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[摘 要]本文针对我国电解铝行业三种主流的电解烟气净化技术，分别为传统一段烟气净化技术、传统两段烟气净化技术和两段逆流烟气净化工艺技术，同时介绍了相关技术具有代表性的设备，分析了各技术的原理及优缺点，为电解铝厂烟气净化系统新建和改造在选用技术路线方面提供参考。
[关键词]铝电解烟气、净化系统、净化效率。
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0048-01
1 前言
我国铝电解工业自上世纪七十年代末，随引进日轻160kA预焙槽技术一起引进了铝电解烟气干法净化工艺技术，其主体技术装备采用脉冲反吹风小型袋式除尘器。上世纪八十年代中期，引进法国大风公司的低压反吹风菱形大布袋除尘器阳极焙烧炉烟气净化技术，并移植到电解烟气净化系统。自此，低压反吹风菱型大布袋除尘器技术被广泛用于铝电解烟气干法净化系统。
而随着中国铝工业的快速发展，电解铝工业污染物对环境的危害问题日益凸显，因此，国家对铝工业污染的排放标准也在不断提高。为响应国家对于铝工业节能、减排、降耗的号召，在综合分析国内外先进的铝电解烟气净化技术的基础上，东北大学设计研究院针对新鲜氧化铝和载氟氧化铝的反应特性，推出了两段逆流烟气干法净化工艺技术。
2 现有净化技术简介
经过近几十年的发展，我国电解铝行业现在通行的电解烟气净化技术分为三种，分别为传统一段净化技术、传统两段净化技术和两段逆流净化技术。
2.1 传统一段净化技术
该技术中新鲜氧化铝和载氟氧化铝同时通过反应器（文丘里、VRI、管道）加入到除尘器前的上升烟道内，新鲜氧化铝、载氟氧化铝和含氟气体进行吸附反应，并一起进入除尘器箱体内，经过除尘器布袋进行气固分离。分离后的气体通过风机和烟囱排入大气，分离下的载氟氧化铝一部分进入载氟氧化铝仓供生产使用，另一部分进入除尘器前的上升烟道继续进行吸附反应。
2.2 传统两段净化技术
该技术中新鲜氧化铝和载氟氧化铝分别加入到除尘器的进风管道中，首先在反应器上游管路约20米处加入载氟氧化铝，其次在反应器内加新鲜氧化铝，完成反应后的载氟氧化铝通过布袋进行气固分离。同样，分离后的气体通过风机和烟囱排入大气，分离下的载氟氧化铝一部分进入载氟氧化铝仓供生产使用，另一部分进入系统继续进行吸附反应。
2.3 两段逆流净化技术
该技术中新鲜氧化铝首先喷入布袋的底部，与动力分离器来的低浓度烟气进行二次吸附反应，然后通过布袋进行气固分离，分离下来完成一次吸附反应的载氟氧化铝由循环系统加入除尘器前的上升烟道，与高氟化氢浓度的烟气进入动力分离器进行一次吸附反应，完成再次吸附反应后的载氟氧化铝70%以上被烟气流动产生的动力分离出来，经载氟氧化铝输送系统送往电解车间，低氟化氢和粉尘浓度的烟气进入布袋室进行二次吸附反应和气固分离，这样既提高了烟气净化效率，又降低了袋滤系统的气固分离负荷和系统动力消耗。
3 技術性能比较
由以上内容可知，传统一段净化和传统两段净化工艺流程，其本质的特点都是新鲜氧化铝和载氟氧化铝完成吸附反应后均一起进入布袋除尘器，进行气固分离。而两段逆流净化技术中，完成两次吸附反应的载氟氧化铝和烟气在进入除尘器箱体前进行了气固分离，这在本质上决定了三种净化技术的区别。
3.1传统一段与两段净化工艺技术缺陷
通过分析传统一段和两段电解烟气净化系统工艺及其技术装备水平的现状和运行状况，可知传统烟气干法净化系统的主要问题如下：
（1）HF气体吸附不充分
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝都是通过管道反应器以股状形式加入到排烟管道中，伴随烟气高速流动，不能与烟气进行充分混合，氧化铝吸附性能降低。
* 新鲜氧化铝先加入到排烟管道中，与高HF浓度的烟气进行吸附反应，再加入可能已经完成多次反应的过吸附载氟氧化铝进行吸附反应，未合理利用氧化铝的吸附能力。
（2）氧化铝破损率高
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝都被加入到速度约为18m/s的烟气管道中，并随烟气高速运行约40m的距离，致使氧化铝破损率较高。
