预焙阳极混捏成型烟气治理措施可行性分析

预焙阳极混捏成型烟气治理措施可行性分析预焙阳极生产过程中除焙烧炉烟气和沥青罐烟气外，混捏成型过程产生的烟气也是预焙阳极生产的主要废气污染源，因此在环保治理过程中必须引起重视。1、 混捏成型烟气的产生及特性分析预焙阳极是以石油焦、电解铝残极为原料，沥青为粘结剂，在加工过程经加热时，将产生沥青烟气，同时也将产生一定量的粉尘。混捏成型工序散发沥青烟的污染源主要是：混捏（混捏锅或连续混捏机）、糊料冷却机、成型机、糊料输送等。混捏工序在加料和干混过程中产生一定量的粉尘；而当液体沥青注入时，含有大量粉尘与沥青的烟气散发出来，随着湿混时间加长，烟气中粉尘含量越来越小；混捏后的排糊及冷却阶段，干糊料遇到冷空气，则大量的沥青烟气、水汽及少量粉尘散发出来；成型机在加料和成型过程产生含尘沥青烟气，糊料输送过程中也产生含尘的沥青烟气［1］。可见混捏成型的主要废气污染物是沥青烟，其次是粉尘。粉尘治理技术目前较成熟，治理工艺也较多，较容易做到达标排放，因此沥青烟才是混捏成型的重点治理对象。2、 沥青烟特点及常见治理技术沥青烟是一种含有大量多环芳烃以及少量氧、氮硫的杂环混合物，通常以气溶胶形式存在于空气中，十分细微的挥发性冷凝物，其粒径多在0.1〜1pm之间，最小的0.01pm，最大的约10pmU-2］。对于这种浓度不太大，又极为分散的烟雾，不能用一般的收尘净化方法去除，需要用适合沥青烟特点的高净化技术来净化。目前对沥青烟的净化主要有：吸收净化法、吸附净化法、过滤法、机械分离法、冷凝法、燃烧法、电捕法等。目前较常用的主要有吸收净化法、吸附净化法、燃烧法和电捕法四种方法，下面将介绍几种主要的沥青烟治理方法，分析其优缺点，从环保角度为预焙阳极生产混捏成型烟气选择最佳的治理措施提供一定的科学依据。3、 烟气治理措施比较分析3.1吸收净化法俗称洗涤法，是一种常用的工业废气治理方法。它是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度的不同，或者某种组分与吸收剂中活性组分发生反应，达到净化废气的一种方法。其实质是将烟气中气态污染物（实际上是0.1〜1pm的焦油细雾粒）转移到液相，从而达到净化烟气的目的冏。吸收净化法又分水洗法和油洗吸收法。水洗法用循环水作洗涤剂，水从洗涤塔上部进入，沥青烟气从洗涤塔下部进入向上行，被循环水喷淋，吸收掉其中所带的沥青，洗涤后气体被排人大气，废水定量排入污水处理系统。因此该工艺需要配套废水处理系统，存在废水污染情况［3-4,6］。油洗吸收法其生产过程与水洗法类似，但吸收剂主要采用汽油、柴油、洗油或脱晶蒽油等有机类液体，使沥青烟的混合气与洗涤剂逆流接触洗涤除去有害物质，其吸收效果明显高于水洗法。在吸收塔或喷射吸收器中，可以除去沥青烟气中悬浮的沥青滴液和气态沥青。吸收塔一般采用填料塔或板式塔。使用的洗油是循环使用，定期更换，净化后的气体被排人大气。该法运行初期，沥青烟的净化效率可达90%，但长期运行的净化效率一般在75%左右，另外需要注意避免二次污染［1］。可见，吸收净化法长期运行净化效率较低，同时将产生废水或者废洗油，可能引起二次污染，净化工艺较为复杂，设备较多，给操作管理和设备维护造成困难。3.2吸附净化法吸附净化法是用多孔固体（吸附剂）将流体（气体或液体）混合物中的一种或多种组分积聚或凝缩在表面，达到分离目的的操作。目前主要的吸附剂有焦炭粒、氧化铝、炉渣、白云石或滑石粉等。吸附设备主要为固定床式吸附器。吸附净化法设备要求简单，对大气、低浓度气态污染物的治理有独特的能力。吸附净化法对沥青烟的除味也有较明显的效果仅，4］。氧化铝主要应用于阳极焙烧炉烟气治理，吸附沥青后的氧化铝作为电解铝原料利用。茂名炭素厂在20世纪80年代引进国外技术，采用白土作为吸附剂净化高压浸渍产生的沥青烟，吸附沥青烟的白土经焙烧后循环利用。对于混捏成型工段沥青烟气治理工业应用中，基本采用焦炭粉作吸附剂，焦炭粉是阳极生产原料之一，是石油焦经煅烧、破碎和磨粉后的中间原料，无需另行制备吸附剂。吸附焦油后焦炭粉用布袋除尘器实现气固分离，回收的吸附沥青的焦粉作为混捏用料可直接使用，无需再生，做到化害为利，不存在二次污染问题1］。