摘要：电解铝生产过程中产生的有害气体（主要是HF气体），这些烟气对人的身体健康和周围生态环境都会造成危害，为改善环境，充分利用自然资源，达到生产与自然的和谐，充分利用烟气净化工艺技术对有害气体进行吸附过滤，并将过滤后的产物返回电解槽进行二次利用。净化效果的好坏必须通过定期检测来进行管控。
关键词：烟气捕集；净化工艺控制；滤袋除尘器；净化效果检测
引言
在铝电解生产过程中，因电化学反应产生的烟气，需经过收集处理后才能排放至大气中。这些气体对环境污染、人身健康有着严重的影响，故采取烟气收集净化技术，对电解生产及环境保护有着深远的意义。
1.烟气收集净化概述
1.1 烟气的基本知识
电解铝生产过程中，除阳极气体（CO2、CO）外，还会释放出有害的烟气（主要是HF气体），这些烟气对人的身体健康和周围生态环境都会造成危害。另外，在铝电解烟气中还含有可回收利用的物质（主要是HF和挥发粉尘）。因此，为改善环境，充分利用自然资源，达到生产与自然的和谐，就必须搞好铝电解烟气的净化回收工作。
1.2 烟气收集的发展状况
铝电解烟气净化回收，首要是要做到有效的捕集电解槽散发出的烟气。电解槽结构不同，所采用的集气方式也不相同。中间下料预焙槽采用很多小块罩板把整个电解槽密闭起来，所收集到的烟气通过电解槽一端的排烟支管汇总到电解厂房两侧的排烟总管，再送到净化系统。由于是中间自动加工下料，除出铝和换阳极工作外，其余不用敞开罩板，因此，集气效率高（98%），效果好。边部加工预焙槽多采用机械或液压传动集气罩，罩体是整体。加工出铝和阳极工作等都必须打开罩盖，因此效果比中心下料预焙槽差，集气效率低。
电解槽的烟气捕集效果通常用烟气的集气效率来表示。集气效率是指进入系统的烟气量与电解槽排烟量之比。集气效率高、低是净化回收效果好、坏的一个主要标志。由于电解槽结构的不同，所以每种槽型集气效率都有个极限值：中心下料预焙槽为94%～98%；边部加工预焙槽为81%～88%。随着电解铝工业化生产的发展技术的进步，同时也随着人类环保意识的增强，铝电解烟气收集和处理也在不断进步和改进。随后烟气净化处理便产生了湿法净化和干法净化两种烟气净化形式。随着大型中心下料槽的发展应用，现广泛采用干法净化。
1.3 烟气在生产中的控制
为防止铝电解烟气在生产中的无序排放，做好烟气在生产中的控制，管理工作要在职工思想教育、组织架构建立、技术支持、经济措施等方面进行有效工作。作为一项管理行为，必须建立起组织架构，从公司职能部门到车间执行层再到一线操作工人都要有责任单位、责任人，并规定相应的职责和权力、管理办法和管理操作流程。以一种组织形式，一级对一级进行管理、检查，一级对一级负责，形成专项管理体系，提高管理效率，使减少烟气排放成为一种义务、一种责任。
要想将烟气排放控制好，除了人的思想重视，成为一种习惯建立组织架构，同时还必须提供有效的技术支持。要不断改进烟气收集设备，例如：设计更加合理的槽罩板，提高罩板的密封性；根据气流原理设计高效的高位集气结构；针对换极操作利用双烟管收集及时调整不同电解槽，不同时间的负压，减少换极操作中的烟气外溢。
2.净化工艺控制点及相关参数
2.1干法净化系统工艺
干法净化系统工艺主要适用于预培槽。各厂预培槽型不同，干法净化回收系统设备不尽一样，但基本工艺流程相同，都要经过电解的集气、吸附、气固分离、氧化铝输送和排气等几个工序。