* 贮仓中的载氟氧化铝一部分进入超浓相输送系统，另一部分进入管道反应器参与吸附反应。参与吸附反应后的氧化铝经过除尘器过滤后，被气提送入贮仓，有可能再被加入到管道中进行吸附反应。因此，没有预分离装置的净化系统，氧化铝存在多次无功死循环，导致粉化严重。
据有关资料报道，细化的氧化铝会降低电解槽电流效率1%左右。
（3）除尘器布袋负荷大
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝完成吸附反应后，同时进入除尘器，使烟气中粉尘浓度太高，从而加大除尘器粉尘处理量，增加布袋负荷；
* 因无预分离装置的净化系统存在氧化铝多次循环，容易出现过吸附、粘度较大的氧化铝附着在布袋上，增大布袋过滤阻力，造成布袋清灰困难。
3.2 两段逆流净化工艺技术优势
而东大院开发的“两段逆流烟气干法净化工艺技术”因采用了烟气与粉尘的预分离技术，具备如下优势：
（1）改变除尘器滤饼主要成分
新鲜氧化铝从灰斗底部喷入除尘器箱体，在布袋上形成滤饼。
（2）降低无功死循环
在气固两相流由上升烟道进入除尘器前，经过动力分离器的预分离，使大部分粉尘直接进入下游的输送溜槽，降低粉尘浓度，改善除尘器过滤负荷。同时降低物料在净化系统中的无功死循环，从而降低氧化铝的破损率。
（3）合理利用氧化铝的吸附性能
用载氟氧化铝在上升烟道内与高浓度的含氟烟气反应，用新鲜氧化铝在灰斗内与低浓度的含氟烟气进行吸附反应。
下表列出了320KA铝电解槽系列采用传统烟气干法净化系统和新型两段逆流烟气干法净化系统，净化后烟气中污染物的排放浓度。
由表1可以看出，传统烟气净化工艺和新型烟气净化工艺，烟气净化效果相差悬殊。
4 结论
由此可知，新型净化技术与传统净化技术相比，既提高了烟气净化效率，又降低了袋滤系统的气固分离负荷和系统动力消耗。因此，采用两段逆流烟气干法净化技术，将可以保证净化系统排放的氟化物和粉尘满足国家最新的铝工业污染物排放标准的要求。
并且，两段逆流烟气干法净化技术在降低污染物排放量的同时，增加了氟化物回收率，积极响应了国家达标排放、节能降耗的号召，也为电解铝厂烟气净化系统的新建和改造提供了更好的技术路线。
参考文献
[1] 席忠黄，铝电解烟气净化系统的优化设计，中国有色冶金，2008年.
[2] 李超南，铝电解烟气净化的研究，轻金属，1998年.
[关键词]铝电解烟气、净化系统、净化效率。
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0048-01
1 前言
我国铝电解工业自上世纪七十年代末，随引进日轻160kA预焙槽技术一起引进了铝电解烟气干法净化工艺技术，其主体技术装备采用脉冲反吹风小型袋式除尘器。上世纪八十年代中期，引进法国大风公司的低压反吹风菱形大布袋除尘器阳极焙烧炉烟气净化技术，并移植到电解烟气净化系统。自此，低压反吹风菱型大布袋除尘器技术被广泛用于铝电解烟气干法净化系统。
而随着中国铝工业的快速发展，电解铝工业污染物对环境的危害问题日益凸显，因此，国家对铝工业污染的排放标准也在不断提高。为响应国家对于铝工业节能、减排、降耗的号召，在综合分析国内外先进的铝电解烟气净化技术的基础上，东北大学设计研究院针对新鲜氧化铝和载氟氧化铝的反应特性，推出了两段逆流烟气干法净化工艺技术。
2 现有净化技术简介
经过近几十年的发展，我国电解铝行业现在通行的电解烟气净化技术分为三种，分别为传统一段净化技术、传统两段净化技术和两段逆流净化技术。
2.1 传统一段净化技术
该技术中新鲜氧化铝和载氟氧化铝同时通过反应器（文丘里、VRI、管道）加入到除尘器前的上升烟道内，新鲜氧化铝、载氟氧化铝和含氟气体进行吸附反应，并一起进入除尘器箱体内，经过除尘器布袋进行气固分离。分离后的气体通过风机和烟囱排入大气，分离下的载氟氧化铝一部分进入载氟氧化铝仓供生产使用，另一部分进入除尘器前的上升烟道继续进行吸附反应。
2.2 传统两段净化技术
该技术中新鲜氧化铝和载氟氧化铝分别加入到除尘器的进风管道中，首先在反应器上游管路约20米处加入载氟氧化铝，其次在反应器内加新鲜氧化铝，完成反应后的载氟氧化铝通过布袋进行气固分离。同样，分离后的气体通过风机和烟囱排入大气，分离下的载氟氧化铝一部分进入载氟氧化铝仓供生产使用，另一部分进入系统继续进行吸附反应。