国内典型阳极生产厂混捏成型烟气监测结果见下表：表1国内混捏成型烟气净化设施运行情况一览表［1］企业名称治理措施污染物烟气初始浓度mg/Nm3烟气排放浓度mg/Nm3净化效率％兰州铝业焦粉吸附净化沥青烟颗粒物266〜3964537〜986621.2〜47.61.6〜13.784〜9499.9连城铝业焦粉吸附净化沥青烟颗粒物445.1〜490.827356〜303618.7〜16.29.3〜18.762.3〜79.599.9抚顺铝业焦粉吸附净化沥青烟颗粒物27—2.7349099.4云南铝业焦粉吸附净化沥青烟颗粒物315—33—90—万方铝业焦粉吸附净化沥青烟颗粒物1364615〜90005.13.7〜7.696>99关铝炭素焦粉吸附净化沥青烟颗粒物27.760888.939.162.299.3河南神火焦粉吸附净化沥青烟颗粒物—64401514—99.8可见，采用焦粉吸附净化技术，经净化处理后的烟气沥青烟排放浓度基本小于40mg/Nm3，满足国家现行的排放标准要求。该方法采用的吸附剂不用再生，可直接用于生产，系统运行费用低，无二次污染。3.3燃烧法沥青烟成分极其复杂，但基本成分是碳氢化合物，在一定的温度条件下可以燃烧。当焙烧温度达到790°C以上时，停留时间多于0.5s，烃类物质即可燃烧殆尽。即使是混杂在烟雾中的少量炭粒，温度达到900C以上，也能燃烧掉，因此可采用燃烧法治理沥青烟气。燃烧法是将沥青烟气送入专用的焚烧炉或工艺加热炉中焚烧，发生热裂解等一系列反应，以破坏掉其中所含的有毒物质，可较为彻底地净化沥青烟气。在对氧化沥青装置的尾气处理时较多地采用这种方法。我国兰州炭素厂采用了该法，其净化效果很好。但该法设备投资大，运行成本高，很难在该行业中推广应用［3-6］。3.4静电捕集法该方法利用静电捕集沥青烟的原理与静电收尘原理基本相同，是基于静电场的物理性质而进行的。沥青烟中的颗粒及大分子进入电场后，在静电场的作用下，他们可以带上不同电荷，并驱向极板，在被捕集后聚集成液体状靠自身重力作用顺板流下，从静电捕集器底部定期排出，从而达到净化沥青烟的目的。目前干式静电捕油器较为成功。用静电捕集法电源电压维持4000〜60000V。沥青烟在高温场合比电阻较大，难以清除；温度过低在沥青烟冷凝温度下）容易粘附且不易清除，一般控制静电捕集器入口烟气温度不低于70〜80C，平均效率在90%左右［2-3］。静电捕集法是当前使用最为广泛的焦油捕集装置，据国外资料，目前世界上占85%的沥青烟都是采用电捕法治理，净化效率达到90%〜99%［6］。静电捕集法治理混捏成型烟气，具有方法运行简单，使用方便，但是设备一次性投资较大的特点。经众多企业实践运行发现，在系统刚投入运行时，效果还可以，净化效率可达98%〜99%E。但随着运行时间加长，粘附到极板上的粉尘与沥青重质烃混合形成了粘稠团块粘附在极板上，而影响电捕焦油器的净化效率及正常运行，再加之10〜20m集气管道的沿程冷却，使冷凝的焦油与炭尘粘附到管壁上，直至把管道堵死，使系统无法运行。另外，该系统收下料不能返回生产系统。因此需要经常维护和清理净化系统。4、结论经以上分析可见，吸收净化法运行初期，沥青烟的净化效率可达90%，但长期运行的净化效率一般仅在75%左右，净化效率较低，同时将产生废水或者废洗油，可能引起二次污染，净化工艺较为复杂，设备较多，给操作管理和设备维护造成困难。燃烧法净化效果很好，但该法设备投资大，运行成本高，很难在该行业中推广应用。静电捕集法方法运行简单，使用方便，但是设备一次性投资较大，随着运行时间加长，受焦油影响，净化效率将下降，严重时将把管道堵死，使系统无法运行。因此在实际运行中需要经常维护和清理净化系统，增加运行费用。同时净化系统收下料不能返回生产系统，还得考虑固废的储存和出路问题。而利用焦粉作吸附剂的吸附净化法回收的吸附沥青的焦粉作为混捏用料可直接使用，无需再生，做到化害为利，并可长期维持较高的净化效率，确保混捏成型烟气的达标排放，系统运行费用低，无二次污染。综上分析，预焙阳极混捏成型烟气采用焦粉吸附净化法治理，治理措施技术经济可行。参考文献吴萍沙，炭素阳极混捏成型工序的沥青烟气净化新思路，轻金属，2006（8），68-69