阳极焙烧的烟气净化技术分析

循 压环 缩水 空气 阳极焙烧的烟气净化系统问题分析及处理我是晟通集团阳极部的刘诚学，上次带您到现场看焙烧烟气净化系统的腐蚀情况，主要问题是：1、烟气成分：有焦粉、焦油、二氧化硫、氟化物等，烟气温度100-300度之间变化，运行方式是连续运行，生产中不能长时间停用，临时停的时间不超过3天；2、喷淋塔喷水降温保证电场除尘效果，但系统有水后酸腐蚀严重，排出的水PH 值2-3，喷淋塔及后面烟道腐蚀严重，喷淋塔最严重，已更换2次，有何措施处理后能保证喷淋塔及后面烟道等不被腐蚀？3、烟囱内积累了大量的碳粉，常出现烟囱冒火的情况，如何清理烟囱内部的吸附的碳粉？针对以上情况，我公司对焙烧烟气净化系统出现腐蚀进行了分析及对腐蚀提出了专业意见：1、焙烧烟气成份描述：焙烧烟气是主要污染源，烟气中含有：沥青烟、焦粉、焦油、二氧化硫、氟化物、颗粒物等。

产生污染的主要原因是：沥青烟、焦粉主要来自于沥青挥发。

阳极炭块中沥青挥发在300~600℃范围逸出；氟化物在焙烧过程中，逸出量取决于残极配比，残极中氟的含量大致为1.0~1.5%，当炭块达到600℃时氟化氢开始逸出；颗粒物主要来自于燃料燃烧的残余物和由于炉室破损烟气带走的未燃烧填充料和填充料燃烧的灰分；二氧化硫主要来源于燃料、沥青、填充料的硫分在燃烧过程中的产物。

2、焙烧烟气治理工艺：2.1碱液洗涤湿法净化烟气→沉降室→洗涤塔→电收尘→排烟机→烟囱→排空碱液－→循 环 泵－→沉降室→外排2.2氧化铝干吸附法烟气→冷却塔→VRI 反应→袋式除尘→排烟机→烟囱→排空2.3电捕干法净化烟气→预收尘→喷雾冷却→电捕焦油→排烟机→烟囱→排空虽然国内外对焙烧烟气的法理提出了各种不同的治理工艺，但由于管理和治理工艺、设备本身的缺陷，国内大部分的铝用炭素厂的焙烧烟气净化系统不能长周期连续运行，系统的运行率可开动率很低。

碱液洗涤湿法净化法存在以下问题：①烟气在净化前粉尘浓度大，经常造成泵与喷嘴的堵塞，②洗涤液PH值不易控制，对循环泵、洗涤塔及管网系统腐蚀严重；③焦油、氟化物、粉尘混于碱液后难以分离，造成二次污染。

氧化铝吸附干法净化法存在以下问题：①氧化铝吸附焦油后容易粘结到布袋上，造成焙烧炉负压不足，影响焙烧炉的操作，②由于烟气中含有焦油且温度高，需要使用耐高温且防油防水的滤料，运行成本高；③吸附后的氧化铝含有粉尘、焦油，返回电解厂使用时会造成电解厂的二次污染，并且影响糟电阻和电流效率，解决此问题必须使用炭渣分离技术将碳粉尘、焦油从氧化铝中除去，这将大大增加运行费用和成本；④使用氧化铝吸附法增加了氧化铝的运转量，同时增加了氧化铝运转中的损失，导致企业运输成本的增加，氧化铝单耗的增加。

电捕干法净化存在以下问题：①系统着火频繁；②焦油和粉尘混合后粘结在极板、电晕丝上，不能靠重力掉到料斗中，需人工清理；③由于捕集前需要冷却降温，使烟气中的So2溶解于水造成管道的大面积腐蚀；④烟气中的氟化物处理效果差。

目前国内有一半以上的铝用炭素厂使用电捕干法净化，以下我就干法净化工艺存在的问题提出解决方案。

3、电捕干法净化工艺的描述焙烧烟气使用电捕干法净化系统由粉尘预处理器、喷淋冷却筒、电捕集器、阻火器、阀门、管道、风机组成。

焙烧高温烟气经环形烟道、地下烟道和地上烟道首先进入粉尘预处理器、通过粉尘预处理器将烟气中的大颗粒物质通过惯性沉降力除去；然后进入喷淋筒内，对烟气进行调处理，并使烟气温度降至80~100℃之间，以达到最佳净化工况，调质处理后的烟气经气流均布板，进入电捕集器的电场，除去烟气中的沥青焦油和颗粒物（含固氟），净化后烟气经烟囱排入大气。

