沈元昌
黄河鑫业有限公司 811601
摘要：炭素制品是常见的物品，焙烧是炭素制品生产过程中的关键工序。焙烧工序的应用极大地提升了炭素制品的生产成效，但与此同时焙烧过程中还会产生大量的烟气，这些烟气会对厂区周围的大气及动植物产生巨大的危害，因此，越来越多的工作人员开始思考如何净化碳素生产过程中的焙烧烟气。鉴于此，本文就详细研究了现阶段常见的炭素生产焙烧烟气净化方法及其具体应用，仅供相关人员进行借鉴与思考。
关键词：炭素生产；焙烧烟气；净化方法
炭素制品的焙烧是指将含量16%-23%沥青粘接剂的生制品在完全密闭即隔绝空气的条件下对其进行1000℃-1300℃高温的碳化的过程。在实际的焙烧过程中不可避免地会产生以沥青烟为主的焙烧烟气，而沥青烟气中含有大量的致癌物质。焙烧炉是造成炭素制品生产行业的主要污染源之一，它排放大量的污染烟气。由于不同企业的规模与类型不同，其排放的烟气温度与成分差异较大，因此，企业要根据自身焙烧炉的特点选择最佳的烟气净化技术工艺[1]。现阶段炭素生产行业主要采取的烟气净化方法有电捕法、干法净化、氧化铝吸附干法净化法、湿法净化、焚烧法。
1、电捕法
一般而言，电捕法是利用高压静电收集焦油。常见的电捕法有干法与湿法这两种。电捕法的工作原理为当高温（300℃以上）的烟气进入到主烟道后，在烟道入口处安装全蒸发式喷淋塔，沿着烟气气流的方向喷雾化水以降低烟气的温度至80℃-90℃，同时还可以降低烟气中大颗粒的烟尘与二氧化硫气体含量，从而降低烟气的比电阻，提升电捕焦油器的沥青烟收集效率。在高压电的作用下净化烟气，经风机将净化后的烟气排入大气中，收集的沥青烟可返回生产系统重新利用。现阶段世界上85%左右的焙烧沥青烟都是由电捕法进行净化的，具有极强的社会效益与环境效益。但主要注意的是电捕除尘器的使用参数是不同的[2]，它们之间相互制约、相互关联，在实际的使用过程中工作人员既不能单纯追求个别参数的最高值也不能单纯地降低个别参数的数值，而是要在全面、系统地掌握电捕除尘器使用效果的基础上平衡、论证理论数据与实践数值，同时还要定期对除尘器进行检修、维护以确保其始终保持良好的使用状态与收尘效率。
2、干法净化
所谓干法净化就是指以吸附剂来吸附烟气中的有害物质。它又可分为“白法”和“黑法”（石油焦粉吸附、颗粒层过滤法，即移动床焦炭吸附和预涂层过滤法活性白土吸附）。相较于湿法净化，干法净化具有以下优势：第一，干法净化回收流程简单，易操作管理。第二，干法净化的吸附剂是铝电解原料氧化铝，吸附后的载氟氧化铝可直接返回电解使用[3]。第三，干法净化不需供汽、无废水、废渣及腐蚀处理。第四，干法净化占地面积小，不仅不消耗原材料，而且回收了烟气中的氟化物。第五，适用于各种气候条件，特别是在北方冬季，不存在保温防冻问题。但这种方法的缺点较为明显即能耗较高。一般而言，干法净化的净化流程为：来自焙烧炉的烟气进入冷却塔进行喷淋雾化冷却，冷却后的烟气由塔底部排出与由反应器中喷出的氧化铝混合进行吸附反应，吸附反应后的烟气进入脉冲式布袋除尘器中气固分离，吸附后的氧化铝一部分循环使用，另一部分经气力提升机输送至吸附后氧化铝载氟仓，定期用氧化铝罐车送电解使用；分离后净气通过主排烟风机经由烟囱排入大气。
3、氧化铝吸附干法净化法
氧化铝吸附干法净化法以电解生产原料氧化铝(A10)为吸附剂[4]，吸附烟气中有害成分(氟化物、焦油等)，主要的设备有主排烟风机、文丘里反应器、袋式除尘器、全蒸发冷却塔等。
