CN109589750A - 一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺 - Google Patents

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Abstract

一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺，属于环保技术领域，以普通水为脱硫、去氟剂，是一种运行稳定可靠且投资及运行成本极低的电解铝烟气深度净化工艺，经干法净化系统处理后的电解烟气具有污染物含量低的特点，一般SO2＜300mg/Nm3，HF＜3mg/Nm3，利用此特点在干法烟气净化系统后建设喷淋塔，电解铝烟气在喷淋塔内经过水的再次洗涤，SO2、HF与水高度融合，使烟气中的污染物进一步脱除，实现烟气中SO2≤35mg/Nm3、HF≤0.3mg/Nm3的超低排放指标。完成洗涤后生成的酸性水通过输水管线送到电厂湿法脱硫系统协同进行脱硫、脱氟深度反应处理，简化了治理系统，使配套装置大幅减少。本发明具有工艺简单、运行可靠、成本低且铝电解烟气超低排放的特点。

Description

一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺
一、技术领域
本发明属于环保技术领域，是一种新型的湿法脱硫、去氟工艺。
二、背景技术
随着物质生活水平的提高，人们对生存环境质量有了更高的期盼，国家对环境治理的力度也在不断加大。其中铝电解烟气污染物排放标准不断提升，多地政府主动引导铝电解生产企业在达标排放的基础上，通过在电解铝烟气干法处理系统后端增设电解烟气深度治理装置，来实现超低排放和趋零排放。《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)中规定SO2≤200mg/Nm3，HF≤3mg/Nm3，其修改单中规定SO2≤100mg/Nm3，HF≤3mg/Nm3，目前行业已实现超低排放的可做到SO2≤35mg/Nm3，HF≤0.3mg/Nm3。这主要是通过两种方式实现的，一种是在电解铝烟气干法处理系统后端增设以Ca(OH)2为吸收剂的半干法深度处理装置来实现，另一种是在电解铝烟气干法处理系统后端增设以石灰石浆液为吸收剂的湿法深度治理装置来实现。还有一种是在电解铝烟气干法处理系统后端增设以MgO吸附块为吸收剂的干法深度治理装置来实现，因脱硫效率低，对HF的去除效果不明显，现已鲜有采用。上述方式均是从其它行业借鉴而来，虽然工艺成熟，但忽略了电解铝烟气深度治理需要的是从低污染到超低污染治理的需求，因而这种模仿式的工艺路线造成了脱硫、去氟系统工程规模庞大，投资成本及运行成本居高不下。换句话讲，通过大量能源、资源消耗换来的由低到超低的排放指标，在能源的大量消耗过程中势必造成污染的转移，所以不能算是真正提升了环境质量，也不符合国家提升整体环境质量的目标。目前国内铝电解行业超低排放治理工作进行的如火如荼，所以尽快开发真正适合铝电解烟气特点的超低排放治理工艺势在必行。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、运行可靠、投资及运行成本极低且真正适合铝电解烟气污染物排放特点，实现由低排到超低排放的湿法脱硫、去氟新工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：
a、以水作为电解铝烟气的脱硫、去氟剂
由于SO2、HF都是易溶于水的物质，若以水为吸收剂，依据根据化工原理可知，影响水对SO2、吸收的主要因素有水的温度、PH值、液气比等。低温有利于传质强化，随着温度降低，SO2在水中的溶解度增加，而铝电解烟气具有温度相对较低的特点，正好为SO2的吸收创造了有利条件，采用湿法脱硫时，吸收剂的温度一般不超过35℃，以40℃为例，此时SO2在水中的溶解度为6.5g/100mL，再假定烟气排放量为1150000Nm3/h，烟气中的SO2含量为300mg/Nm3，经计算，如果排放烟气中的SO2全部被吸收达到饱和浓度则所需水量为5.3m3/h。吸收剂中的H+离子浓度会明显影响SO2的溶解，吸收剂的PH值越高越有利于SO2的吸收，一般情况下普通水的PH值都大于6.5，而SO2饱和溶液的PH值在2-3之间，如果以普通水作为吸收剂，只要新水的加入速度和吸收了烟气中的SO2后已成为酸性水的排除速度达到一定值，使吸收剂的PH值不低于一定值，就能保证水对SO2的吸收达到符合要求的速率。液气比越高越有利于吸收剂对SO2的吸收，但液气比达到一定程度时，吸收剂对SO2的吸收会趋于稳定。因此液气比的选取应兼顾运行成本，要根据烟气量、烟气温度、喷淋层数量、烟气含硫量、最终排放指标等参数来计算确定。
另外HF是极易溶于水的物质，且电解铝烟气经前道干法烟气净化系统处理后，烟气中的HF含量一般小于3mg/Nm3，所以很容易被水吸收。
b、电解铝烟气脱硫、去氟产生的酸性水利用铝电联合体自备电厂火电机组的石灰石-石膏湿法脱硫系统协同进行处理。
电解铝厂烟气用普通水脱硫、去氟后产生的酸性水有一部分通过酸水输送泵和管线送至铝电联合体自备电厂的火电机组石灰石-石膏湿法脱硫系统的吸收塔和/或事故浆液箱和/或工艺水箱等，最终进入自备电厂火电机组的石灰石-石膏湿法脱硫塔，与石灰石浆液反应生成石膏，完成对铝电联合体电解铝厂烟气脱硫、去氟后产生的酸性水的协同处理。
