預焙陽極混捏成型煙氣治理措施可行性分析

預焙陽極混捏成型煙氣治理措施可行性分析預焙陽極生產過程中除焙燒爐煙氣和瀝青罐煙氣外，混捏成型過程產生的煙氣也是預焙陽極生產的主要廢氣污染源，因此在環(huán)保治理過程中必須引起重視。1、 混捏成型煙氣的產生及特性分析預焙陽極是以石油焦、電解鋁殘極為原料，瀝青為粘結劑，在加工過程經加熱時，將產生瀝青煙氣，同時也將產生一定量的粉塵?；炷蟪尚凸ば蛏l(fā)瀝青煙的污染源主要是：混捏（混捏鍋或連續(xù)混捏機）、糊料冷卻機、成型機、糊料輸送等?；炷蠊ば蛟诩恿虾透苫爝^程中產生一定量的粉塵；而當液體瀝青注入時，含有大量粉塵與瀝青的煙氣散發(fā)出來，隨著濕混時間加長，煙氣中粉塵含量越來越小；混捏后的排糊及冷卻階段，干糊料遇到冷空氣，則大量的瀝青煙氣、水汽及少量粉塵散發(fā)出來；成型機在加料和成型過程產生含塵瀝青煙氣，糊料輸送過程中也產生含塵的瀝青煙氣［1］?？梢娀炷蟪尚偷闹饕獜U氣污染物是瀝青煙，其次是粉塵。粉塵治理技術目前較成熟，治理工藝也較多，較容易做到達標排放，因此瀝青煙才是混捏成型的重點治理對象。2、 瀝青煙特點及常見治理技術瀝青煙是一種含有大量多環(huán)芳烴以及少量氧、氮硫的雜環(huán)混合物，通常以氣溶膠形式存在于空氣中，十分細微的揮發(fā)性冷凝物，其粒徑多在0.1?1pm之間，最小的0.01pm，最大的約10pmU-2］。對于這種濃度不太大，又極為分散的煙霧，不能用一般的收塵凈化方法去除，需要用適合瀝青煙特點的高凈化技術來凈化。目前對瀝青煙的凈化主要有：吸收凈化法、吸附凈化法、過濾法、機械分離法、冷凝法、燃燒法、電捕法等。目前較常用的主要有吸收凈化法、吸附凈化法、燃燒法和電捕法四種方法，下面將介紹幾種主要的瀝青煙治理方法，分析其優(yōu)缺點，從環(huán)保角度為預焙陽極生產混捏成型煙氣選擇最佳的治理措施提供一定的科學依據。3、 煙氣治理措施比較分析3.1吸收凈化法俗稱洗滌法，是一種常用的工業(yè)廢氣治理方法。它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度的不同，或者某種組分與吸收劑中活性組分發(fā)生反應，達到凈化廢氣的一種方法。其實質是將煙氣中氣態(tài)污染物（實際上是0.1?1pm的焦油細霧粒）轉移到液相，從而達到凈化煙氣的目的冏。吸收凈化法又分水洗法和油洗吸收法。水洗法用循環(huán)水作洗滌劑，水從洗滌塔上部進入，瀝青煙氣從洗滌塔下部進入向上行，被循環(huán)水噴淋，吸收掉其中所帶的瀝青，洗滌后氣體被排人大氣，廢水定量排入污水處理系統(tǒng)。因此該工藝需要配套廢水處理系統(tǒng)，存在廢水污染情況［3-4,6］。油洗吸收法其生產過程與水洗法類似，但吸收劑主要采用汽油、柴油、洗油或脫晶蒽油等有機類液體，使瀝青煙的混合氣與洗滌劑逆流接觸洗滌除去有害物質，其吸收效果明顯高于水洗法。在吸收塔或噴射吸收器中，可以除去瀝青煙氣中懸浮的瀝青滴液和氣態(tài)瀝青。吸收塔一般采用填料塔或板式塔。使用的洗油是循環(huán)使用，定期更換，凈化后的氣體被排人大氣。該法運行初期，瀝青煙的凈化效率可達90%，但長期運行的凈化效率一般在75%左右，另外需要注意避免二次污染［1］?？梢姡諆艋ㄩL期運行凈化效率較低，同時將產生廢水或者廢洗油，可能引起二次污染，凈化工藝較為復雜，設備較多，給操作管理和設備維護造成困難。3.2吸附凈化法吸附凈化法是用多孔固體（吸附劑）將流體（氣體或液體）混合物中的一種或多種組分積聚或凝縮在表面，達到分離目的的操作。目前主要的吸附劑有焦炭粒、氧化鋁、爐渣、白云石或滑石粉等。吸附設備主要為固定床式吸附器。吸附凈化法設備要求簡單，對大氣、低濃度氣態(tài)污染物的治理有獨特的能力。吸附凈化法對瀝青煙的除味也有較明顯的效果僅，4］。氧化鋁主要應用于陽極焙燒爐煙氣治理，吸附瀝青后的氧化鋁作為電解鋁原料利用。茂名炭素廠在20世紀80年代引進國外技術，采用白土作為吸附劑凈化高壓浸漬產生的瀝青煙，吸附瀝青煙的白土經焙燒后循環(huán)利用。對于混捏成型工段瀝青煙氣治理工業(yè)應用中，基本采用焦炭粉作吸附劑，焦炭粉是陽極生產原料之一，是石油焦經煅燒、破碎和磨粉后的中間原料，無需另行制備吸附劑。吸附焦油后焦炭粉用布袋除塵器實現氣固分離，回收的吸附瀝青的焦粉作為混捏用料可直接使用，無需再生，做到化害為利，不存在二次污染問題1］。