湿法脱硫在电解铝治理中的应用研究

湿法脱硫在电解铝治理中的应用研究

黄寒贞 吴克亮

广西来宾银海铝业有限责任公司

摘    要：随着环保意识的加强，以及对生态保护的重视。越来越多的金属行业选择更环保的方式，铝行业也不例外。我们越来越追求环保，比起金钱，我们更注重可持续性发展。为解决电解铝行业中的烟气污染治理问题，根据电解铝与多个脱硫运行的工程原理相关参数，对实际验证进行分析。综合数据得出，湿法脱硫可以有效缓解烟气污染问题，以期为其实际治理工作提供参考及思路。

关键词：湿法脱硫;电解铝;烟气治理;应用研究

引言

新时代下我国社会经济快速发展，诸多新兴行业也得到发展的契机，在很短的时间内便成为国家重点建设内容。随之我国科学技术水平在不断提升，同时工业发展也成为国家重点建设项目，很多材料的制备更是关乎国家的建设发展。电解铝行业也是如此，其作为目前最重要的行业之一，在当前的应用极为广泛，诸如建筑行业、航空及国防部门、店里运输以及汽车制造等都会使用大量的铝及其合金材料。

基于铝及其合金的广泛应用，制备铝的工艺也不断增多，其中电解铝便是较为常见的一种制铝方法。据悉，电解铝虽然工艺简便、易于操作，但就目前而言，我国电解铝行业还面临很多问题，包括加强对于电解铝烟气的治理。其电解过程中所产生的部分气体会对环境造成污染，因而需要对电解铝烟气进行治理，由此才能进一步推动该工艺广泛应用。电解铝的治理也有很多方法，其中湿法脱硫有较好的效果，其可以对电解铝烟气进行脱硫处理，从而促进电解铝工艺的可持续性发展。本文便针对该方面的应用进行具体分析，从而为电解铝行业的发展提供依据。

1 某工程项目概况及相关参数简要分析

1.1 项目概况

某铝加工及配套铝液生产项目电解烟气脱硫项目，整个电解系列配套建设4套氧化铝干法净化装置，每2套干法净化系统烟气集中后共建设一套石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置，用于对干法吸附装置净化后的烟气进行脱硫净化及除尘等。

1.2 工程配置参数（见表1)

表1

1.3 本工程实际运行参数（见表2)

通过了解工程实施过程中脱硫主要运行参数也有利于后续处理工作的开展。

表2

2.湿法烟气脱硫工作原理简述

2.1 湿法烟气脱硫工作原理

湿法烟气脱硫技术中的石灰石/石膏法是应用最广泛的烟气脱硫技术。该脱硫技术在实际应用过程中，其吸收剂为石灰石，而这也是脱硫工艺最关键的部分。在吸收塔内，石灰石浆液主要是用于烟气洗涤，从而有效去除其包含的SO2，而洗涤反应会产生一定量的亚硫酸钙，石膏的产生便是通过对亚硫酸钙进行强制氧化而产生的，因而石膏实质上应当是含两个结晶水的硫酸钙。该工艺类型是圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动，吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧化。

湿法烟气脱硫主要反应包含如下几个阶段：

2.1.1 吸收塔中SO2、SO3的溶解

2.1.2 酸的离解

H2SO4以及溶解的HCl和HF也进行相应的离解，由于离解反应中产生H+，因而造成p H的下降。离解反应中产生的H+必须被移除，以使浆液能重新吸收SO2。H+通过与石灰石发生中和反应被移除。

2.1.3 与石灰石反应

该反应易于在喷淋吸收区发生。

2.1.4 氧化反应和结晶过程

吸收塔对SO2的去除过程可分为吸收和氧化两个阶段，其中吸收阶段则是于吸收区进行的，该过程中也较为简单，主要是通过吸收剂来完全吸收烟气中所含有的SO2，而对于氧化阶段而言，是于氧化区进行的，该过程也是Ca SO4·2H2O（石膏）生成的部分。此外，需要注意的是，吸收剂氧化过程中对于所使用浆液p H也有不同的需求。一般的，吸收区反应中涉及部分HCl以及SO2等酸性气体，因而浆液的p H相对较高（7～8）；而氧化区则不同，该反应过程需要酸性较强的环境，因而浆液p H相对较低（4～5）。

2.2“单塔单区”和“单塔双区”

