工业安全与环保铝电解自焙槽烟气静电净化技术于波蔡润甫（鞍山静电技术研宄设计院，辽宁114011）理方法。我院首次应用电除尘与静电凝聚技术相结合，净化自焙阳极铝电解槽生产过程中所产生的有害气体和烟尘获得成功。经国家环保部门测试认定，其沥青烟、氟化物和粉尘的排放量均低于国家排放标准。该项技术为我国铝电解行业消除对环境的污染提供了一种最佳的治理方法。介绍了净化工艺原理、实施方法、技术效果与现场运行实测数据。

　　1前言我国电解铝工业经过40多年的建设和发展，现己成为世界产铝大国。全国现有电解铝厂130多家，年生产能力为260万t，仅次于美国、俄罗斯和加拿大，列世界第4位。然而，我国80%的电解铝厂仍采用50年代前苏联的侧插自焙阳极电解槽生产技术装备，总数约为9 000余台，产量约占全国铝总产量的70%，计180万t左右。与先进的中间自动打壳下料的预焙阳极铝电解槽相比，不但单槽产量低（仅为预焙槽的20%~50%），原材料和电能消耗高，而且劳动条件极差，劳动生产率低。更为严重的是，生产过程中产生大量沥青挥发物、氟化物气体和粉尘，不但对操作工人的身体健康造成危害，而且对目前，我国自焙阳极铝电解槽的烟气净化仅有少数几家大型铝厂采用袋式除尘器进行净化，绝大多数中小铝厂均无任何环保设施，任意排放。其主要原因：一是目前应用的袋式除尘设施投资太大，运行和维护费用太高，中小铝厂无能力承受；二是由于未能有效地解决沥青烟粘结滤袋的问题，使除尘设备运行不正常，处于开开停停的状态，未能真正起到烟气净化作用。虽然上述企业属于国家对环境污染限期治理对象，但都因没有有效可行的治理技术，而处于等待状态，唯一出路是将自焙槽改为预焙槽，但又苦于改造工程太大，资金紧张而观望。

　　我院首次应用电除尘和静电凝聚技术为青海长青铝业有限公司一期二系列年产1.5万t、大气水源和土壤污染严重，破坏了生态环境。7台侧插自焙阳极铝电解槽设计装备了1套环保设备，获得成功。经青海省环境监测中心站监测，其沥青烟、氟化物和粉尘的排放量均低于国家规定的排放标准。

　　2净化工艺与原理自焙阳极铝电解槽在生产过程中产生大量的有害气体和粉尘。有害气体主要是氟化氢和沥青挥发物，粉尘主要是固态的氧化铝和氟化物。其粉尘的特点是粒径微细而轻，易吸湿，工况比电阻偏高；其沥青挥发物粘性较强，在金属表面和纺织品上有较强的附着力；氟化氢可以吸附在氧化铝颗粒的表面上。根据以上物理特性，采用静电凝聚结合超高压电除尘所组成的净化技术在青海长青铝业有限公司一期二系统70KA自焙阳极铝电解槽的烟气净化上首次应用。青海长青铝业有限公司一期工程〈〈初步设计》所提供的70KA自焙阳极铝电解槽吨铝排放的有害物数据为氟化物：16.一期二系列设8套自焙槽烟气净化系统，布置于电解厂房两侧，每侧4套，每套净化系统净化10.512个自焙槽烟气；每侧净化系统共用1套超浓相输送系统和氧化铝贮仓；设置1套压缩空气干燥系统。其工艺流程如所示。

　　70KA自焙阳极铝电解槽烟气净化系统电解槽出口烟气经各槽的排烟支管汇集到总排烟管，送入超高压静电除尘器进行气固分离，净化后的烟气经引风机送入烟函排空。在各槽的排烟支管上设有凝聚装置反应器，在该装置中通入由干燥机干燥后的压缩空气，将其产生的离子送入各槽的排烟支管中，与烟气混合。在总排烟管上设有新鲜氧化铝文丘里下料器和载氟氧化铝文丘里下料器，新鲜和载氟氧化铝通过文丘里下料器定量加入到总排烟管的烟气中，使其与烟气充分接触并吸附烟气中的氟化物。吸氟后的氧化铝在静电除尘器中被回收，并通过灰斗下部的超浓相输送返回溜槽，送到载氟氧化铝气力提升器，打入载氟氧化铝贮仓。然后，一部分氧化铝通过贮仓下部的主溜槽送到各电解槽上的料斗内，一部分通过主溜槽送到载氟文丘里下料器作为二次吸氟循环。