本发明以普通水为脱硫、去氟剂，且对水质无特殊要求，降低了工艺成本。采用将铝电联合体电解铝厂的烟气脱硫、去氟后产生的酸性水与铝电联合体自备电厂火电机组脱硫系统协同处理方式，一方面合理利用了铝电联合体自备电厂火电机组脱硫系统的设计冗余，另一方面与传统工艺相比大量减少了配套装置的数量，因此大大降低了电解铝厂烟气脱硫、去氟工艺的投资成本及运行成本。
本发明具有工艺及装置简单易行、效果显著、投资成本及运行成本低廉、节约资源、保护环境的特点。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图中1-循环水泵、2-循环水泵、3-烟气均布板、4-喷淋层、5-喷淋层、6-除雾器、7-除雾器、8-喷淋塔、9-酸水输送泵、10-酸水输送泵、11-集水坑水泵、12-集水坑、13电磁阀。
五、具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
某电解铝厂一个区段烟气的排放量为1150000Nm3/h，二氧化硫最大含量为250mg/Nm3、氟化氢最大含量为3mg/Nm3，粉尘最大含量为10mg/Nm3，进塔烟气最高温度为110℃。根据上述工况，本发明采用的整体工艺装置如下所述：
设计一座阻力低、与烟气逆流的喷嘴喷射型喷淋塔8，喷淋塔8直径在综合考虑液池容量方便喷淋水PH值调整及满足喷淋塔8内烟气流速等因素后，取12m直径，喷淋塔8内设置两层喷淋层4、5，一层使用，一层备用，喷淋水的循环流量为2500m3/h，液池极限液位距喷淋塔8底面高度为4m，喷淋层4、5距喷淋塔8底面的高度考虑气、液的必要接触时间，分别设置为16m和18m，综合考虑蒸发水量、置换水量，设计新水补水能力为60m3/h的管线及电控阀13，在喷淋塔8底设置二台流量各为2500m3/h的循环水泵1、2提供循环水，在喷淋塔8底设置二台流量各为15m3/h的酸水输送泵9、10及管线，将喷淋塔8液池内的酸性水输送至铝电联合体自备电厂，进入自备电厂的石灰石-石膏湿法脱硫系统的吸收塔和/或事故浆液箱和/或工艺水箱等装置，最终在自备电厂吸收塔完成酸性水的协同处理，酸水输送泵9、10采用变频控制，补水通过电控阀13控制，通过进、出水量调控，将喷淋塔8内水的PH值控制在6.3以上。(见图1所示)
由于本发明直接以普通水为脱硫、去氟工艺的吸收剂，完成洗涤的酸性水通过输水管线送到电厂湿法脱硫系统进行脱硫、脱氟反应，因而传统石灰石-石膏湿法脱硫系统配备的石灰石浆液制备、输送系统，石膏浆液输送、脱水、存储系统，喷淋塔搅拌系统，氧化风机及供风系统，除雾器冲洗系统，集水坑搅拌系统，废水处理系统均无需设置。集水坑12主要用于机封水收集，无浆液沉积，故不用设搅拌装置，收集的机封水通过集水坑泵11打回喷淋塔8内液池中循环利用。
本发明的工艺流程简述如下：
作业时，开启补水管线电控阀13补充新水至喷淋塔8液位达到3.5-4m，接通电源，使循环泵1或2、酸水输送泵9或10启动运行，电解铝烟气从喷淋塔8的烟气入口进塔后通过烟气均布装置3逆流而上，与通过喷淋层4或5喷嘴向下喷出的水滴、水雾充分接触，将烟气中的SO2、HF、粉尘等吸收、结合，水滴、水雾变成酸水落入液池中，净化后带有细小液滴的烟气通过除雾器6和7时，水雾液滴被捕集回收到喷淋塔8内，含有少量细小水雾液滴的烟气通过塔顶烟囱排出。喷淋塔8内底部液池中的酸性水一部分通过循环泵1或2与补充的新水混合，输送到喷淋层4或5，共同形成水雾向下喷洒，另一部分通过酸水输送泵9或10送往电厂的湿法脱硫系统的吸收塔和/或事故浆液箱和/或工艺水箱等装置，完成酸性水的协同处理。通过调整补水电磁阀13开度及酸水泵工作频率，调节补水量及酸性水排出量，保持喷淋塔8液池中水的PH值在6.3以上，满足脱硫、去氟工艺的要求。集水坑12中的水通过集水坑水泵11送回喷淋塔8液池中循环利用，以节约水资源，提高水的利用率。
本发明实施后电解铝烟气的实际排放指标为：SO2小于30mg/Nm3，HF小于0.3mg/Nm3，颗粒物小于5mg/Nm3，达到行业的烟气超低排放指标。
本发明具有工艺简单、效果显著、投资成本及运行成本低廉、节约资源、保护环境的特点。

Claims (3)

1.一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺，其特征在于在现有电解铝烟气干法除尘净化系统后增建以普通水作为脱硫、去氟剂的喷淋塔，电解铝烟气在喷淋塔内经过水的再次洗涤，SO2、HF与水高度融合，使烟气中的污染物进一步脱除，实现烟气中的污染物超低排放，完成洗涤后生成的酸性水通过输水管线送到电厂湿法脱硫系统协同进行脱硫、脱氟深度反应处理，与传统的石灰石-石膏湿法脱硫比较，简化了治理系统，配套的装置数量大幅减少。
2.如权利要求1所述一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺，其特征在于所述的以普通水为脱硫、去氟剂，通过调整补新水速度及脱硫、去氟后生成的酸性水的排出速度来实现对电解铝烟气中SO2和HF的连续吸收。
3.如权利要求1所述一种铝电解烟气的经济型脱硫、去氟工艺，其特征在于无需设置传统石灰石-石膏湿法脱硫系统应配备的石灰石浆液制备、输送系统，石膏浆液输送、脱水、存储系统，喷淋塔搅拌系统，氧化风机及供风系统，除雾器冲洗系统，集水坑搅拌系统，废水处理系统。
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