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摘要:此文是基于对本公司当前的烟气净化系统效率不高、氧化铝单耗比较高等诸问题，再结合我国当前的铝电解行业的净化系统应用的先进的净化工艺，最后对如何使电解烟气净化效率提高以及使氧化铝单耗降低进行了一些探究。
关键词：电解；烟气净化效率；VIR反应器；气固比
Abstract: This article is to present the flue gas purification system efficiency is not high, higher consumption of alumina based on, combined with the purification of China's current aluminium electrolysis industry system application to advanced purification process, finally, on how to make the electrolysis flue gas purification efficiency is improved and the alumina consumption carried out some exploration.Keywords: electrolysis; flue gas purification efficiency; VIR reactor; gas solid ratio
中圖分类号：TM535+.1 文献标识码：A
一、引言
中国铝业公司的某公司目前有270台160KA的预焙阳极铝电解槽，这些电解槽每台的烟气量可高达5998m3/h，此公司是应用2套干净化系统对电解槽烟气进行净化，一套干法净化系统可以对一百三十台电解槽进行烟气净化处理。理论设计是通过运用两点加料的方法使电解槽烟气净化中的烟气和所产生的的氧化铝进行吸附反应。也就是说，为了使烟气和氧化铝粉末充分吸附，通常在烟气道两点加料，然后经过文丘里反应器使其进行充分反应；然后把氧化铝粉末直接投入水平的烟道，使烟气和氧化铝再一次进行吸附。但是，我国当前的烟气电解净化最主要的问题是效率较低。
二、电解烟气净化的原理
2.1有害物质的生成
目前，工业用的电解铝的电解质通常是用冰晶石和氧化铝的熔体，进行电解时通常是应用碳素材料作为电极。电解时，在电极的阳极产生的主要是二氧化碳的阳极气体，此外还附带一些粉尘之类的污染物等，统称为烟气，这些烟气和阳极气体我们通常叫做电解烟气，而在阴极通常析出液体的铝。
通过研究，可以得知，在这些电解烟气中的氧化物以及粉尘是最主要的有害物质，并且即使在高达四百到六百的温度下，氧化铝中还可能含有千分之二到千分之五的水分。在高温的条件下，电解原料中的水可以和固体的氟化盐发生化学反应即分解反应；并且水分还可以和液体的氟化盐发生同样的化学反应—分解反应。其分解反应化学式如下所示：
2.2 电解烟气的净化机理
进行电解烟气净化通常是运用烟气和氧化铝的吸附反应来实现的。由于氧化铝粉末本身孔隙度较高，比表面积极大，在化学范畴属于两性氧化物，氧化铝对诸如氟化氢等酸性气体具有较强的吸附性。经过多次实验，可以知道，氧化铝在对氟化氢进行吸附时，主要是化学吸附，物理吸附是次要的。在氧化铝对酸性气体氟化氢进行吸附后，通常在氧化铝的表面的单个氧化铝分子可以吸附两个氟化氢酸性气体分子，这就在氧化铝的表面形成了一层单分子层吸附化合物，氧化铝和氟化氢酸性气体的吸附反应机理可以用下面化学式表示：
三、我国的烟气净化工艺以及设备技术现状
3.1净化除尘器
此公司的电解净化系统是在一九八六年开始建立的，此公司使用的是由小日本生产的大型反向吹风的的净化除尘器。这类除尘器直径是300毫米，长度是10米，属于内滤式的除尘器。这种除尘器由于布袋较长，处理灰尘的效果不高，并且由于除尘的阻力较大，再加上除尘的管道较长，单耗不仅单耗高，而且除尘器的进风口风速较低，只有14至15m每秒，往往导致料堆积，电解槽的末端排烟管有时还会出现负压状态，所以这类除尘器在我国已经淘汰过时了。下表1就是一九九九年以及二零零二年对电解净化氟浓度进行检查的结果。
3.2 烟气和氧化物吸附
理论设计是通过运用两点加料的方法使电解槽烟气净化中的烟气和所产生的的氧化铝进行吸附反应。也就是说，为了使烟气和氧化铝粉末充分吸附，通常在烟气道两点加料，然后经过文丘里反应器使其进行充分反应。
