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摘要：文章以某电解铝企业无组织优化治理措施为例，分析措施实施后无组织污染物减排效果。
关键词：电解铝；无组织；减排
电解铝行业污染源主要为电解槽烟气排放的烟气及生产过程中的无组织排放废气，针对电解槽烟气治理，霍林郭勒市部分电解铝企业已先后实施了污染物近零排放“示范工程”并均已投入运行，运行效果良好，电解槽烟气污染物均可达到近零排放“示范工程”要求，即污染物排放浓度为颗粒物5mg/m3、二氧化硫35mg/m3、氟化物0.3mg/m3。为进一步降低电解铝行业生产过程中对环境的影响，在“示范工程”实施完成后，加大无组织治理成为了首要任务。
针对生产过程的无组织废气治理，某企业将优化企业无组织深度治理方案，共计划实施12个项目，主要针对电解车间产生的无组织废气进行治理，其中主要包括对现有设备进行密闭、对现有工艺进行优化、加大通风集气设施的效率、采用车间及地面清洁等措施。
1.无组织废气治理措施
（1）炉门封闭改造项目
对现有电解槽炉门、槽盖板进行密封改造。采用废旧布袋废料在边角处进行密封，减少盖板、炉门与槽体之间的缝隙，对缝隙处进行密封减少负压损失，减少无组织排放量。
（2）炉门挡板加装项目
对现有电解槽炉门处增加炉门挡板，减少炉门开启面积，在出铝及打捞碳渣时炉门挡板对无组织烟气进行阻挡，可减少出铝以及打捞碳渣作业时炉门1/5的散开面积，有效地提高集气效率。
（3）移动负压收尘
电解车间配备1台负压工业吸尘设备，对电解车间地面沉降的无组织粉尘进行清理，替代原有用正压压缩空气吹扫的清洁方式，避免了地面粉尘飞扬的情况产生。
（4）烟道自动吹扫项目
将现有电解槽自动打壳气缸排出的废气进行收集，并利用管道连接到烟道内，与电解烟气一同处理后排放，形成有频率的压缩空气反吹系统，实现烟道自动反吹，避免了此部分废气随意无组织排放的现象。
（5）风管控流改造
对清扫地面的风管进行风量控制，风管口径进行加大，风量减小，减少清扫地面过程中现场产生的粉尘。
（6）换极过程收尘
改进和升级工艺技术流程，提高阳极原料质量，阳极表面进行喷涂，减少阳极损伤，一旦阳极在槽内脱落也不捞块，由人工控制电流，保证正常生产，实现“换极不捞块”。此措施实施后，每槽每天可以减少换极作业时间10分钟，铝厂每年共计可缩短阳极更换作业时间4900小时，最大程度减少在换极过程中的污染物无组织排放。同时增设换极收尘装置（移动集气罩），收集烟气进入电解烟气净化系统净化，减少换极过程中产生的无组织粉尘。
换极收尘装置整个系统按照多功能机组原有空间以及结构进行设计，根据多功能机组作业流程以及现场运行情况设计为六大部分：过滤系统、主管道、辅助回转、升降执行系统、烟气收集部分和电控系统，各部分完全迎合天车原有空间，设置合理，整体运行独立于天车控制系统意外，不对原有设备运行产生任何影响。
（7）抬包引射器改造
设置抬包引射器废气导流装置，将现有无组织排放的抬包引射器废气在不影响真空抬包引射器功率的前提下通过管道引入到电解槽内部，随着电解烟气一同净化处理。
（8）阳极加高680mm
将电解槽所用620mm高度的阳极碳块逐步优化为680mm，可直接降低阳极更换周期约18724次，减少换极作业时间约6241.3个小时。大幅度降低阳极更换频率和延长阳极更换周期，同时减少更换阳极时开槽产生的无组织烟气排放。
（9）电解槽氟化盐加料车
通过采购氟化盐加料车，实现了氟化盐加料全程机械化，避免了目前人工推车加料过程中遗撒风吹引起的无组织排放。
（10）天车负压系统项目
在电解多功能机组上加装移动集气收尘净化系统，将换极过程的烟尘收集并自带干法净化净化系统净化，以解决换极操作全过程中的污染物无组织排放问题。
铝电解多功能机组的工具小车安装于两根大车主梁中间，在大车主梁的轨道上移动。在工具小车侧部，包覆有侧部伸缩式负压收尘罩，侧部伸缩式负压收尘罩为可上下伸缩式结构，在铝电解多功能机组不进行换极操作时，侧部伸缩式负压收尘罩在初始的高位，当铝电解多功能机组进行阳极换极操作时，电控升降装置开始启动工作，带动侧部伸缩式负压收尘罩向下伸展，伸出至低位，包覆住整个可移动工具小车四周，开始收集含有粉尘和氟化氢的热烟气，热烟气在顶部封闭罩内进行汇集，新鲜氧化铝粉通过新鲜氧化铝料箱底部的气力输送溜槽输送至带干法净化功能的滤筒式除尘器中，热烟气穿过顶部封闭罩连接至带干法净化功能的滤筒式除尘器净化，净化后排放。
