赵 毅

（内蒙古华云新材料有限公司合金铝项目部，内蒙古包头 014046）

0 引言

目前，我国电解铝厂所采用的氧化铝干法吸附净化技术可有效净化回收烟气中的粉尘与氟化物，但对烟气中的SO2没有有效的净化处理。近几年电解铝企业在原有干法净化工艺基础上，又采用多种深度净化技术对脱氟除尘后烟气的含硫成份实施进一步深度处理，有效降低烟气中SO2的排放值。

1 铝电解烟气净化脱硫技术现状

1.1 脱硫技术应用

国内电解烟气行业的脱硫技术主要有以下几种：钠碱法脱硫技术，氨法脱硫技术，氢氧化钙半干法和纯干法脱硫技术，石灰石-石膏脱硫等脱硫技术。

（1）钠碱法脱硫技术。碱法脱硫采用NaOH 溶液或Na2CO3溶液进行烟气脱硫，其中采用NaOH 溶液脱硫最为常见。该技术成熟，运行稳定可靠，运行费用低。但NaOH 或Na2CO3与SO2反应同时也会与CO2反应，烟气中CO2含量远远高于SO2含量。CO2消耗的NaOH 量很高，导致双碱法脱硫系统钠碱消耗量大，长期运行成本极高，国内很少采用。

（2）氨法脱硫技术。氨法脱硫是一种高效、低耗能的湿法脱硫方式，无二次废渣、废水和废气污染；可实现SO2回收价值的最大化。但缺点在于硫酸铵蒸发干燥所需设备复杂，工艺流程长、能耗高、投资大，产品销售受市场局限；另外，烟囱排放烟气“拖尾”现象严重，目前也很少采用氨法脱硫。

（3）半干法脱硫工艺。利用Ca（OH）2粉或CaO 粉经硝化器加水硝化成Ca（OH）2后，在反应塔内与SO2气体进行化学反应。当未经处理的含硫热烟气进入脱硫塔时，将干燥的粉状脱硫剂加入脱硫塔内，再利用水雾化后的精细液滴与其接触，在气液接触过程中，烟气的酸性成分（SO2等）很快与碱性液滴反应，同时水分被迅速蒸发。脱硫后产物脱硫灰主要成分是CaSO4和CaSO3，可在水泥厂使用，该技术正逐渐成熟，但是运行成本较高。

（4）石灰石-石膏脱硫技术。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，近年来逐渐应用于铝电解烟气对SO2深度治理。

1.2 污染物排放监测情况

我国为了提高环境质量，颁布了《国控重点污染源自动监控项目污染源监控现场端建设规范》，对电解铝企业安装了在线监测装置，连续实时对企业污染物进行监测。在监测的过程中发现，电解铝厂烟气净化系统排口的颗粒物、氟化物浓度完全符合我国规定的排放标准，但是SO2浓度超过《铝工业污染物排放标准》（GB 25465—2010）修改单中对SO2排放限值的规定，表明电解铝厂需要采取进一步的工艺技术改造，对SO2进行深度处理，满足国家环保要求。

2 铝电解烟气改造方案

2.1 改造工艺选择

本方案中的对象，为年产50 万吨原铝液的大型电解铝企业，并有大型自备电厂，电厂与电解铝厂距离近，具有天然的便利条件。电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，因此该电解铝企业在脱硫工艺也采用了石灰石-石膏湿法技术，依托电厂的脱硫系统浆液制备系统，将电厂的石灰石浆液通过罐车运送到电解铝脱硫系统现场浆液池内，再通过浆液输送泵打入吸收塔中。烟气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和其他污染物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。