当前，是采用把氧化铝粉末直接投入水平的烟道，使烟气和氧化铝再一次进行吸附。如图1所示。
因为加料点都没有安装计量装置，因此加料多少是不能进行控制和计算的；通过靠气体为动力的溜槽，把氧化铝输送到加料装置的时候，在长达月三米的加料装置的5个加料口因为没有输送动力和在管道存在负压，往往导致氧化铝不能充分投入到加料口内，只有离气动溜槽不远的加料口可以得到氧化铝粉末，这就致使烟道里面的加料不匀，最终导致烟气和氧化铝不能进行彻底反应。
3.3 气固比
之前使用的电解烟气净化工艺里面没有循环净化工艺的程序，在原来的电解烟气净化工艺所生成的载氟氧化铝是不具有循环使用功能的，因此原先的净化工艺是不能保障使净化效率在百分之九十八时所需三十毫克每立方米的气固比，因此那时的净化效率是非常低的。
四、面对目前净化效率较低的现状，所采取的措施
4.1使烟气的气固比得到提升
通过对烟气净化的原理可以知道，要想根本提高烟气的净化效率关键在于烟气的气固比的提高。在之前的电解烟气净化设计中，烟气的气固比设计为十一克每立方米，如果按照一天的电解槽烟气量是六千立方米每小时计算，一套干法净化系统的每日净化所需要的AL2O3的量是：130乘以六千乘以11等于8.68吨每小时，约合二百零六吨每天。
一百三十台电解槽一天的载氟氧化铝的消耗量是：如果按照一台电解槽耗费2.28吨载氟氧化铝来计算，那么这一百三十台电解槽一天就需要耗费130乘以2.28等于二百九十七吨每天的载氟氧化铝。但是，在实际生产中，电解槽的开动效率是百分之九十六点九二，需要消耗约二百八十七点二吨的载氟氧化铝，按照实际可以推算出工艺实际的净化气固比是：287.2/（130乘以六千乘以24）约等于十五点三克每立方米。
如果依据理论计算，如果想使烟气的净化效率达到百分之九十八以上，那么就最少需要约三十克每立方米的气固比。因此，为了保证净化效率必须使一些载氟氧化铝加入到净化体系中进行反复使用。
4.2 VIR反应器的应用
和目前流行的水平烟道加料方式吸附反应相比，新式的VIR反应器的应用，使得三氧化二铝可以经过提供料的箱体以及流体化元件进入到此容器的空心椎体，并使得氧化铝能够比较均匀的喷射出来，这样就可以保证氧化铝以液态的形式加入烟气管道，从而可以使氧化铝以液体形式充满整个烟道，最终使得烟气和氧化铝接触充分，使得三氧化二铝可以充分吸附氟化氢，此外，VIR反应器的阻力损失也不大，其容器见下图2.
通过使用VIR反应器，可以使得之前的粉末三氧化二铝以液态形式在烟道与氟化氢完全接触进行吸附反应。因此，对于在氟氧化铝来说，由于它有一定的湿度以及粘度，为了保证载氟氧化铝能够和氟化氢反应彻底，最好的反应装置莫过于VIR。
依照此公司的目前的烟气净化系统袋滤室工艺位置的设计，并借鉴了其他公司的电解厂的袋滤室的净化工艺流程，为了提高本单位的净化效率，可以对其进行以下改造：
利用袋滤室下面的没有使用的闲着的空间，再增设一些进烟管道以及八至十个立柱烟道，立柱烟道里面要再设置VIR反应器，立柱在安装时要直接布置在袋滤室的进口处，新鲜的AL2O3要经过八千吨的罐的底部以及罐体分别引进一条以风为动力的溜槽进入到袋滤室下面。在净化过程中，为了实现立柱管道里面的VIR能够得到相同的AL2O3，通常采取的措施是新鲜的三氧化二铝进入此容器之前要使其经过袋滤室下面的总的分料箱进行分料，把三氧化二铝平均分到两个小的分料箱，而在小的分料箱内有增设有五个互不相干的控制板，此板又各自引出五个下料管，这些小的下料管又和五个小的下料槽连接，就是通过这些下料槽为之前的立柱管道均匀提供料的。有一些载氟氧化铝可以通过返回溜槽，进入到以气体为动力的提升装置中，经过这个气动装置再把载氟氧化氯提升至七百五十吨的大罐中，那些需要进行循环的载氟氧化铝就可以通过一些比较段的直管或者气动溜槽经过袋滤室下面进入立柱管内部的VIR反应器中，以此实现对载氟氧化铝的循环使用。对此公司的净化系统的改造可以见下图3所示。
通过对本单位的净化系统进行改造后，不仅保证了氧化铝粉末和氧气的彻底吸附，关键还使净化烟气的气固比得到增加，这就使得净化效率达到百分之九十八后，剩余的载氟氧化氯还实现了循环利用，此外还使阻力损失降低，进一步使烟气净化效率的提高以及氧化铝的单耗降低得以实现。
参考文献
[1]马光大.大气污染控制工程.北京:中国环境科学出版社.2006.