2.3 两段逆流净化技术
该技术中新鲜氧化铝首先喷入布袋的底部，与动力分离器来的低浓度烟气进行二次吸附反应，然后通过布袋进行气固分离，分离下来完成一次吸附反应的载氟氧化铝由循环系统加入除尘器前的上升烟道，与高氟化氢浓度的烟气进入动力分离器进行一次吸附反应，完成再次吸附反应后的载氟氧化铝70%以上被烟气流动产生的动力分离出来，经载氟氧化铝输送系统送往电解车间，低氟化氢和粉尘浓度的烟气进入布袋室进行二次吸附反应和气固分离，这样既提高了烟气净化效率，又降低了袋滤系统的气固分离负荷和系统动力消耗。
3 技術性能比较
由以上内容可知，传统一段净化和传统两段净化工艺流程，其本质的特点都是新鲜氧化铝和载氟氧化铝完成吸附反应后均一起进入布袋除尘器，进行气固分离。而两段逆流净化技术中，完成两次吸附反应的载氟氧化铝和烟气在进入除尘器箱体前进行了气固分离，这在本质上决定了三种净化技术的区别。
3.1传统一段与两段净化工艺技术缺陷
通过分析传统一段和两段电解烟气净化系统工艺及其技术装备水平的现状和运行状况，可知传统烟气干法净化系统的主要问题如下：
（1）HF气体吸附不充分
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝都是通过管道反应器以股状形式加入到排烟管道中，伴随烟气高速流动，不能与烟气进行充分混合，氧化铝吸附性能降低。
* 新鲜氧化铝先加入到排烟管道中，与高HF浓度的烟气进行吸附反应，再加入可能已经完成多次反应的过吸附载氟氧化铝进行吸附反应，未合理利用氧化铝的吸附能力。
（2）氧化铝破损率高
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝都被加入到速度约为18m/s的烟气管道中，并随烟气高速运行约40m的距离，致使氧化铝破损率较高。
* 贮仓中的载氟氧化铝一部分进入超浓相输送系统，另一部分进入管道反应器参与吸附反应。参与吸附反应后的氧化铝经过除尘器过滤后，被气提送入贮仓，有可能再被加入到管道中进行吸附反应。因此，没有预分离装置的净化系统，氧化铝存在多次无功死循环，导致粉化严重。
据有关资料报道，细化的氧化铝会降低电解槽电流效率1%左右。
（3）除尘器布袋负荷大
* 新鲜氧化铝和载氟氧化铝完成吸附反应后，同时进入除尘器，使烟气中粉尘浓度太高，从而加大除尘器粉尘处理量，增加布袋负荷；
* 因无预分离装置的净化系统存在氧化铝多次循环，容易出现过吸附、粘度较大的氧化铝附着在布袋上，增大布袋过滤阻力，造成布袋清灰困难。
3.2 两段逆流净化工艺技术优势
而东大院开发的“两段逆流烟气干法净化工艺技术”因采用了烟气与粉尘的预分离技术，具备如下优势：
（1）改变除尘器滤饼主要成分
新鲜氧化铝从灰斗底部喷入除尘器箱体，在布袋上形成滤饼。
（2）降低无功死循环
在气固两相流由上升烟道进入除尘器前，经过动力分离器的预分离，使大部分粉尘直接进入下游的输送溜槽，降低粉尘浓度，改善除尘器过滤负荷。同时降低物料在净化系统中的无功死循环，从而降低氧化铝的破损率。
（3）合理利用氧化铝的吸附性能
用载氟氧化铝在上升烟道内与高浓度的含氟烟气反应，用新鲜氧化铝在灰斗内与低浓度的含氟烟气进行吸附反应。
下表列出了320KA铝电解槽系列采用传统烟气干法净化系统和新型两段逆流烟气干法净化系统，净化后烟气中污染物的排放浓度。
由表1可以看出，传统烟气净化工艺和新型烟气净化工艺，烟气净化效果相差悬殊。
4 结论
由此可知，新型净化技术与传统净化技术相比，既提高了烟气净化效率，又降低了袋滤系统的气固分离负荷和系统动力消耗。因此，采用两段逆流烟气干法净化技术，将可以保证净化系统排放的氟化物和粉尘满足国家最新的铝工业污染物排放标准的要求。
并且，两段逆流烟气干法净化技术在降低污染物排放量的同时，增加了氟化物回收率，积极响应了国家达标排放、节能降耗的号召，也为电解铝厂烟气净化系统的新建和改造提供了更好的技术路线。
参考文献
[1] 席忠黄，铝电解烟气净化系统的优化设计，中国有色冶金，2008年.
[2] 李超南，铝电解烟气净化的研究，轻金属，1998年.