摘要：本文敘述了某公司電解鋁廠污染物排放現(xiàn)狀，介紹了一種采用石灰石一石膏濕法凈化技術對鋁電解煙氣進行深度處理的改造方案。該方案有效解決鋁電解煙氣脫硫的問題，同時進一步降低氟化物和粉塵排放濃度，實現(xiàn)了鋁電解煙氣的趨零排放。  

鋁電解過程中電解槽散發(fā)煙氣中含有大氣污染物，主要包括氟化物、二氧化硫、粉塵等。這些有害物的排放不僅對作業(yè)人員身體造成嚴重傷害，還會對周圍環(huán)境造成明顯污染。為保障生產(chǎn)人員身體健康和不破壞大氣環(huán)境質量，電解鋁企業(yè)必須建設電解煙氣凈化系統(tǒng)，防止鋁電解煙氣對大氣污染。  

當前鋁工業(yè)廣泛采用的干法凈化技術主要針對煙氣中的氟化物和粉塵，而對二氧化硫沒有凈化效果。而近些年，隨著國內(nèi)鋁工業(yè)的快速發(fā)展，鋁電解用炭陽極需求增大，作為原料的低硫石油焦供不應求且價格偏高，各炭素企業(yè)紛紛加大高硫焦使用量，導致炭陽極含硫量升高，最終通過鋁電解煙氣排放，造成環(huán)境污染。  

2013年，國家環(huán)保部在《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465—2010)基礎上發(fā)布了更加嚴格《(鋁工業(yè)污染物排放標準)修改單》，規(guī)定重點區(qū)域二氧化硫排放濃度由200mg／Nm3降低到100mg／Nm3。2017年，國家環(huán)保部發(fā)布了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，提高了部分地區(qū)的大氣污染防治要求。同年工業(yè)和信息化部發(fā)布推動落后產(chǎn)能退出的指導意見，要求嚴格執(zhí)行環(huán)境保護法律法規(guī)，對超過大氣和水等污染物排放標準排污、違反固體廢物管理法律法規(guī)，以及超過重點污染物總量控制指標排污的企業(yè)，責令采取限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治等措施；情節(jié)嚴重的，責令停業(yè)、關閉?？梢灶A見，隨著國家對環(huán)境保護問題的高度重視，未來環(huán)保政策會進一步趨嚴。  

基于企業(yè)鋁電解煙氣排放現(xiàn)狀和環(huán)境保護未來需求，國家電力投資集團公司組織相關科研院所和系統(tǒng)內(nèi)環(huán)保平臺企業(yè)研究實施鋁電解煙氣趨零排放，采用電力行業(yè)常用的石灰石一石膏濕法凈化技術對脫氟除塵后電解煙氣治理，可有效脫除電解煙氣中的硫化物，同時進一步降低污染物排放總量。  

1鋁電解煙氣凈化現(xiàn)狀  

1.1鋁電解煙氣凈化方法  

鋁電解煙氣凈化回收根據(jù)凈化回收工藝和所選用設備分為干法和濕法兩大類。  

(1)干法：目前鋁電解煙氣主要采用的是干法凈化技術，該技術是20世紀60年代以來發(fā)展起來的鋁工業(yè)電解煙氣治理的最佳實用技術，國內(nèi)國外電解鋁企業(yè)均普遍采用。該方法利用氧化鋁活性強、空隙多、比表面積大、屬兩性氧化鋁、有良好的酸性氣體吸附性等特點，吸附氟化氫氣體從氣相進入固相，通過高效除塵器分離回收載氟氧化鋁實現(xiàn)氣固分離，達到除去煙氣中氟化氫和粉塵的目的。干法凈化具有流程簡單，運行可靠，效率高，吸附劑不需要專門制備等優(yōu)點，但脫氟效率受氧化鋁質量的影響，還無法實現(xiàn)氟化物的近零排放，且缺乏專門的脫硫措施。  

(2)濕法：濕法工藝主要通過堿水(水)直接洗滌電解煙氣，再通過堿法或酸法流程加以回收其中的氟化物。濕法脫除效率和吸收劑利用率相對較高，但工藝系統(tǒng)復雜，存在廢水二次污染等問題。  

1.2企業(yè)污染物排放監(jiān)測情況  

按照環(huán)保部《國控重點污染源自動監(jiān)控項目污染源監(jiān)控現(xiàn)場端建設規(guī)范》要求，國家電力投資集團公司五家電解鋁廠安裝了煙氣在線監(jiān)測裝置。根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，公司各電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)排污口顆粒物、二氧化硫、氟化物排放濃度分別見圖1、圖2、圖3。  

