丁少楠
新疆众和股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830013
摘要：电解烟气中SO2的主要来自于电解生产用的阳极。阳极中石油焦经过煅烧、并且加入一定量的沥青、振动成型、焙烧后进入电解系统。电解时炭素阳极全部反应生成CO2为主的气体，阳极中其它杂质也反应释放到大气中。阳极中的S释放到大气中主要以SO2存在，还有部分的S进入到电解质中，而进入到大气中的S最终都是以SO2的形式排放（其转换率约为85%～90%）。根据铝用阳极中S含量不同和不同电解槽容量烟气量的差异，电解烟气中SO2的浓度也会产生一定的差异。虽然电解烟气干法烟气净化对SO2具有一定的脱除效率，但是不能根本降低电解烟气中SO2的浓度。
关键词：电解铝；二氧化硫；烟气治理；半干法脱硫；湿法脱硫；
近几年由于国家环保政策力度的加大，电解铝行业面临着脱硫的问题。致使很多企业将其他行业的脱硫技术移植到电解铝行业，造成资源的浪费以及工艺的不合理。
一、我国电解铝行业脱硫技术分析
1.湿法脱硫技术。石灰石-石膏法脱硫是目前最普遍采用的湿法脱硫技术，运行稳定，脱硫效果高，更适用于大型锅炉系统脱硫，广泛应用于电厂、钢铁等行业的烟气脱硫。经过干法净化之后的烟气进入脱硫装置的湿式吸收塔，与自上而下喷淋的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HF等被吸收，烟气得以充分净化；吸收SO2后的浆液反应生成CaSO3，通过就地强制氧化、结晶生成CaSO4·2H2O，经脱水后得到副产品-石膏，最终实现含硫烟气的综合治理。反应过程主要包括吸收、中和、氧化、结晶等四部分。脱硫过程主要是烟气中的SO2在遇到雾滴时分解为H+和HSO3-或SO32-，与吸收浆液中的Ca2+反应生成Ca（HSO3）2或CaSO3，CaSO3氧化为CaSO4，二者极难溶于水，在这种化学推动力作用下，推动SO2进一步的溶解，发生链锁式的反应，通过烟气中的SO2与吸收浆液的不断反应来达到脱硫的目的。该方法技术上可完全满足本项目对于脱硫系统排放指标的要求。石灰石-石膏湿法最主要的问题是吸收塔内烟气经除雾器后需要加湿电除尘，否则反应后浆液的雾滴无法有效去除，容易造成粉尘排放超标；其次工艺流程比较复杂、溶液管路系统容易堵塞和结垢、腐蚀性强、设备需防腐；第三耗水量大，且需废水、废液需处理后排放，投资及能耗均较高，综合考虑不建议在电解烟气净化工艺采用。
2.干法脱硫技术。干法脱硫采用固定床反应器，通过脱硫材料吸附原理，从而达到脱硫的效果。
SO2+[O]→SO3；SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
采用催化氧化法一步脱硫，生成硫酸钙固体颗粒，工艺简单。但需要采用专用的脱硫剂，干法脱硫运行成本大幅高于半干法脱硫技术，但不建议在电解铝脱硫中采用。
3.半干法脱硫技术。近几年，由于国家环保政策的推进，半干法脱硫因其自身独有的优势在电解铝行业又掀起了一番热潮。目前电解电解铝行业应用较多的有塔外增湿循环半干法脱硫和循环流化床半干法脱硫两种技术。（1）塔外增湿循环半干法脱硫。塔外增湿循环半干法脱硫做为新型电解铝烟气脱硫技术，具有显著的优势。烟气入口设计在脱硫塔中下部，入口处装有专门设计的脱硫塔搅拌装置。含有较多活性的石灰CaO或Ca（OH）2成份的循环灰经给料机和喷射器，投入脱硫塔参与脱硫反应。携带脱硫剂的烟气在脱硫塔内向上流动，在运动过程中Ca（OH）2与水、SO2进行系列反应，生成CaSO3和CaSO4等副产物。