國內典型陽極生產廠混捏成型煙氣監(jiān)測結果見下表：表1國內混捏成型煙氣凈化設施運行情況一覽表［1］企業(yè)名稱治理措施污染物煙氣初始濃度mg/Nm3煙氣排放濃度mg/Nm3凈化效率％蘭州鋁業(yè)焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物266?3964537?986621.2?47.61.6?13.784?9499.9連城鋁業(yè)焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物445.1?490.827356?303618.7?16.29.3?18.762.3?79.599.9撫順鋁業(yè)焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物27—2.7349099.4云南鋁業(yè)焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物315—33—90—萬方鋁業(yè)焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物1364615?90005.13.7?7.696>99關鋁炭素焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物27.760888.939.162.299.3河南神火焦粉吸附凈化瀝青煙顆粒物—64401514—99.8可見，采用焦粉吸附凈化技術，經凈化處理后的煙氣瀝青煙排放濃度基本小于40mg/Nm3，滿足國家現行的排放標準要求。該方法采用的吸附劑不用再生，可直接用于生產，系統(tǒng)運行費用低，無二次污染。3.3燃燒法瀝青煙成分極其復雜，但基本成分是碳氫化合物，在一定的溫度條件下可以燃燒。當焙燒溫度達到790°C以上時，停留時間多于0.5s，烴類物質即可燃燒殆盡。即使是混雜在煙霧中的少量炭粒，溫度達到900C以上，也能燃燒掉，因此可采用燃燒法治理瀝青煙氣。燃燒法是將瀝青煙氣送入專用的焚燒爐或工藝加熱爐中焚燒，發(fā)生熱裂解等一系列反應，以破壞掉其中所含的有毒物質，可較為徹底地凈化瀝青煙氣。在對氧化瀝青裝置的尾氣處理時較多地采用這種方法。我國蘭州炭素廠采用了該法，其凈化效果很好。但該法設備投資大，運行成本高，很難在該行業(yè)中推廣應用［3-6］。3.4靜電捕集法該方法利用靜電捕集瀝青煙的原理與靜電收塵原理基本相同，是基于靜電場的物理性質而進行的。瀝青煙中的顆粒及大分子進入電場后，在靜電場的作用下，他們可以帶上不同電荷，并驅向極板，在被捕集后聚集成液體狀靠自身重力作用順板流下，從靜電捕集器底部定期排出，從而達到凈化瀝青煙的目的。目前干式靜電捕油器較為成功。用靜電捕集法電源電壓維持4000?60000V。瀝青煙在高溫場合比電阻較大，難以清除；溫度過低在瀝青煙冷凝溫度下）容易粘附且不易清除，一般控制靜電捕集器入口煙氣溫度不低于70?80C，平均效率在90%左右［2-3］。靜電捕集法是當前使用最為廣泛的焦油捕集裝置，據國外資料，目前世界上占85%的瀝青煙都是采用電捕法治理，凈化效率達到90%?99%［6］。靜電捕集法治理混捏成型煙氣，具有方法運行簡單，使用方便，但是設備一次性投資較大的特點。經眾多企業(yè)實踐運行發(fā)現，在系統(tǒng)剛投入運行時，效果還可以，凈化效率可達98%?99%E。但隨著運行時間加長，粘附到極板上的粉塵與瀝青重質烴混合形成了粘稠團塊粘附在極板上，而影響電捕焦油器的凈化效率及正常運行，再加之10?20m集氣管道的沿程冷卻，使冷凝的焦油與炭塵粘附到管壁上，直至把管道堵死，使系統(tǒng)無法運行。另外，該系統(tǒng)收下料不能返回生產系統(tǒng)。因此需要經常維護和清理凈化系統(tǒng)。4、結論經以上分析可見，吸收凈化法運行初期，瀝青煙的凈化效率可達90%，但長期運行的凈化效率一般僅在75%左右，凈化效率較低，同時將產生廢水或者廢洗油，可能引起二次污染，凈化工藝較為復雜，設備較多，給操作管理和設備維護造成困難。燃燒法凈化效果很好，但該法設備投資大，運行成本高，很難在該行業(yè)中推廣應用。靜電捕集法方法運行簡單，使用方便，但是設備一次性投資較大，隨著運行時間加長，受焦油影響，凈化效率將下降，嚴重時將把管道堵死，使系統(tǒng)無法運行。因此在實際運行中需要經常維護和清理凈化系統(tǒng)，增加運行費用。同時凈化系統(tǒng)收下料不能返回生產系統(tǒng)，還得考慮固廢的儲存和出路問題。而利用焦粉作吸附劑的吸附凈化法回收的吸附瀝青的焦粉作為混捏用料可直接使用，無需再生，做到化害為利，并可長期維持較高的凈化效率，確?；炷蟪尚蜔煔獾倪_標排放，系統(tǒng)運行費用低，無二次污染。綜上分析，預焙陽極混捏成型煙氣采用焦粉吸附凈化法治理，治理措施技術經濟可行。參考文獻吳萍沙，炭素陽極混捏成型工序的瀝青煙氣凈化新思路，輕金屬，2006（8），68-69