铝电解烟气高效脱硫脱氟一体化技术研究

铝电解烟气治理已成为铝工业可持续发展中的一个重要问题，常规脱硫脱氟工艺需单独实施，工艺复杂、成本高，已不能满足日趋严格的环境要求。铝电解烟气脱硫脱氟一体化技术是在这一背景下应运而生的。而通过一体化过程设计，实现脱硫脱氟过程的一体化，实现资源高效利用与污染物协同治理。该集成工艺不但可以大幅度提高污染物去除率，而且可以有效降低处理成本，提高企业的环境效益。同时，随着人们对环境保护意识的提高和技术创新的不断深入，铝电解烟气净化技术必将向高效、节能、环保方向发展，为铝工业的绿色发展提供强有力的支撑。

一、预处理系统优化：提升烟气净化基础条件

铝电解烟气在进入脱硫脱氟反应区之前，其预处理系统的优化是保证后续净化效果的关键。铝电解烟气成分复杂，除二氧化硫、氟化氢等目标污染物外，还包含大量粉尘、氧化铝颗粒及焦油状有机物等，若不进行预处理，将直接影响吸收剂的活性及反应装置的稳定运行[1]。因此，在预处理阶段，要着重解决烟气的杂质去除与理化特性调控问题。

针对烟气温度变化较大的特点，提出一种分段式热交换技术。采用高效换热器，将150-200℃高温烟气逐步冷却至60-80℃的最优反应区间。在此温度范围内，不仅可防止吸收剂在高温下发生失效，还可防止烟气冷凝及设备腐蚀。同时，回收的热量还可以供工厂供热或辅助生产，达到能源梯级利用的目的。其次，对烟气中的粉尘、颗粒物质进行了静电除尘和布袋除尘联合处理。静电除尘技术可以有效去除大颗粒粉尘，而布袋除尘器可以常态化将细颗粒物截留在 5mg/m⋅3 以下，为后续脱硫脱氟提供清洁的反应环境。

在预处理系统中也要考虑对烟气湿度进行调节，针对铝电解烟气湿度低、吸附剂溶解和反应困难等问题，利用水蒸气增湿装置提高烟气相对湿度（60%-70%)，强化吸收剂与污染物的接触效率。同时，在预处理过程中增加应急冷却和切断装置，使烟气中的有害物质浓度达到一定程度后，能够迅速进行处理，避免对后续系统产生影响[2]。通过上述预处理，实现烟气理化特性的有效调控，为脱硫脱氟一体化工艺的高效运行奠定基础。

二、核心反应区增效：强化污染物转化与吸收

核心反应区作为脱硫脱氟过程的核心区域，其设计和运行效果直接影响污染物的去除效果。为此，本项目拟通过优化反应器结构、筛选高效吸收剂和强化传质等手段，实现SO2 和氟化氢的协同脱除。

就反应装置而言，采用喷淋塔和填料塔相结合的复合塔型式较为理想。在喷淋塔段，利用高压喷嘴将吸收剂雾化为微小液滴，增加与烟气的接触面积，实现对烟气中氟化氢的快速捕获。填料塔段采用波纹板等高效结构填料填充，其独特的几何构型可有效延长烟气在塔内停留时间，促进吸收剂溶液在填料表面形成均一液膜，为 SO2 吸附提供足够的反应空间。二氧化硫与填料层中的吸收剂发生化学反应，生成硫酸盐，从而达到高效脱硫的目的。该复合塔结构在保证氟化氢快速脱除的同时，还能提高SO2 的吸附效率，实现双污染物的协同净化。

吸收剂的选择和配比也很重要。从铝电解槽的特性出发，采用氢氧化铝浆作吸收剂具有明显的优点：一是氢氧化铝是铝电解的中间产物，来源广，成本低廉；另一方面，它与二氧化硫和氟化氢反应生成的产品硫酸铝和氟化铝可以回收再利用，达到资源回收的目的[3]。值得注意的是，脱氟的同时氟回收利用可以降低生产过程氟化盐成本——铝电解需外购氟化盐作为助熔剂，而回收的氟化铝以载氟氧化铝的形态直接回用于电解槽，替代部分外购氟化盐，减少采购支出。为了提高吸收剂的活性，可以向浆液中加入少量的有机酸等活化剂，调整浆液pH(6-8)，提高吸收剂与污染物的反应性。同时，采用循环喷淋的方法，使反应后的浆液部分回流至吸收剂制备系统，提高吸收剂利用率，降低新吸收剂用量。

三、智能调控与运维：保障系统长期稳定运行

铝电解烟气组成及排放随生产负荷变化而变化，构建智能调控体系，实施科学运行管理策略，是实现脱硫脱氟一体化工艺长期稳定运行的重要保障。通过实时监控，动态调整，精细管理，达到降低运行费用，延长设备寿命的目的。

建立健全的监控网络和自动化控制逻辑是智能调控系统的核心，在烟气入口、反应区出口以及关键设备节点上安装传感器，对烟气流量、温湿度、二氧化硫、氟化氢浓度和吸收剂浆液浓度、酸碱度等参数进行实时监测。经工业互联网传输至中央控制系统，系统按照预先设定的控制模型，自动调整吸收剂供入量、喷水量和风机转速等操作参数。如监测到烟气中 SO2 浓度急剧上升时，应立即加大喷淋量，同时适当增大浆液的酸碱度，以强化反应能力；当氟化氢浓度超过规定值时，应优先调整喷淋塔的操作参数，以保证氟化氢的快速捕集。该动态调控机制可实现对烟气组分变化的快速响应，避免人为调整滞后引起的净化效率波动。

对核心反应装置如喷淋塔、填料塔等应定期进行内检和清洗，以避免因填料堵塞或喷嘴磨损而影响操作效果。在吸收剂制备系统中，要保证浆液浓度稳定，要定期清理沉淀物，防止管壁堵塞[4]。同时，建立设备状态预警机制，利用振动监测和温度监测等方法，对泵、风机等转动设备的隐患进行早期检测，并对其进行维修和更换，降低非计划停机次数。

结束语

综上，开展铝电解烟气脱硫脱氟一体化工艺研究具有重要的理论意义和应用前景，不仅可以有效地解决铝电解过程所带来的环境污染问题，而且可以促进铝工业的绿色和可持续发展。随着该技术的不断成熟和推广，该技术将逐步推广应用于更多铝电解企业，对实现产业与环境的协调发展具有重要意义。在此基础上，应进一步优化该工艺，使其在提高效率、降低成本、降低二次污染方面起到积极的作用，为我国铝工业的可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]劳善恕,赵志杰.铝电解烟气脱硫技术方案的选择[J].轻金属,2023,(07):54-57.

[2]张宇婷.铝电解烟气脱硫技术及应用现状[J].当代化工研究,2023,(13):72-74.

[3]谢清申,王海涛,夏云镇.铝电解烟气脱硫工艺简述及效益分析[J].世界有色金属,2023,(11):7-9.

[4]夏云镇,谢清申,王海涛.浅谈国内电解铝烟气净化系统的主要问题及改进[J].世界有色金属,2023,(09):7-9.