铝电解槽的电解烟气由密闭的集气罩捕集，经由烟气管道引入吸附反应器，同时向反应器中加入一定数量的吸附剂--氧化铝粉，使气固（氧化铝和烟气）充分混合进行吸附反應，氧化铝从料仓经加料管连续加入，加料管上装有控制闸板阀或叶轮给料机，控制调整氧化铝的加入量。烟气在喉管处的流速为14m/s，氧化铝在反应器中呈悬浮状态，高度分散于气流中，流速为7m/s，气固接触时间约为0.8s，然后进入布袋除尘器中进行气固分离，分离净化后的清洁废气经由排烟风机和烟囱排入大气。布袋除尘器过滤下来的含氟氧化铝通过风动溜槽返回载氟氧化铝料仓以供电解生产使用。
2.2 烟气收集与烟道负压、烟气流速、管径的关系
电解车间产生的烟气量收集前提是槽出口负压必须达到一定的压力，才能够将烟气回收。负压的大小取决于净化系统设计风机的引风机量、除尘器布袋的阻力、系统管网的阻力及管道风速的大小。 回收的烟气量即烟气流量=烟气流速*管径。在管径一定的情况下，烟气流速越高，单位时间内回收的烟气量越大，反之越少。
2.3 烟气干法净化系统的主要设备
（1）烟气捕集管道
从电解槽上集气到新鲜氧化铝入口属于烟气捕集部分。电解生产产生的含氟烟气，被可移动的铝合金槽罩板密闭在槽腔内，通过支烟管导入主烟道。支烟管上装有风量调节阀。主烟管由一定厚度的钢板焊接成圆筒形，烟道直径由电解槽产生的烟气量而定。烟道阀的控制点：为了均衡单台槽烟气量，从端头槽开始依次开度变小，具体的开度大小需要借助测量风速或者负压仪器进行调整。
（2）吸附反应设备
烟气经过电解烟道汇总至净化系统后，进入净化反应烟道中，与新鲜氧化铝粉在反应器中完成吸附反应。
（3）吸附期间的部分供风设备及后续烟气流向
反应后的无害气体在引风机作用下，通过除尘器出口烟道排入大气中。
（4）气固分离设备（滤袋除尘器）
所谓气固分离设备即袋式除尘器。用于铝电解烟气净化的袋式过滤器有脉冲袋式过滤器和反吹风袋式过滤器。过滤机理是：当含有粉尘（或固体颗粒）的气体通过过滤料层时，只让气体穿透过去，而粉尘被阻留在滤料表面上。此分离过程有两个步骤：一是滤料纤维层对尘料铺集；二是粉尘对尘粒的铺集。
袋式过滤器的优点是过滤效率高，一般为99%以上。过滤后，排出的气体尘粒很少，在过滤速度选择适宜的情况下，入口含尘浓度变化对过滤效率和压力损失影响不大，运行稳定，适应性强，便于回收粉料，实现综合利用。
①脉冲袋式过滤器，已在较多铝厂的烟气干法净化系统中应用，它又分高压和低压两种类型。它的工作原理是利用压缩空气为动力，按要求开启脉冲阀，瞬间内将压缩空气喷入滤袋产生膨胀，将粘附在滤袋外边面粉尘抖落下来，达到清灰目的。脉冲袋式过滤器均为外滤式，有圆形滤袋，也有扁形滤袋。两种脉冲带式过滤器均在铝电解烟气干法净化系统中应用，低压式能耗低，铝行业应用得较多；②反吹风袋式过滤器，即利用电机驱动风机吸入大气，以正压形式与过滤器气流流向相反的方式吸入滤袋，使滤袋产生微振将粘附在滤袋外边面的粉尘抖落，达到清灰目的。反吹风袋式过滤器，有外滤式，内虑式；滤袋有圆形、扁形、菱形。目前应用在铝电解烟气净化系统中多为外滤式，滤袋为菱形，每条滤袋由29个菱形组成，再有12条滤袋排列为一个单元（一个箱体）类似蜂窝状，亦可称蜂窝状袋式过滤器。
结语
综上所述铝电解烟气干法净化技术以成本低、净化效率高、安装环境要求低的优势被冶金行业所广泛采取，但随着国家环保形势的日趋严格，该技术在滤袋清灰方面和滤袋材质选择方面正在逐步寻求新的突破，以提高铝电解烟气的回收效率和国家新的排放标准的要求。
参考文献
[1] GB/25465-2010，铝行业污染物排放标准[S].环境保护部，国家质量监督检验检疫总局，2010.
[2]王捷.电解铝生产工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，2006.