（11）电解槽燃气焙烧启动项目
现状电解槽采用铺焦粒进行阴极焙烧，拟采用燃气焙烧电解槽阴极替代现状工艺，电解槽启动可减少温室气体排放，降低焙烧启动环节无组织烟气排放。同时，减少了工人在启动过程中捞碳渣的工序，危废量减少。
电解槽的燃气焙烧装置可在72～108小时内可将电解槽炉膛温度提升到1000℃并具备保温功能，电解槽阴极、阳极基本无氧化，实现一段焙烧。燃气焙烧装置，共由3部分组成：控制站、燃料站、燃烧站。
控制站：控制站采用PLC实现整个电解槽燃气焙烧过程中的自动控制。PLC控制系统主要由人机界面（触摸屏）、控制器、温度控制系统及空燃比控制系统构成。
燃料站：燃料站由空气分配管路和燃气分配管路构成，主要实现燃气和空气到燃烧站的连接和分配。
燃烧站：燃烧站实现燃气的可靠燃烧。它主要由燃烧架和燃烧器构成，在燃烧架上设置有手动调节球阀、燃气电磁阀、空燃比例阀，空气电磁阀等。燃烧器是燃气焙烧装置的终端设备，燃气和空气在此混合燃烧、高温烟气由此进入电解槽内。
电解车间电解槽启槽现状为利用焦粒（煅后焦粒）每槽800kg，改造后使用液化天然气约16m3。每年约80台电解槽大修后需启槽，则每年约消耗焦粒64t，消耗液化天然气1280m3。可减少颗粒物排放量0.12t/a、SO2 0.29t/a、NOx 0.31t/a。
（12）电解智能残极冷却箱项目[1]
电解槽更换下来的残极在电解车间大面进行自然冷却，在残极冷却的过程中有大量电解烟气散发到车间内，电解车间作业约30%的无组织排放量来自于热残极在电解车间大面托盘上的冷却时的烟气排放。因此，针对此部分的污染物拟采用智能残极冷却箱对残极烟气进行集中收集，为将残极冷却过程中无组织烟气排放转化为有组织治理，用管道输送到电解烟气净化系统内进行集中处理，在提高电解槽集气效率的同时，控制电解烟气通过电解车间的无组织排放，实现控制电解铝生产污染物的总量控制。
智能智能残极冷却箱需要在2.5小时内将残极表面温度冷却至400℃
以下，现有车间每工区设置6~8个冷却箱，按照1个智能残极冷却箱覆盖1个托盘（放置4块残极）。每个工区设置2套烟气回收管路系统，对应服务6-8个智能残极冷却箱，用管道收集残极排放出来的烟气，管道汇合后引入对应的电解烟气净化系统。每台智能残极冷却箱实行全自动控制，控制电压采用小于等于36V安全电压，控制智能残极冷却箱移动和开闭。
智能残极冷却箱由箱体轨道、底部支撑、全铝框架罩体、导杆密封、两侧开闭电动门、排烟集气管道、强制负压系统、温感系统以及控制系统、急停按钮以及其他执行机构等组成，设备整体布置在电解车间大面。在换极时，由机组将残极直接吊运至智能残极冷却箱内，采用负压强制排烟的方式，对残极进行排烟和冷却，待残极冷却后，再通过阳极拖车转运至阳极组装车间进行后续工艺处理。
采用了上述技术方案，使得残极冷却过程中散发的烟尘、热气、氟化物全部进入电解烟气净化系统，不仅达到环保的要求，且改善电解车间的工作环境。所使用的残极冷却装置具有结构简单，方便移动的优点，方便换极、冷却及残极运输等作业。
2.预期效果
经采取以上治理措施，有效的提高了无组织集气效率，在现状厂界污染物浓度达标的基础上进一步削减了无组织排放量、降低了厂界浓度贡献值，确保了厂界长期稳定达标。以年产100吨电解铝现代化企业为例计算，措施实施后预计可将原电解车间总体98.5%的集气效率提高到99%，排放量降低至颗粒物424.71t/a、SO2 71.31t/a、氟化物16.28t/a，具体见表1，无组织优化治理措施实施后无组织污染物减排量颗粒物约为220.56t/a，SO2约为37.16t/a，氟化物约为8.14t/a，见表2，各污染物削减率为现有无组织污染物排放量的33.3%，预计无组织优化治理措施减排效果明显。
表1 无组织优化治理措施实施后无组织污染物排放量
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表2 无组织优化治理措施实施后减排量统计
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3.结束语
从环保角度讲，无组织治理措施的进一步优化提升，可使污染物排放量进一步减少，将大大提升电解铝行业清洁生产水平。
参考文献：
[1] HJ2033-2013，铝电解废气氟化物和粉尘治理工程技术规范 [S].