鋁電解煙氣凈化系統(tǒng)及腐蝕防護

一、煙氣組成

氣態(tài)成分：HF、CO、CO₂、CF₄、C₂F₆、SO₂、H₂O等

固態(tài)粉塵：C、Al₂O₃、Na₃AlF₆等

細顆粒粉塵主要有Na₃AlF₆、Na₅Al₃F₁₄以及AlF₃，他們是電解質(zhì)蒸發(fā)后冷凝的產(chǎn)物，以及他們水解和分解的產(chǎn)物。F含量占整個煙氣F含量的20-40%

粗顆粒主要由成團的氟化物和C、Al₂O₃以及吸附、粘附在他們上面的氟化物組成。F含量占整個煙氣F含量的10-20%

二、煙氣收集系統(tǒng)

鋁電解槽散發(fā)出的煙氣，由槽上集氣罩收集下來的，稱為一次煙氣。未經(jīng)集氣罩收集而直接進入電解廠房空氣中的煙氣，稱為二次煙氣。

一次煙氣體積較小，其中氟化物濃度較高。

二次煙氣體積較大，其中氟化物濃度較低。

l  一次集氣系統(tǒng)：電解槽上方的導(dǎo)氣支管將罩子內(nèi)的氣體排送入導(dǎo)氣總管中，送往凈化系統(tǒng)。

一次集氣系統(tǒng)的密閉程度通常是95-98%,氟的收集效率96%

l  二次集氣系統(tǒng)：正因為一次集氣系統(tǒng)密閉程度不能達到100%，再加上有大量的熱從電解槽散發(fā)出來，所以電解鋁廠房內(nèi)部必須有良好的通風(fēng)，讓外部新鮮空氣通過墻壁百葉窗進入電解廠房，流經(jīng)電解槽操作地帶，然后上升至天窗，在天窗口排放。

提示：廠房及其附屬設(shè)備的腐蝕可推廣電解鋁煙氣耐氟酸型防腐涂料ZS-1033

三、煙氣凈化方法及干法凈化工藝流程

1、煙氣凈化方法

l  濕式凈化法：用水或堿溶液作為吸附劑，利用氣態(tài)氟化物易被水或堿溶液吸收的特點，對煙氣進行洗滌，使氣相污染物轉(zhuǎn)入液相。

l  干式凈化法：在煙氣管道中加入固體氧化鋁作為吸附劑，將電解煙氣中的氟化氫吸附下來，生成表面化合物氟化鋁。

干式凈化原理：Al2O3對HF的吸附主要是化學(xué)吸附，吸附過程中，在氧化鋁表面生成單分子層吸附化合物，每個氧化鋁分子吸附2個HF分子。該化合物在300℃以上轉(zhuǎn)化為AlF3和水。

特點：反應(yīng)速度快，0.25-1.5s完成。效率高達98-99%

2、干法凈化工藝流程

煙氣由每臺電解槽的排煙支管集中進入廠房外側(cè)的排煙總管中,將各個排煙支管上安裝手動蝶閥,畢竟電解槽與除塵器的間距不一樣，因此調(diào)動此閥開度將分配在每個電解槽上的負壓保證基本一致，結(jié)果確保每臺電解槽的集氣效率。集中到排煙總管的煙氣直接被分配到每臺除塵器進煙管當中,并在VRI反應(yīng)器中倒入新鮮氧化鋁與循環(huán)氧化鋁實行吸附反應(yīng)，隨后進人袋式除塵器里面實行氣固分離。凈化之后氣體從主排煙風(fēng)機排人煙囪。分離出來氧化鋁進入除塵器底部的沸騰床里面。一方面通過循環(huán)溜槽當作循環(huán)氧化鋁再一次加入VRI反應(yīng)器實行循環(huán)吸附,另一方面通過返回料溢流口排出除塵器,由風(fēng)動溜槽進入氣力提升機提高到載氟氧化鋁貯倉中,再從超濃相輸送系統(tǒng)送到電解槽上料箱,提供電解鋁生產(chǎn)應(yīng)用。

