曲志明，叢華威，柳倩倩

（威海市正大環(huán)保設(shè)備股份有限公司，山東 威海 264400）

電解煙氣中SO2的主要來自于電解生產(chǎn)用的陽極。陽極中石油焦經(jīng)過煅燒、并且加入一定量的瀝青、振動成型、焙燒后進(jìn)入電解系統(tǒng)。電解時炭素陽極全部反應(yīng)生成CO2為主的氣體，陽極中其它雜質(zhì)也反應(yīng)釋放到大氣中。陽極中的S釋放到大氣中主要以SO2存在，還有部分的S進(jìn)入到電解質(zhì)中，而進(jìn)入到大氣中的S最終都是以SO2的形式排放（其轉(zhuǎn)換率約為85%～90%）。

根據(jù)鋁用陽極中S含量不同和不同電解槽容量煙氣量的差異，電解煙氣中SO2的濃度也會產(chǎn)生一定的差異。雖然電解煙氣干法煙氣凈化對SO2具有一定的脫除效率，但是不能根本降低電解煙氣中SO2的濃度。

目前國內(nèi)電解鋁行業(yè)主要脫硫技術(shù)分三類：①濕法脫硫技術(shù)：主要以石灰石-石膏法為主；②干法脫硫技術(shù)：主要以固定床干法脫硫為主；③半干法脫硫技術(shù)：主要以塔外增濕循環(huán)半干法脫硫技術(shù)和循環(huán)流化床半干法脫硫技術(shù)為主。

1 目前國內(nèi)電解鋁行業(yè)脫硫技術(shù)分析

1.1 濕法脫硫技術(shù)

石灰石-石膏法脫硫是目前最普遍采用的濕法脫硫技術(shù)，運行穩(wěn)定，脫硫效果高，更適用于大型鍋爐系統(tǒng)脫硫，廣泛應(yīng)用于電廠、鋼鐵等行業(yè)的煙氣脫硫。經(jīng)過干法凈化之后的煙氣進(jìn)入脫硫裝置的濕式吸收塔，與自上而下噴淋的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HF等被吸收，煙氣得以充分凈化；吸收SO2后的漿液反應(yīng)生成CaSO3，通過就地強(qiáng)制氧化、結(jié)晶生成CaSO4·2H2O，經(jīng)脫水后得到副產(chǎn)品-石膏，最終實現(xiàn)含硫煙氣的綜合治理。反應(yīng)過程主要包括吸收、中和、氧化、結(jié)晶等四部分（詳見圖1）。

脫硫過程主要是煙氣中的SO2在遇到霧滴時分解為H+和HSO3-或SO32-，與吸收漿液中的Ca2+反應(yīng)生成Ca（HSO3）2或CaSO3，CaSO3氧化為CaSO4，二者極難溶于水，在這種化學(xué)推動力作用下，推動SO2進(jìn)一步的溶解，發(fā)生鏈鎖式的反應(yīng)，通過煙氣中的SO2與吸收漿液的不斷反應(yīng)來達(dá)到脫硫的目的。

該方法技術(shù)上可完全滿足本項目對于脫硫系統(tǒng)排放指標(biāo)的要求。石灰石-石膏濕法最主要的問題是吸收塔內(nèi)煙氣經(jīng)除霧器后需要加濕電除塵，否則反應(yīng)后漿液的霧滴無法有效去除，容易造成粉塵排放超標(biāo)；其次工藝流程比較復(fù)雜、溶液管路系統(tǒng)容易堵塞和結(jié)垢、腐蝕性強(qiáng)、設(shè)備需防腐；第三耗水量大，且需廢水、廢液需處理后排放，投資及能耗均較高，綜合考慮不建議在電解煙氣凈化工藝采用。

1.2 干法脫硫技術(shù)

干法脫硫采用固定床反應(yīng)器，通過脫硫材料吸附原理，從而達(dá)到脫硫的效果。

采用催化氧化法一步脫硫，生成硫酸鈣固體顆粒，工藝簡單。但需要采用專用的脫硫劑，干法脫硫運行成本大幅高于半干法脫硫技術(shù)，但不建議在電解鋁脫硫中采用。

1.3 半干法脫硫技術(shù)

