电解铝烟气净化技术的发展与展望近二十年来，世界电解铝烟气净化技术取得了突飞猛进的发展，国内外不同的净化技术以低污染为目标争先恐后地被推出，并应用于各大铝厂，铝电解槽烟气净化系统中最核心的技术是除尘器和反应器技术。本文详细介绍了国内外铝业公司采用的不同的净化技术，并对其主要的净化技术性能进行了分析比较；特别介绍了沈阳铝镁设计研究院SAMI自主创新和研发的铝电解槽净化技术。

　　文丨艾秀娟前，环境保护已经成为全世界尤其目是发展中国家非常关注的话题，电解铝烟气净化系统也越来越受到电解铝厂及环保工作者的重视。

　　铝电解槽烟气净化系统中最核心的技术是除尘器和反应器技术。目前，国际上处于先进地位的干法净化技术主要有法国Alstom和挪威Solios两家公司的烟气净化技术。这两家公司也是电解烟气净化系统主要的供货商，占据了80%的国际市场份额。此外还有其它的一些技术。

　　国外烟气净化技术状况和特点净化技术公司90年代研发的工艺，该工艺现在广泛应用于新建的铝厂，目前在世界上装备的数量已经达到十几家。其主要技术特点为：在氧化铝加料方面，新氧化铝通过小型空气提升机直接喷射到布袋的灰斗中。由滤袋过滤下来附着在滤袋上的氧化铝大部分是新氧化铝，增强遒肉气遭工艺过囝2新氧化铝溜镥循环溜槽分料装置主进口e道了滤袋上附着层对氧化铝的吸附能力。

　　循环氧化铝经过袋滤器前的弧形烟道时，大部分（约80% ~90%）被离心分离下来。循环氧化铝采用小循环加料方式，分多点加入到单元支烟管内，并在烟管内采取措施防止物料因冲击而沉降。在气流均布方面，除尘器前每根支管上都设有单板阀，除尘器内部设有导流隔板，可以使气流较均匀地分布在除尘器中，这样提高了除尘器的净化效率。其性能指标见表1.净化技术TGT-RI是90年代发展起来的技术，第一套于1996―1997年安装在冰岛的Isal铝厂，该工艺现在广泛应用于新建的西方国家铝厂。其主要技术特点为：氧化铝的加入方式为两级加料。第一级新鲜氧化铝加料在除尘器下进行；第二级加料在设备内部，通过引射诱导的方式将沸腾床上的循环氧化铝加入到烟气中。烟气从除尘器的中部进入，并通过气流分配装置将烟气均匀分配，提高了除尘器的净化效率。在布袋清灰技术方面，其采用缓释脉冲清灰专利技术，保证除尘器高效的清灰效率的基础上，使布袋有较高的除尘效率和使用寿命。布袋使用年限大于5年。其性能指标见表1.技术Solios公司从70年代即开始了Virbrair技术的研究，80、90年代在世界上已经装备了29家铝厂。该技术的主要特点为：菱形扃袋组合式袋式除尘器、文丘里反应器技术、反吹风清灰、布袋单元单独吊出检修。该技术是上世纪九十年代中期之前国际上广泛应用的技术。目前除现有已建成采用该技术的铝厂外，国外新建铝厂已不再推广应用。我国八十年代在包头铝厂引进了该技术。其性能指标见表1.4.A-398FluidizedBed技术A-398FluidizedBed技术是美铝的沸腾床烟气净化技术（见）。该技术的特点为：全部烟气通过除尘器内大沸腾床上的氧化铝料层，净化效率非常高，但是由于沸腾床阻力消耗大，导致系统能耗太高，故装备数量不多，没有广泛推广应用；主要装备在上世纪八、九十年代建成的美铝公司的铝厂，至今仍在应用。其性能指标见表1.5VRI喷射式反应器技术VRI喷射式反应器技术是利用垂直径向喷射装置将新氧化铝和循环氧化铝加入到除尘器进口烟管中（见）。该技术具有氧化铝破损率低、阻力损失低的特点。我国上世纪八十年代中期在青海铝厂焙烧净化项目中从美国PEC公司引进了此技术。其性能指标见表1.年申请的专利，目前为止只应用在Bellbay和NewZealand铝厂。该技术的特点是氧化铝在反应器中停留时间长，因而反应效率高Torbed反应器见所示。