就目前而言，单塔单区在脱硫中应用较多，同时吸收剂方面主要采用石灰石，这也是取决于石灰石的基本特性，其为碱性或是中性能够起到一定的调节作用，因而有利于保证该模式的有效实施。但单塔单区同样也存在一定的问题，诸如其浆液p H为5～5.5时，虽然能够满足酸碱度要求，但与最佳值有一定的距离。同时也容易影响脱硫效率，并导致石膏最终产品纯度较低。

电解铝项目的吸收塔浆池部分布置有p H调节器，使浆液区p H调节器上部分p H可维持在4.9～5.5，上部氧化区生成高纯石膏；而下部分p H可维持在5.1～6.3，下部吸收区高效脱除SO2，这样不同的酸碱性形成石膏浆液分区效果，将浆池部分分为高p H浆液区和低p H浆液区，实现浆池部分“双区”的运行目的，即“单塔浆池双区”结构。

2.3 石灰石—石膏脱硫技术总结

石灰石—石膏法脱硫系统是一项应用已久的脱硫工艺系统，其脱硫过程主要是借助于效果较好的脱硫吸收剂，即石灰浆液。在脱硫过程中，碳酸钙和二氧化硫首先反应生成亚硫酸钙，之后则被氧化成硫酸钙，经过后续一系列的反应最终生成石膏，这便是该工艺脱硫的基本工艺流程。就目前而言，电解铝治理中有多种脱硫工艺，之所以广泛采用石灰石—石膏法脱硫工艺，主要是由于其具备以下优势：(1)石灰石—石膏法脱硫工艺投资较少，其工程投资约为其他脱硫工艺的30%～65%，这也是其广泛应用于大多数中小型电解铝企业的重要因素。这也是由该工艺运行费用、吸收剂价格等决定的，石灰石—石膏法脱硫工艺的吸收剂为石灰石，而石灰石的来源较为广泛，其价格方面也远远低于其他类型的吸收剂。同时其流程简单，因而运行过程中费用较低，并未有其他方面的消费；(2)其脱硫效果好，该方法脱硫处理效率能够达到95%以上，此外，其实际运行过程中也较为稳定，少有事故发生；(3)该脱硫技术成熟，在很多问题的处理上也较为便利，其可以有效避免二次污染的出现，可实现脱硫废水零排放，在环保方面也符合标准。

3.结合实际项目对电解铝行业使用湿法脱硫的思考及简要分析

(1）就目前而言，电解铝行业有运行时间长、无法中途停止的特点。本项目根据此特点，专门取消事故浆液箱的设计，改为吸收塔一备一用，使湿法脱硫系统能够长期可靠地运行，使其更适合电解铝行业使用现状。

(2）在该项目进行的后期观察中发现，电解铝废气温度普遍比火电燃煤烟气低，火电燃煤烟气湿法脱硫处理后出口温度一般可达到80℃，而项目实际出口温度仅34℃。此温度对于后期烟囱烟气的爬升是十分不利的，同时容易产生白烟现象。以后有相似项目可考虑增加换热器，抬升处理后烟气温度。针对本项目烟塔合一这样的特殊情况，可以考虑将蒸汽换热器安置于吸收塔内部、除雾器以上位置，如图1所示。

图1 蒸汽换热器安装 

(3）该方法能够将烟气的温度进行提升，一般可以上升到90℃左右，同时其还具备多方面的优缺点。优点在于该方法安装较为方便，同时并不会对吸收塔整体结构强度及稳定性产生影响，也不占用现有空间，在项目改造上有更好的适用性。但其也存在诸多方面的缺陷，即在使用的过程中内部支撑梁容易被腐蚀，支撑梁需进行防腐优化，如果使用耐腐蚀金属做支撑梁，则会增加一定的成本。

4. 结语

本文主要对湿法脱硫在电解铝治理中的应用进行深入的分析，经过研究可知，石灰石—石膏湿法脱硫已成为当前最重要的脱硫方法，其处理工艺还有待进一步完善，脱硫效果也将进一步增强。此外也需要注意在应用湿法脱硫工艺进行电解铝的治理过程中，结合实际的工程案例进行分析，由此能够进一步增强其应用效果，促进湿法脱硫工艺的大范围推广使用。

参考文献

[1] 吕同波.湿法烟气脱硫技术的试验及机理研究[D].杭州：浙江大学，2001.