正常状态脱硫工艺流程：电厂石灰石浆液池→罐车→净化脱硫浆液池→吸收塔→净化石膏浆液池→石膏脱水。

事故状态脱硫工艺流程：净化脱硫浆液池→吸收塔→事故浆液池→事故减除→净化脱硫浆液池。

电解烟气正常状态工艺流程：电解槽→净化除尘器→引风机→吸收塔（新）→塔顶直排烟囱（新）。

电解烟气事故状态工艺流程：电解槽→净化除尘器→引风机→原混凝土烟囱。

2.2 改造内容

目前该厂建设布局为，在两栋电解厂房中间原有两套氧化铝干法净化吸附系统，出口与引风机进口之间分别串联新建设一套石灰石-石膏湿法净化脱硫装置，包括石灰石浆液存储、输送系统、烟风系统、SO2吸收系统、石膏浆液排出系统、工艺水系统、压缩空气系统等。主要新建设备设施有石灰石浆液池、事故浆液池、脱硫吸收塔（带塔顶直排烟囱）、石膏浆液池、浆液泵、工艺水泵、排烟风机等。对原有引风机进行增压改造，脱硫吸收塔与烟囱一体化设计，原有混凝土大烟囱停用作为旁路，两套脱硫系统共用一套浆液池、事故池等共用部分。

在吸收塔中，烟气会与喷入的石灰石浆液进行混合，烟气中的SO2会与CaCO3与氧化空气进行化学反应被脱除，在对烟气进行脱硫之后，烟气再通过除雾器将液滴有效去除，通过烟囱排入大气。吸收SO2后的石膏浆液通过管道排入电厂进行集中脱水及废水净化处理，最终反应产物主要是石膏。在循环利用吸收浆液的过程中，吸收剂利用率相对较高，在脱硫期间还能够对烟气中的粉尘进行有效去除。因电解烟气通过了一定的净化，污染成分比较少，最终石膏品质较高，具有一定的商业价值。

2.3 主要技术指标

该电解铝厂经烟气净化湿法脱硫改造，稳定运行3 个月后，监测数据与国家规定的排放标准相符。此公司在使用湿法净化装置的过程中，烟气处理能力与处理指标与标准值相对具有较高的优势，比如脱硫率与脱氟率均高于98%。通过湿法净化处理之后，出口烟气SO2浓度不高于30 mg/m3，氟化物浓度不高于0.01 mg/m3，烟尘浓度不高于2 mg/m3。

3 脱硫系统改造投入与预期效益

首先，该电解铝厂原有两套脱氟净化系统改造增加了两套湿法脱硫净化装置，工程建设投资为0.7 亿元，原净化后烟气进入脱硫装置后，氟化物、颗粒物、SO2进一步降低，具体再减排量约为：

氟化物平均减排量，8 760×2×（0.43-0.02）×2 750 000/109=19.8 吨/年；

颗粒物平均减排量，8 760×2×（5.26-1.2）×2 750 000/109=196 吨/年；

SO2平均减排量，8 760×2×（150.5-25）×2 750 000/109=6047 t。

石灰石—石膏法湿法脱硫净化方法能够对SO2进行有效去除，弥补了干法净化吸附工艺对SO2脱除效果差的不足。铝电解企业通过对烟气污染物深度治理技术应用，不但能够提升清洁生产水平，而且极大减少对大气环境的污染，实现企业的可持续发展、绿色发展。

4 改进方向

在电解厂房新增两套全套湿法脱硫装置，虽然两套共用公共系统，但石灰石浆液还需通过罐车从电厂运送到电解铝厂，流程相对复杂。因该企业有大型自备电厂，而且与电解铝厂距离近，因此该电解铝企业正在考虑下一步依托电厂的脱硫系统浆液制备系统进行管网改造，将石灰石浆液从电厂通过管道输送到电解铝脱硫系统吸收塔中反应，吸收SO2后的石膏浆液通过管道送入电厂进行集中脱水及废水净化处理。这样电解铝厂净化脱硫系统减少公用部分设备设施的运行成本。该方案的实施，将进一步优化电解脱硫工艺流程，减少了脱硫系统运行成本，提升企业综合经济效益。

在进行改造的过程中，改造现场由于受到强磁场的影响，焊接难度很大，因此，焊接质量也是改造成功与否的重要因素之一。

5 结语

我国经济在发展过程中，为了提高环境质量，铝电解厂在发展过程中需要借鉴其他行业有效降低SO2的技术措施，使铝电解烟气中污染物排放量进一步降低，实现铝电解行业绿色发展、可持续发展。