　　我国净化技术的发展上世纪六、七十年代以前，我国铝电解槽烟气主要采用高空排放及湿法净化技术来处理。上世纪70年代以来国际上干法净化技术开始发展起来，相对于湿法净化技术来说，由于干法技术具有净化效率高、工艺简单、无二次污染等突出的优点，在新建的电解铝厂中，几乎完全取代了湿法技术，此工艺的主要工艺流程为电解槽烟气通过排烟管道系统汇集到反应器，在反应器中加入氧化铝进行吸附反应，之后通过袋式除尘器将反应后的氧化铝和粉尘从烟气中分离出来，净化后的烟气通过风机和烟囱排放到大气中，反应后氧化铝返回电解生产中使用。

　　国内在二十世纪八十年代初期开展了干法净化系统的研究工作，之后在抚顺铝厂、包头铝厂和青海铝厂投入了干法净化系统的试验和应用。八十年代初期，从“日本日轻”引进的干法净化技术，应用在贵州铝厂；八十年代中后期从美国PEC公司和法国AirIndustry公司（Solios公司的前身）引进了两套干法净化系统，分别应用在青海铝厂和包头铝厂。美国PEC公司主要是采用VRI反应器和脉冲袋式除尘器为代表的干法净化技术；法国AirIndustry公司是采用文丘里反应器和反吹风袋式除尘器为代表的干法净化技术。这两套干世界有色金属l.net "化培石深石型泥化A-398沸腾床工艺VRI喷射式反应器法净化技术代表了当时国际上的先进水平。在过去的二十多年间，国内电解槽烟气净化技术主要是通过自己的实发K分配器烟气穿过加料点应裟加料分布区烟气分配区<气流分散区烟气分配器烟气进口Torbed反应器验开发并在上述引进技术的基础上消化完善和发展的，目前现有净化技术可以满足国内环保标准和国外大多数国家环保标准要求。

　　我国净化技术的改进bookmark3经过吸取国内外净化技术的经验，沈阳铝镁设计研究院SAMI自主创新和研发的技术包括对电解槽上部集气烟道、电解车间排烟管道系统以及整个电解烟气净化系统的反应器及除尘器都进行了很大的改进，形成SAMI独特的新净化技术，主要具有如下特点：1.节能的电解槽集气烟道该集气烟道的设计综合考虑了电解槽的热量平衡以及整个烟道内的负压均匀分布，使得烟气有组织的收集，从源头上治理污染物的泄漏。

　　2.先进的排烟管道系统电解车间管道采用双烟管系统，使开槽操作时的电解槽烟气有效排入净化系统，大大提高了车间集气效率。

　　净化系统采用4段排烟管道汇总方式，该设计能有效地减小排烟管道的阻力损失，降低能耗。

　　3.先进的预分离脉冲式布袋除尘器传统的脉冲袋式除尘器和菱形布袋除尘器存在着内部气流分布不均、脉冲气流喷吹不均、除尘器负荷偏大、过滤净化效果不佳等问题。为此SAMI研制开发的预分离形式的除尘器不但起到气固分离的作用，而且还能有效增加氟化氢和氧化铝颗粒的接触时间，提高反应效率。

　　除尘器中的预分离结构，还能有效减少到达滤袋上氧化铝颗粒的数量，减少滤袋负荷，延长除尘器滤袋使用寿命，降低维护成本。同时除尘器脉冲阀系统喷吹距离长、垂直偏差小，喷吹效果好。