四、煙氣凈化主要設(shè)備及VRI反應(yīng)器

1、主排煙風(fēng)機：整體系統(tǒng)動力源，需要在平常生產(chǎn)過程中強化對其維護保養(yǎng)，減少故障概率，確保整體系統(tǒng)遠轉(zhuǎn)率。參照煙氣排放量大小與除塵器過濾面積大小，則整個凈化車間需要三套凈化系統(tǒng)共配置主排煙風(fēng)機六臺。

2、羅茨鼓風(fēng)機：一是沸騰床供風(fēng),功率很大，二是氣力提升機提供氣源，功率很小。每套凈化系統(tǒng)當中每種羅茨鼓風(fēng)機數(shù)量是兩臺，一臺用一臺備用。

3、高壓離心風(fēng)機：給系統(tǒng)當中每個流槽、VRI反應(yīng)器提供氣源的風(fēng)機。

4、氣力提升機：一種為立式氣力提升機，另種為臥式氣力提升機。5、5、袋式除塵器：LLZB-I型流態(tài)化菱形組合袋式除塵器，各單元處理風(fēng)量為9000至10000 。其是氣固分離的主要設(shè)備。

6、VRI反應(yīng)器：發(fā)生吸附反應(yīng)的主要設(shè)備,所以在系統(tǒng)中非常重要，其外殼是圓筒形，包含錐形空心筒和流化元件等構(gòu)成,其特征為定量加入氧化鋁通過給料箱與流化元件進入空心錐體,并空心錐形殼體上部沿輻射線布置的排料孔均勻布置在四周,讓氧化鋁在溢流狀態(tài)流人煙氣管道，并迅速充滿全部管道截面與氧化鋁充足接觸,氧化鋁不斷加入，同時煙氣也不斷地流過，給煙氣與氧化鋁提供了均勻接觸的時機, VRI反應(yīng)裝置流化元件在給料箱底部,主要作用為把加入的新鮮載氟氧化鋁呈溢流狀態(tài)射出,從而避免針對氧化鋁的機械破損。錐體的流線形結(jié)構(gòu)降低了煙氣的紊流程度,進一步降低了反應(yīng)器的阻力流失，實現(xiàn)了節(jié)能目的。沿錐體四周布置的溢流孔讓氧化鋁展現(xiàn)非常規(guī)則的圓截面充滿到整修管道斷面上,戰(zhàn)勝了管道稀相化等反應(yīng)裝置分布不均勻的不足之處。減少了需要管道的長度。介于氧化鋁與煙氣接觸不是在強烈的紊流狀態(tài)下完成，所以氧化鋁破損率不高，并且，流化元件不和煙氣直接接觸,不會出現(xiàn)孔隙堵塞現(xiàn)象，是當前吸附裝置當中各個性能都是非常的一種理想反應(yīng)裝置。

五、煙氣凈化設(shè)備腐蝕與防護

鋁電解產(chǎn)生的煙氣溫度與電解槽容量大小有關(guān)，一般在100℃到140℃之間，即使在冬季也在80℃以上。

煙氣對設(shè)備的腐蝕主要為HF及其它氟化物的化學(xué)腐蝕，并伴隨少量的電化學(xué)腐蝕。

SO₂（二氧化硫）與空氣中的水份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成H₂SO₄（硫酸）；CF₄（四氟化碳）、HF（氟化氫）與空氣中的水份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成HF（氫氟酸），而硫酸和氫氟酸均會對碳鋼煙氣管壁造成嚴重的腐蝕。且煙氣經(jīng)排煙風(fēng)機的動力作用下在管道中運行，煙氣中氧化鋁顆粒和炭粒會對碳鋼煙氣管壁造成沖刷磨損，產(chǎn)生磨蝕。另煙氣有較高的溫度，對煙氣管道內(nèi)壁造成高溫氧化腐蝕。

涂料選型：ZS-1033電解鋁煙氣耐氟酸型防腐涂料，磨損不大的位置要求防粘附可以選用ZS-1032

防護設(shè)備：煙管煙道、主排煙風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機、高壓離心風(fēng)機、氣力提升機、袋式除塵器、VRI反應(yīng)器、換熱器（部分有）等。