4、电捕干法净化系统存在问题的原因分析4.1烟气净化系统频繁着火造成净化系统着火的原因有以下几个方面：①焙烧炉的正常维护工作滞后，火道墙缝隙过大造成部分填充料漏入焙烧炉火道内，漏入火道内的填充料在火道中充分燃烧随烟气进入烟气净化系统。

②环形烟道蝶阀和排烟架与焙烧炉接触处密封不良，造成漏风，烟气中含有大量的氧气。

③焙烧过程中产生的沥青烟气不能完全燃烧，部分随烟气进入净化系统。

④喷淋冷却筒的喷嘴雾化效果不佳，对烟气不能有效降温。

⑤阻火装置阻炎效果不佳，烟气从火道中带入的火星有能有效阻止。

⑥沥青烟气被粉尘附后容易粘结在电捕焦油器的极板和电晕丝上，造成电晕丝和极板不平整，改变了极板和电晕丝之间的间距，引起内部频繁打火，引烯粉尘形成火星。

4.2收集的粉尘和焦油不能正常排放焦油和粉尘混合后粘结在极板、电晕丝上，不能靠重力掉到料斗中，电场极板和电晕丝上粘结的焦油和粉尘混合物需人工清理，料斗的粉尘和焦油同样需要人工清理。

其主要原因为：①烟气中的粉尘含量远大于沥青焦油的含量，吸附焦油后的粉尘流动性极差。

②净化系统设计时主要考虑处理沥青焦油，而不是处理粉尘。

粘结在极板和电晕丝上沥青焦油可靠自重流淌到灰斗。

电捕焦油器未设计和安装极板和电晕丝清灰装置。

③捕集焦油和捕集粉尘的电捕集器的灰斗在结构上有很大差别。

④伴热效果差，收集到电捕焦油器灰斗的焦油很快就会凝结成块。

4.3设备腐蚀严重烟气中的酸性气体含量大，对烟道和喷淋冷却筒腐蚀严重，造成净化系统的负压损失严重，不能满足焙烧炉的正常运行，严重影响焙烧炉的运行。

造成净化系统管道和喷淋冷却筒严重腐蚀的原因有以下几点：①设计中未考虑管道和喷淋冷却筒的防腐。

②烟气酸性气体含量高，在烟气冷却中与水结合生成酸对其腐蚀。

③沥青本可起到防腐2作用，但因烟气中的沥青烟气的含量远远低于粉尘含量，沥青不能挂在管道和设备管壁上，起不到防腐作用。

④使用喷水阻火也可造成阻火器周围管道的腐蚀。

⑤频繁的着火，使管道和喷淋冷却筒表面的材质特性发生变化。

4.4烟气净化系统对烟气中的氟处理效率很低氟化物在料车烧烟气中主要以两种状态存在，气氟和固氟。

固氟含在粉尘中和沥青焦油中，固氟通过现在的干法电捕净化系统基本能控制在6mg/m3（以F 计），净化后的烟气含氟量在5~6mg/m3有时会超过在6mg/m3。

但是气氟在目前的干法电捕净化系统中基本不能治理。

当综合考虑气氟和固氟时，焙烧烟气中的氟含量基本是超标的。

造成这种问题的原因有以下几点：①料车烧烟气净化系统的环保验收取样中只取固氟，对气氟忽略不计，而且气氟的取样方式也不一样。

②由于在原有的基础上增加除气氟设施设备，投资很大。

5、存在问题的解决方案5.1针对烟气净化系统着火的解决措施根据对焙烧烟气净化系统现状和着火原因的分析，经过充分认真地研究和长时间运行实践，提出以下解决措施：①加强对焙烧炉料箱的维护，减少填充料漏入火道。

②加强焙烧炉和排烟架接触处及环形烟道蝶阀的密封，防止空气漏入烟气中。

排烟架和焙烧炉面的连接使用硬连接，焙烧炉面和排烟架之间使用密封垫密封，由于焙烧炉运行过程中的变形，焙烧炉炉面不平，使得焙烧炉面和排烟架之间的间距不等，致使密封效果很差经常有量的空气漏入烟气中。