该方法主要的工艺流程为：焙烧炉出口散发出的高温烟气，首先通过冷却塔的喷水降温处理，使烟气温度降40到90％，将烟气中大部分气态焦油冷凝成液态焦油以降低比电阻，提高净化效率，之后烟气进入干法净化的反应器与新加入的氧化铝充分接触，使烟气中的氟化物、沥青焦油吸附在氧化铝表面，载氟、焦油的氧化铝随烟气进入布袋除尘器进行气固分离。净化后的烟气由主排烟机送至烟囱排人大气。分离下来的氧化铝一部分循环使用，另一部分由风动溜槽和气力提升机送到载氟氧化铝料仓，再由罐车送至电解车间供生产使用。
4、湿法净化
焙烧炉烟气首先经重力沉降室去除粗粒粉尘后进入洗涤塔，用稀NaOH溶液喷淋洗涤，烟气中的HF和SO2被NaOH溶液吸收，一部分粉尘和沥青也被洗涤，从洗涤塔出来的烟气再经湿式电除尘器净化，沥青烟、氟、粉尘等污染物一般能符合排放标准的要求。但湿法净化存在一些缺点：系统庞大，基建投资和检修费用较高，需解决废水排放和设备腐蚀的问题。通常采用三级湿法净化即在第一级重力沉降器里用雾化水除大颗粒粉尘，然后在第二级空心洗涤塔内用NaOH溶液洗去HF和SO2：再进入第三级湿式电收尘器中除去粉尘微粒和沥青焦油；净化后的废气通过排烟机送至烟囱排放。洗涤塔和湿式电收尘器净化后的废水含有沥青焦油、NaF和Na2SO3等物质，废水经处理后排放。大量的实践表明阳极焙烧炉烟气湿法净化技术是可靠的，净化效率也是较高。
5、焚烧法
焚烧法可采用“外燃式”二次焙烧隧道窑，即生阳极焙烧时所产生的挥发分被引出窑外燃烧，燃烧所产生的高温烟气再送回窑内去加热阳极，因而可降低能耗，提高热效率，减少环境污染。例如：美国一公司的车底式焙烧炉是把焙烧炉烟气外引到一个专门的燃烧炉，借助于外加一些燃料使烟气中的烃类和可燃炭尘烧掉，燃烧产物可放空或用来预热装炉品或加热废热锅炉。焚烧法还可以采用“内燃式”二次焙烧隧道窑，这种窑的基本设计思路是使从阳极中溢出的可燃物，可控地在窑内直接燃烧。这样一来，大大降低了燃料消耗，减小了电极上下温差，提高了制品质量，同时，极大减轻了环境污染。又例如：日本和德国的隧道式焙烧炉，将一定区域内挥发出来的高浓度含烃类烟气抽出来打入焙烧炉本体的燃烧室，再与喷嘴喷入的外加燃料一并燃烧，节省了燃料消耗，并使烟气内的焦油雾粒烧尽，起着彻底净化烟气的作用。此法的优点是可使最终排出的废气不含焦油与炭粉微粒，但投资较高，技术较复杂。随着社会的发展，环境保护越来越受到重视，近年来，我国各大炭素厂以及科研单位在焙烧烟气治理方面做了大量的工作，取得了很大的成绩，在烟气净化的自动控制方面也有很大的提高。但是由于我国碳素焙烧烟气净化工艺的出现时间较晚、发展经验不足，与发达国家相比较仍然存在较大的差距，目前我国炭素生产仍然会产生严重的污染，亟需进行改革创新。因此各生产单位应加强污染治理，同时加强与科研单位合作以找到更好的焙烧烟气治理方法。
结语
总而言之，在炭素制品的生产过程中不可避免地会产生大量的污染烟气。随着焙烧炉的长期运行，部分焦油会冷却凝固在烟道与设备中，一旦遇到明火可能会燃烧，进而损坏生产设备。因此，工作人员必须要提升对焙烧烟气净化必要性及重要性的认识，积极探索和应用全新的净化设备与净化工艺，配备明火探测及灭火装置，定期对净化设备进行维护与管理，切实提升焙烧烟气的净化效率与效果。由于本文的篇幅有限对炭素焙烧烟气净化的探讨还存在诸多不足之处，但相信随着广大工作人员的努力与实践，我国未来的炭素烟气焙烧烟气净化工作必将取得更大的发展与进步！
参考文献：
[1]张文诚,左小磊,陈晓青.炭素生产过程中焙烧烟气的净化方法及应用[J].江苏化工,2005(01):44-46.
[2]单系夫,孙长庆.炭素焙烧炉烟气超低排放净化技术新进展[J].炭素技术,2020,39(03):57-60.
[3]付翠霞.阳极焙烧过程污染物的产生、处理以及综合利用[J].轻金属,2017(01):38-41.
[4]付翠霞.阳极焙烧过程污染物的产生、处理以及综合利用[J].轻金属,2017(01):38-41.