反应后的脱硫灰随烟气进入布袋除尘器，经布袋除尘器捕捉，沉积在除尘器底部的灰斗内。除尘器灰斗下部设有出料口，直接进入螺旋输送机、加湿装置。在除尘器灰斗出料口安装变频给料装置，以控制进入脱硫塔的脱硫灰量。在塔内部脱硫工艺参数条件下，少部分大粒径颗粒落入脱硫塔灰斗内，通过脱硫塔灰斗底部设置的喷射器输送的循环灰直接送入至脱硫塔内继续参与脱硫反应，使脱硫灰中的有效成分得以循环利用。净化后的烟气由引风机送至烟囱达标排放。新料采用石灰或消石灰，在脱硫装置侧加入。在脱硫塔灰斗底部设有排灰装置，失效的脱硫灰作为脱硫副产物由排灰装置排出至副产物仓，经副产物仓定期排至密封罐车外运。（2）循环流化床半干法脱硫。烟气从脱硫塔底部进入，经脱硫塔底文丘里结构加速后与加入的吸收剂（电石渣）、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2、SO3、HCl、HF、重金属、有机物等多种污染物。烟气中夹带的吸收剂和循环灰，在通过脱硫塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有比其他工艺更大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到露点温度以上10℃～20℃左右。携带大量吸收剂和反应产物的烟气从脱硫塔顶部侧向下行进入脱硫布袋除尘器，进行气固分离。
二、电解烟气治理措施分析
1.传统干法净化工艺。传统干法净化工艺流程为电解烟气干法净化工程最早使用的工艺流程，其特点为新鲜氧化铝与载氟氧化铝同时加入反应器内（文丘里、ＶＲＩ、管道），反应后通过布袋进行气固分离。该工艺缺点：①没有充分利用新鲜氧化铝和载氟氧化铝对氟化氢不同的吸附反应特性，致使全氟净化效率不够高；②由于采用新鲜氧化铝与载氟氧化铝同时进入除尘器的工艺流程，致使大量的载氟氧化铝在系统内进行无功死循环，粉化严重，加之氧化铝吸附氟化氢之后粘性增加，造成大量的粉化氧化铝粘附在布袋上，清灰困难，增大系统负荷，降低除尘器的净化效率。同时由于清灰困难，也导致除尘器运行阻力不断增大，风机抽风能力降低，电解槽的集气效率降低，增加了天窗的无组织排放。
2.两段干法净化工艺。两段干法净化工艺与传统工艺流程的不同之处在于，在反应器上游约２０ｍ的烟气总管处加载氟氧化铝，吸附烟气中的高浓度氟化氢；在反应器内加新鲜氧化铝（传统两段反应工艺），吸附烟气中的低浓度氟化氢；反应后通过布袋进行气固分离。
3.新型两段逆流干法净化工艺。新型逆流两段烟气干法净化工艺技术，充分利用了新鲜氧化铝和载氟氧化铝吸附氟化氢的反应特性，克服了上述两种干法净化工艺存在的无法进一步提高全氟净化效率、载氟氧化铝存在死循环、影响布袋清灰效果的问题。新型两段逆流干法净化工艺技术与原有两段净化工艺相比，其特点是两个反应阶段相互分离。即：除尘器分离出的一次载氟氧化铝与高浓度氟化氢烟气在反应器中进行反应，完成吸附反应的二次载氟氧化铝在进入袋滤器前通过动力分离器与烟气分离；与二次载氟氧化铝分离后的低ＨＦ含量的烟气，在除尘器内被新鲜氧化铝进行二次吸氟，完成烟气干法净化的所有吸氟过程。动力分离器分离出的二次载氟氧化铝被收集在除尘器底部的灰斗中，作为电解原料返回电解槽使用。除尘器分离的主要为新鲜氧化铝吸氟后的一次载氟氧化铝，该载氟氧化铝进入氟化氢吸附反应器。此干法净化的工艺流程主要优点体现在：提高全氟净化效率、降低除尘器运行阻力、延长布袋使用寿命。
总之，塔外增湿循环半干法脱硫技术具有显著的优势，该技术脱硫剂的流化控制与加湿同步，塔内整体无需床层、无需净烟气循环、脱硫灰“内循环+外循环”抗烟气波动能力强，无塌床风险，适用性强，对烟气流量、SO2浓度、温度的变化适应能力极强，可以实现多塔串联，可提升脱硫效率。电解铝厂烟气脱硫在选用技术路线方面可以考虑采用塔外增湿循环半干法脱硫技术。
参考文献：
[1]刘劼.工业锅炉烟气湿法脱硫使用技术设计.2019.
[2]吴萍.关于电解铝烟气二氧化硫治理技术的探讨.2020.