解决排烟机和焙烧炉炉面接触不好的可行方案为对排烟架进行改造，将原有的硬连接改为软连接，并稍微增加软连接的长度。

焙烧炉环形烟道蝶阀由于密封不严造成大量漏风，不仅造成严重的负压损失，而且使焙烧烟气中含有大量的空气，给焙烧烟气净化系统的着火创造了条件。

通过使用各种密封方式的实验，发现使用耐高温水晶布密封焙烧炉环形烟道蝶阀能够取得良好的效果。

另外焙烧炉料箱也会造成漏风，可在料箱上面用塑料薄膜密封。

③阻火器阻火效果不佳和阻炎自动控制系统反应迟缓的问题。

目前没有可解决的技术措施，因为即使最灵敏的控制系统，在烟道中粘结焦油后就会失去作用。

唯一可行的方法是将原间歇阻火改为连续阻火。

也就是说，阻火装置间歇运行原理为，当阻火装置探测到温度巨变时，自动打开喷水装置向烟道中喷水，阻止火势窜到净化设备中。

阻火装置的连续阻火原理为烟气净化系统只要运行，就连续向管道内喷入蒸汽，这样即可以将火星在烟道中灭掉，而且使烟气中的粉尘和焦油颗粒增大增重，易于电捕焦油器对粉尘和沥青焦油的捕集，提高净化效率。

通过以上措施的实施，焙烧烟气净化系统的着火现象可得到有效的控制。

5.2针对收集的粉尘和焦油不能正常排放的解决措施电捕焦油器收集的粉尘和沥青焦油不能从卸油/灰口正常排放，运行3~5天后，将净化系统切换到旁通烟道后工人进入电捕焦油器内部使用水清洗。

加强对焙烧炉的维护，减少填充料由焙烧炉料箱进入火道。

从而减少进入烟气净化系统的粉尘含量。

5.3针对管道和喷淋冷却筒腐蚀的解决措施由于前面所分析的原因，造成焙烧烟气净化系统的管道和喷淋冷却筒筒体腐蚀严重，直接后果是负压损失严重而且漏风严重。

极易引起焙烧烟气净化系统的着火。

通过多方面的论证，烟气脱硫设备的防腐技术能够用于焙烧烟气净化系统的管道和喷淋冷却筒的防腐。

防腐材料主要为：乙烯基树脂玻璃鳞片。

喷淋区域、支柱、支架及边角等选用耐磨型鳞片4mm厚，其余区域通用型鳞片2mm厚，注，此方案适用于喷淋区域及喷淋区域后的烟道，最高耐温可达200℃左右。

施工要求：（1）对涂刷面要进行喷砂除锈去污处理，使其达到GB8923—88Sa2.5级标准后再施工。

（砂子：石英砂）金属表面喷砂除锈必须达到Sa2.5级，无焊渣毛刺等，表面焊缝应光滑平整，凸出高度不超过0.5mm，如超出时应用砂轮机打磨至满足要求为止。

（2）施工中如遇气温低应延长间隔时间，以前道鳞片树脂固化为准。

（3）最后一道鳞片树脂在常温（25℃）下，要48小时以后方能使用。

（4）施工中避免涂层和水接触，如遇雨天要停止施工，把已涂抹好的鳞片树脂膜保护好。

涂层须经七天养护后方可下水使用。

（5）施工现场通风好，严禁明火，产品贮存时要远离火源。

要通风好、干燥阴凉，禁止日晒雨淋。

（6）玻璃鳞片使用前应对种类，稀释剂是否符合说明书的技术要求，玻璃鳞片的配制应严格按照产品说明书的技术要求进行调配，玻璃鳞片的调配应采用真空搅拌机，玻璃鳞片充分搅拌均匀后，放置5-10分钟使其充分熟化后方可使用，工程用量应按说明书的规定控制。

（7）玻璃鳞片防腐材料主要由分散不连续的玻璃鳞片及粘稠树脂专用设备混合而成的复合材料。

因此，施工是用抺子，刮板涂抺到钢板表面，每道涂刮厚度为0.8mm-1mm，第一道固化后（间隔不少于24小时）再涂刮第二道。

（8）玻璃鳞片施工用料在施工作业过程中严禁随意搅动，托料、上抺依次循序进行，无意翻动，堆积等习惯尽可能减少。

（9）涂抺时抺刀应与被涂抺面保持适当角度，且沿尖角的锐角方向按适当的速度推抺，使涂料沿钢材表面逐渐涂敷，使空气在涂抺中不断从界面间推挤出，严禁将料堆积于防护表面，然后四面摊开式的摊涂。

（10）控制一次涂抺厚度，多层施工，从而使涂层内存留气泡的体积较小，达到使残余气泡生成较小、分散且封闭的目的。

（11）由于玻璃鳞片填料量大，十分粘稠，在大气中任何条件下翻动及堆放都会裹入大量空气形成气泡。