根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，公司各電解鋁廠煙氣凈化系統(tǒng)排污口顆粒物、二氧化硫、氟化物排放濃度均符合《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465—2010)，但部分電解鋁廠的顆粒物和二氧化硫排放濃度監(jiān)測平均值高于《(鋁工業(yè)污染物排放標準)修改單》的特別排放限值。如果嚴格執(zhí)行《(鋁工業(yè)污染物排放標準)修改單》，則有部分電解鋁廠的顆粒物和二氧化硫排放濃度超標，存在一定的環(huán)保風險，需要進行改造來降低煙氣中的粉塵和二氧化硫濃度。  

2改造方案  

2.1改造工藝選擇及凈化原理  

改造方案采用石灰石一石膏濕法技術對干法凈化后的電解煙氣進行深度處理，實現(xiàn)電解煙氣的脫硫、除塵、除氟深度處理，減少鋁電解煙氣污染物的排放總量。  

石灰石／石膏濕法技術是目前世界上技術最為成熟、應用業(yè)績最多的煙氣脫硫工藝技術。經(jīng)干法凈化的電解煙氣引入脫硫系統(tǒng)，采用合適濃度的石灰石漿液在吸收塔中循環(huán)噴淋，吸收氣體中的氟化物、二氧化硫等酸性氣體，漿液充分氧化后，生成硫酸鈣、氟化鈣等鈣鹽晶體、水合物，然后將漿液排至脫水系統(tǒng)進行充分脫水，得到接近固態(tài)的鈣鹽混合物，從而去除煙氣中的氟化物、二氧化硫等氣體，同時除去煙氣中的粉塵等顆粒物。  

脫硫塔內(nèi)凈化過程主要發(fā)生以下反應：  

2.2改造內(nèi)容  

在公司某電解鋁廠(產(chǎn)能43萬噸)現(xiàn)有電解廠房中間建設兩套石灰石一石膏濕法凈化裝置，處理已有八套干法凈化裝置煙氣，并對現(xiàn)有煙氣系統(tǒng)進行改造，保留原引風機，新增壓風機系統(tǒng)，對原煙囪接口進行合并改造。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO、HF與漿液中的碳酸鈣以及鼓人的氧化空氣進行化學反應被脫除，最終反應產(chǎn)物為石膏等。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶有的細小液滴后排人煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收。工藝流程見圖4。  

由于吸收漿液的循環(huán)利用，吸收劑的利用率很高。在脫硫的同時還可以進一步去除煙氣中剩余的粉塵。由于電解煙氣經(jīng)過了干法煙氣凈化，煙氣相對比較干凈，脫硫副產(chǎn)物石膏品質較好，具有一定的商業(yè)價值。  

濕法凈化裝置主要包括吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收劑制備及漿液輸送系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)及電氣熱控系統(tǒng)等。吸收系統(tǒng)采用先進的沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置(簡稱BFI裝置)，見圖5。主要有以下優(yōu)點：  

(1)氣流均布。設置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，進入吸收塔的氣體流速得到了很好的均布作用。設置壁環(huán)將塔壁的煙氣趕往吸收塔中間區(qū)域，避免了煙氣從塔壁逃逸，從而提高煙氣中污染物的反應效率，提高脫硫效率。  

(2)降低裝置消耗。設置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，可保持一定高度液膜，增加了煙氣在吸收塔中的停留時間，當氣體通過時，氣液接觸，可以起到吸收氣體中部分污染成分的作用，從而有效降低液氣比，提高了漿液對SO2、HF的吸收效率，從而降低漿液循環(huán)泵的流量和功耗。煙氣通過沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置及液膜層洗滌，還能把大量的粉塵洗滌下來，粉塵的脫除率能達90％左右。  

(3)檢修方便。設置沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置后，在塔內(nèi)件進行檢修時，不需將塔內(nèi)漿液全部排空，然后在塔內(nèi)搭建臨時檢修平臺，運行維護人員站在合金沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置上就可對塔內(nèi)部件進行維護和更換，減少運行維護時問。  

2.3主要技術指標  

公司某電解鋁廠濕法凈化裝置投入運行兩個月后，1#凈化裝置的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與設計指標對比如表1。  

從表1可知，該公司1#濕法凈化裝置煙氣處理能力、運行指標均優(yōu)于設計值，實際脫氟率>98％，脫硫率>98.5％。經(jīng)濕法凈化處理后，出口煙氣氟化物濃度<0.01mg／m3、二氧化硫濃度<3mg／m3、煙塵濃度<2mg／m3，基本實現(xiàn)趨零排放。  

3改造投入與預期效益  

(2)濕法凈化有效去除了鋁電解煙氣中的二氧化硫污染物，是對干法凈化工藝的有益補充。濕法凈化的深度處理提高了企業(yè)污染物減排能力，不僅是落實國家環(huán)保政策要求，也是化解企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的環(huán)保違法違規(guī)風險，防范落后產(chǎn)能淘汰的現(xiàn)實需要，有力支撐企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

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