WO2008064566A1 - Procédé d'épuration de fumées et système de cuisson d'anodes pour la production d'aluminium par électrolyse - Google Patents

Description

铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺及净化系统 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。 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 电解铝生产的原料一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 烟气净化工艺和系统， 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。

按照本发明的一个方面， 一种铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺， 焙烧炉烟气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。

优选地， 在所述的干法净化系统中加入的吸附剂是氧化铝， 进行 吸附后的氧化铝返回电解生产使用。

优选地， 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。

优选地， 所述的降温后的烟气温度为 90- 100"；。

按照本发明的另一个方面， 一种铝电解阳极焙烧炉烟气净化系 统， 包括：

烟气冷却系统， 该烟气冷却系统的入气端与焙烧炉烟道连接； 电捕焦油器， 该电捕焦油器的入口与烟气冷却系统的出气端连 接； 和

干法净化系统， 该干法净化系统与电捕焦油器的出口连接。

优选地， 所述的烟气冷却系统的出气端与干法净化系统之间具有 跨过电捕焦油器的第一旁路烟道， 该第一旁路烟道上设有控制阀门。 优选地， 该烟气净化系统还包括烟自， 该烟囱与所述干法净化系 统的烟气出口连接。

优选地， 该烟气净化系统还包括带有控制阀门的第二旁路烟道， 所述笫二旁路烟道位于电捕焦油器的出口与烟囱之间并跨过所述干法 净化系统。

优选地， 在所述焙烧炉烟道与所述烟自之间还连有第三旁通烟 道， 该第三旁路烟道跨过该烟气冷却系统、 该电捕焦油器以及该干法 净化系统。

优选地， 所述的电捕焦油器为双电场卧式型式。

优选地， 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-I 0mg/Nm3， 沥青焦油： l-5mg/Nm3， 这三种 特征污染物的排放浓度大大低于国家环保标准。 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、 第三旁通烟道， 8、 主排烟风 机， 9、 旁通风机， 10、 反应器， 11、 烟囱， 12、 第一旁通烟道， 13、 笫二旁通烟道， 14、 焙烧炉烟道。 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 HF气体、 粉尘、 焦 油中加入的吸附剂是电解铝生产原料一氧化铝， 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的结构为： 烟气冷却系统 1的入 气端与焙烧炉烟道 14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之间连有第一旁路烟道 12， 此 烟道上设有控制阀门。 焙烧炉烟道 14与氧化铝干法净化系统 3的烟囱 11 之间还连有第三旁通烟道 7。 电捕焦油器 2的出口与烟囱 11之间设有第 二旁通烟道 13， 此第二旁通烟道 13上设有控制阀门。 第二旁通烟道 13 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蝶阀或气动蝶阀。

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 *C )首先经过全蒸发冷却塔 4喷水雾 化， 降温至 90-100TC。 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后能够被朴集下来（因电捕焦油器对气态焦油 净化效率等于零） 。 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 130Ό ) , 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（未示出） 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。 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—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.

在上述的干法净化系统 3进行的干法净化工艺是采用电解铝生产 原料一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 10内完成吸附反应， 之后通过袋式收尘器 5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 8排入烟囱 11 , 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 4冷却后， 进入电捕 焦油器 2除去绝大部分沥青焦油和粉尘， 之后进入干法净化系统 3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 8排入烟囱 11。

2、 干法净化系统故障时的通道： 焙烧炉烟气经冷却塔 4冷却后， 进入电捕焦油器 2除去绝大部分沥青焦油和粉尘， 之后经由笫二旁通 烟道 13由旁通排烟风机 9排入烟囱 11。

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， 经由第一旁通烟道 12直接进入干法净化系统 3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 8排入烟囱 11。

4、 烟气冷却系统故障时的通道： 焙烧炉烟气直接通过笫三旁通 烟道 7和旁通排烟风机 9排入烟囱 11， 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第三旁通烟道 7进入 烟囱 11。

Claims

权 利 要 求

1、 一种铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺， 其特征在于， 焙烧炉 烟气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。

2、 根据权利要求 1所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺， 其特 征在于， 在所述的干法净化系统中加入的吸附剂是氧化铝， 进行吸附 后的氧化铝返回电解生产使用。

3、 根据权利要求 1所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺， 其特 征在于， 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。

4、 根据权利要求 1所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化工艺， 其特 征在于所述的降温后的烟气温度为 90-100TC。

5、 一种铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 包括：

烟气冷却系统， 该烟气冷却系统的入气端与焙烧炉烟道连接； 电捕焦油器， 该电捕焦油器的入口与烟气冷却系统的出气端连 接； 和

干法净化系统， 该干法净化系统与电捕焦油器的出口连接。

6、 根据权利要求 5所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其特 征在于， 所述的烟气冷却系统的出气端与干法净化系统之间具有跨过 电捕焦油器的第一旁路烟道， 该笫一旁路烟道上设有控制阀门。

7、 根据权利要求 6所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其特 征在于， 还包括烟囱， 该烟囱与所述干法净化系统的烟气出口连接。

8、 根据权利要求 7所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其特 征在于， 还包括带有控制阀门的第二旁路烟道，所述第二旁路烟道位 于电捕焦油器的出口与烟囱之间并跨过所述干法净化系统。

9、 根据权利要求 7或 8所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其特征在于， 在所述焙烧炉烟道与所述烟自之间还连有第三旁通烟 道， 该第三旁路烟道跨过该烟气冷却系统、 该电捕焦油器以及该干法 净化系统。

10、 根据权利要求 5所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其 特征在于， 所述的电捕焦油器为双电场卧式型式。

11、 根据权利要求 5所述的铝电解阳极焙烧炉烟气净化系统， 其 特征在于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。