　　总之，除尘器在内部结构、滤料、脉冲清灰等硬件及工作状态控制等上的独特设计保证了除尘效率高达99.9%以上，滤料使用寿命达3年以上。

　　反应器的工作原理及特点：新鲜表1国外主要的净化技术性能比较技术名称性能指标安装数量研发时间HF排放浓度/（mg/Nm3）优点缺点除尘器形式过滤面积/m2反应器形式反应器2.低的氧化铝破损率；3.增加预分离，减少布袋负荷；4二次反应；5.少的氧化铝结块；1.反应内部不易于维修；3.新氧化铝喷射不容易实现脉冲1400管道注射式反应器加氧化铝喷射较低50多家铝厂，140多套净化系统；上世纪90年代TGT-RI技术0.31.净化效率高（99.7%）；2过滤面积变化范围大；3较长的接触时间；4低的能量消耗；5较长的布袋寿命，6-7年；6.氧化铝破损率低1.难于维修；2难于控制循环氧化铝；3钢管磨损严重；4.建造费用高脉冲14002200管道较低20多家铝厂90年代A-398沸腾床技术0.11.净化效率高（99.9%）；2低的氧化铝磨损；3.无循环氧化铝L高的能量消耗；2.过程难于控制脉冲沸腾床很高美铝Portland铝厂70年代SoliosVirbrair技术0.8-21.运行稳定可靠；2低的氧化铝磨损；3.检修操作简单；1.反应效率一般；2.占地面积大反吹风1850文丘里中等29家铝厂70年代VRI喷射式反应器技术1-21.低的氧化铝磨损；2.需要定期清理脉冲400管道式喷射较低-80年代Torbed技术0.31.较低的压降；2低的气体流速；3.少的氧化铝结块1.导流板材质要求高；2.结构复杂脉冲旋流板较高21992SAMI新净化技术0.5~11.净化效率较高（99.4 2低的氧化铝磨损；3.低能量消耗；1.难于控制循环氧化铝；2.需要定期清理脉冲1220多点式喷射较低42008表2部分国家或组织电解铝（含炭素）厂废气排放标准2011年投产的连城铝厂电解烟气净化系统Al23经分料箱和溜槽进入反应器中心，让烟气和氧化铝充分接触，循环氧化铝从反应器四周沸腾溢流进入烟道内，很快布满整个管道截面，并且分布扩散均匀，反应器渐缩管段让烟气流速加大，增强烟道内部的紊流，使得烟气自下而上穿过这层段面与AI2O3均匀接触，完成Al23对HF的吸附过程。

　　改进后的新型反应器运用计算流体力学软件进行模拟，使之在颗粒扩散方面较文丘里和VRI反应器有很大的优势，可以让AI2O3与HF气体充分接触，提高吸附效率。另外，反应器将新鲜氧化铝与循环氧化铝分开加入，这种加入方式可以进一步提高吸附效率，活性较高的新鲜氧化铝在反应器中间加入，与烟气充分混合；而循环氧化铝则从反应器四周沸腾溢流进入烟管内，颗粒很快布满整个截面，净化效率大大提高。

　　5.先进的自动化控制水平不但要对系统的重要参数进行检测，而且设置了参数报警，对系统中重要的参数，如车间双烟管与电解槽操作的连锁、氟化氢在线检测、汇总管道入口温度、压力测量、除尘器压差、清灰制度、新鲜氧化铝、循环氧化铝加入量等方式都进行了关联，更好的维护了系统稳定，和各参数的运行。同时由于系统采用了多种改进的可靠设备，可根据参数运行情况进行自动调。

　　SAMI改进后的新净化技术已经应用于国内几家大型电解槽的电解铝厂，如中铝公司连城铝厂500kA电解槽的净化系统（见）。

　　国内净化指标与国外净化指标比较对于铝电解槽烟气，国内现在执行的排放标准为铝行业污染物排放标准（GB25465―2010），电解铝厂特征大气污染物控制水平与国外部分国家或组织的标准进行对比见表2.欧盟IPPC认为不同电解槽氟化物产生量范围为20~40kg-F/t-Al，在槽集气效率为98.5%，烟气净化系统除氟净化效率为99.5%~99.9%条件下，排放量为0.4~1.0kg-F/t-Al.从上表中可以看出，我国目前执行的环保排放标准与西方发达国家标准相比，其污染物的排放量基本接近。

　　总结与展望本文对国内外净化技术进行了分析和比较，而我国现有的净化技术从上世纪八十年代发展至今，已经达到了较为先进的电解槽净化水平。我们在今后的工作中需要侧重以下几方面的改进：关注电解车间无组织排放，减少全厂吨铝排放；关注电解槽启动时污染物的排放情况；提高净化效率和系统运行的稳定性；实现高度自动化控制、数据检测与设备运行相联锁；实现净化系统的大型化、高效化发展；物的减排与治理；降低净化系统的能耗、维修成本。世（作者单位：沈阳铝镁设计研究院有限公司）