近幾年，由于國家環(huán)保政策的推進(jìn)，半干法脫硫因其自身獨有的優(yōu)勢在電解鋁行業(yè)又掀起了一番熱潮。目前電解電解鋁行業(yè)應(yīng)用較多的有塔外增濕循環(huán)半干法脫硫和循環(huán)流化床半干法脫硫兩種技術(shù)。

1.3.1 塔外增濕循環(huán)半干法脫硫

塔外增濕循環(huán)半干法脫硫做為新型電解鋁煙氣脫硫技術(shù)，具有顯著的優(yōu)勢。

煙氣入口設(shè)計在脫硫塔中下部，入口處裝有專門設(shè)計的脫硫塔攪拌裝置。含有較多活性的石灰CaO或Ca（OH）2成份的循環(huán)灰經(jīng)給料機(jī)和噴射器，投入脫硫塔參與脫硫反應(yīng)。攜帶脫硫劑的煙氣在脫硫塔內(nèi)向上流動，在運動過程中Ca（OH）2與水、SO2進(jìn)行系列反應(yīng)，生成CaSO3和CaSO4等副產(chǎn)物。反應(yīng)后的脫硫灰隨煙氣進(jìn)入布袋除塵器，經(jīng)布袋除塵器捕捉，沉積在除塵器底部的灰斗內(nèi)。除塵器灰斗下部設(shè)有出料口，直接進(jìn)入螺旋輸送機(jī)、加濕裝置。在除塵器灰斗出料口安裝變頻給料裝置，以控制進(jìn)入脫硫塔的脫硫灰量。在塔內(nèi)部脫硫工藝參數(shù)條件下，少部分大粒徑顆粒落入脫硫塔灰斗內(nèi)，通過脫硫塔灰斗底部設(shè)置的噴射器輸送的循環(huán)灰直接送入至脫硫塔內(nèi)繼續(xù)參與脫硫反應(yīng)，使脫硫灰中的有效成分得以循環(huán)利用。凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)送至煙囪達(dá)標(biāo)排放。新料采用石灰或消石灰，在脫硫裝置側(cè)加入。在脫硫塔灰斗底部設(shè)有排灰裝置，失效的脫硫灰作為脫硫副產(chǎn)物由排灰裝置排出至副產(chǎn)物倉，經(jīng)副產(chǎn)物倉定期排至密封罐車外運。

表1 半干法脫硫工藝對比分析

1.3.2 循環(huán)流化床半干法脫硫

煙氣從脫硫塔底部進(jìn)入，經(jīng)脫硫塔底文丘里結(jié)構(gòu)加速后與加入的吸收劑（電石渣）、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF、重金屬、有機(jī)物等多種污染物。煙氣中夾帶的吸收劑和循環(huán)灰，在通過脫硫塔下部的文丘里管時，受到氣流的加速而懸浮起來，形成激烈的湍動狀態(tài)，使顆粒與煙氣之間具有比其他工藝更大的相對滑落速度，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強(qiáng)化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)。同時為了達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度，通過向脫硫塔內(nèi)噴水，使煙氣溫度冷卻到露點溫度以上10℃～20℃左右。攜帶大量吸收劑和反應(yīng)產(chǎn)物的煙氣從脫硫塔頂部側(cè)向下行進(jìn)入脫硫布袋除塵器，進(jìn)行氣固分離。

2 三種（半）干法脫硫工藝對比分析（見表1）

3 結(jié)語

經(jīng)綜合比較，塔外增濕循環(huán)半干法脫硫技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢，該技術(shù)脫硫劑的流化控制與加濕同步，塔內(nèi)整體無需床層、無需凈煙氣循環(huán)、脫硫灰“內(nèi)循環(huán)+外循環(huán)”抗煙氣波動能力強(qiáng)，無塌床風(fēng)險，適用性強(qiáng)，對煙氣流量、SO2濃度、溫度的變化適應(yīng)能力極強(qiáng)，可以實現(xiàn)多塔串聯(lián)，可提升脫硫效率。電解鋁廠煙氣脫硫在選用技術(shù)路線方面可以考慮采用塔外增濕循環(huán)半干法脫硫技術(shù)。