数将其显示,或者依据该烟气数据对烟气参数的控制设备进行调控,实现烟气循环减量单元中循环烟气的流量与电解槽内的所需冷却烟气量相匹配,并保证进入电解槽内的循环烟气的温度降低至所需冷却温度值;
其中,所述烟气参数包括烟气流量参数、烟气温度参数和烟气压力参数。
6.根据权利要求5所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述烟气循环减量单元包括循环管道、烟气温度调节装置和循环增压风机时,所述烟气参数的控制设备包括烟气温度调节装置和循环增压风机。
7.根据权利要求5所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述循环减量排放系统还包括总控制阀门,所述总控制阀门设置在所述电解铝烟气排空管道的循环口与排空口之间的管道上;所述总控制阀门的控制端与所述处理器的输出端连接。
8.根据权利要求5所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述多个传感器组中,每个传感器组均包括压力传感器和/或温度传感器。
9.根据权利要求8所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:每个传感器组均还包括二氧化硫传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器中一种或者其中至少两者的组合。
10.根据权利要求1、2、3、6、7、8或者9所述的电解铝烟气循环减量排放系统,其特征在于:所述电解铝烟气循环减量排放系统中还包括多个在线烟气分析仪表,所述多个在线烟气分析仪表分别设置在所述烟气循环减量单元的进烟管道和出烟管道上,以及电解槽的排烟管道上。
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