　　新鲜氧化铝经料斗下至新鲜氧化铝气力提升器打入新鲜氧化铝贮仓，经其下部的主溜槽送到新鲜氧化铝文丘里下料器内。

　　净化系统采用静电凝聚的新技术所设计的凝聚装置是解决沥青烟粘性的关键设备，其工作原理是在该装置中施加高压直流电，使通入干燥过的压缩空气电离产生高浓度离子流，离子流与电解槽排烟支管中的烟气混合带电，带电后的沥青烟粒子凝聚增粗，一般可增粗十几倍或上百倍。从电除尘器灰斗中收集的氧化铝里可见一定数量直径为12烟颗粒由于烟粒子以较大颗粒进64V辗注：测试时除尘器前与除尘器后均为同台仪器测试，此表数值为多次检测的平均值。

　　治理后，电解铝厂房天窗排到大气中的氟化物、焦油物和苯并芘相应减少85%以上，其净化系统的排放远远低于国家允许的排放标准。

　　4结论90台槽共设8套净化系统，系统管路短，管道不易堵塞。

　　（2）小区域的分散型治理与集中治理相比，系统阻力小、能耗低，可节电20%~30%；与袋式除尘系统相比可节电40%~50%.（3）电除尘器维护简单费用低，使用寿命可达（4）净化系统采用超浓相输送，可实现物料输送和电解槽上料的自动化，无二次污染，又可最大限度地降低氧化铝的碾碎率。

　　实践证明，铝电解自焙槽烟气静电净化技术是成熟、先进和实用的，具有净化效率高、投资少、能耗低（与滤袋除尘相比），运行安全、可靠，维修操作简便，运行和维修费用少，使用寿命长，无二次污染等优点。企业实施该项技术后解决了铝电解生产对环境的污染，改善了生产现场环境，保护了工人和居民的身体健康。静电净化技术也为预焙阳极铝电解槽生产系列解决环保问题提供了新的途径。

　　表1自焙阳极铝电解槽烟气净化系统监测分析报告项目I赜排放浓度净化效率排放标准入电除尘器中，这样就大大降低了喷入的氧化铝对沥青烟的吸附量，从而大大降低了进入电除尘器中的烟尘和氧化铝表面的粘性。在运行对比中，可明显区分出加与不加凝聚装置有截然不同的结果，从收下的氧化铝颜色和粘性可见其明显的区别。

　　电除尘器的设计采用了超宽极距和针管状强电晕大电流的极线结构。尘粒在静电场中荷电量：尘粒在静电场中荷电量Q正比于电晕电场强度峰值Ec正比于尘粒直径D的二次方，其中K，为常数。当大极距时，电晕极附近电场梯度成倍加，电晕电场强度峰值提高。作用于荷电尘粒的库仑力：在电场中，作用于荷电尘粒上的库仑力F与尘粒的荷电量Q和收尘电场强度的平均值E成正比。

　　由于电场强度峰值的提高，必须提高收尘电场强度的平均值，大尘粒的带电量。荷电量加，作用于荷电尘粒上的库仑力大大提高，净化效率显著加。

　　在静电场中尘粒驱向集尘极的驱进速度：由式（3）可知，驱进速度正比于电晕电场强度的峰值Ec和电场强度平均值E及尘粒直径D，K3为常数。为了提高电晕电场强度的峰值和收尘电场平均强度值，在设计电场时采用了超宽极距。在超宽极距电场中，集尘极附近的收尘电场强度平均值受电场空间离子雾的空间电荷量和电场内荷电尘粒的荷电量影响。电场空间电荷量与极距宽度成比例地加，从而加了集尘极附近的电场强度，进而提高了尘粒的驱进速度，在宽极距电场中电晕极附近电位梯度为一般电除尘器的2倍以上，因而电晕更加充分，电晕电场强度峰值大大提高，驱进速度明显大，从而达到提高收尘效率的目的。

　　3运行结果与测试数据青海长青铝业有限公司一期二系列采用该项技术整个净化系统设计、安装调试完毕后，投入运行，效果十分理想。经青海省环境监测中心站多次监测，分析结果报告见表1.前后前后前后除尘器除尘器除尘器主烟的青f沥