[2]罗丽芬、秦庆东.铝电解生产过程中全氟化碳的减排研究现状[J].轻金属.2010(10).
关键词：电解；烟气净化效率；VIR反应器；气固比
Abstract: This article is to present the flue gas purification system efficiency is not high, higher consumption of alumina based on, combined with the purification of China's current aluminium electrolysis industry system application to advanced purification process, finally, on how to make the electrolysis flue gas purification efficiency is improved and the alumina consumption carried out some exploration.Keywords: electrolysis; flue gas purification efficiency; VIR reactor; gas solid ratio
中圖分类号：TM535+.1 文献标识码：A
一、引言
中国铝业公司的某公司目前有270台160KA的预焙阳极铝电解槽，这些电解槽每台的烟气量可高达5998m3/h，此公司是应用2套干净化系统对电解槽烟气进行净化，一套干法净化系统可以对一百三十台电解槽进行烟气净化处理。理论设计是通过运用两点加料的方法使电解槽烟气净化中的烟气和所产生的的氧化铝进行吸附反应。也就是说，为了使烟气和氧化铝粉末充分吸附，通常在烟气道两点加料，然后经过文丘里反应器使其进行充分反应；然后把氧化铝粉末直接投入水平的烟道，使烟气和氧化铝再一次进行吸附。但是，我国当前的烟气电解净化最主要的问题是效率较低。
二、电解烟气净化的原理
2.1有害物质的生成
目前，工业用的电解铝的电解质通常是用冰晶石和氧化铝的熔体，进行电解时通常是应用碳素材料作为电极。电解时，在电极的阳极产生的主要是二氧化碳的阳极气体，此外还附带一些粉尘之类的污染物等，统称为烟气，这些烟气和阳极气体我们通常叫做电解烟气，而在阴极通常析出液体的铝。
通过研究，可以得知，在这些电解烟气中的氧化物以及粉尘是最主要的有害物质，并且即使在高达四百到六百的温度下，氧化铝中还可能含有千分之二到千分之五的水分。在高温的条件下，电解原料中的水可以和固体的氟化盐发生化学反应即分解反应；并且水分还可以和液体的氟化盐发生同样的化学反应—分解反应。其分解反应化学式如下所示：
2.2 电解烟气的净化机理
进行电解烟气净化通常是运用烟气和氧化铝的吸附反应来实现的。由于氧化铝粉末本身孔隙度较高，比表面积极大，在化学范畴属于两性氧化物，氧化铝对诸如氟化氢等酸性气体具有较强的吸附性。经过多次实验，可以知道，氧化铝在对氟化氢进行吸附时，主要是化学吸附，物理吸附是次要的。在氧化铝对酸性气体氟化氢进行吸附后，通常在氧化铝的表面的单个氧化铝分子可以吸附两个氟化氢酸性气体分子，这就在氧化铝的表面形成了一层单分子层吸附化合物，氧化铝和氟化氢酸性气体的吸附反应机理可以用下面化学式表示：
三、我国的烟气净化工艺以及设备技术现状
3.1净化除尘器
此公司的电解净化系统是在一九八六年开始建立的，此公司使用的是由小日本生产的大型反向吹风的的净化除尘器。这类除尘器直径是300毫米，长度是10米，属于内滤式的除尘器。这种除尘器由于布袋较长，处理灰尘的效果不高，并且由于除尘的阻力较大，再加上除尘的管道较长，单耗不仅单耗高，而且除尘器的进风口风速较低，只有14至15m每秒，往往导致料堆积，电解槽的末端排烟管有时还会出现负压状态，所以这类除尘器在我国已经淘汰过时了。下表1就是一九九九年以及二零零二年对电解净化氟浓度进行检查的结果。
3.2 烟气和氧化物吸附
理论设计是通过运用两点加料的方法使电解槽烟气净化中的烟气和所产生的的氧化铝进行吸附反应。也就是说，为了使烟气和氧化铝粉末充分吸附，通常在烟气道两点加料，然后经过文丘里反应器使其进行充分反应。
当前，是采用把氧化铝粉末直接投入水平的烟道，使烟气和氧化铝再一次进行吸附。如图1所示。
因为加料点都没有安装计量装置，因此加料多少是不能进行控制和计算的；通过靠气体为动力的溜槽，把氧化铝输送到加料装置的时候，在长达月三米的加料装置的5个加料口因为没有输送动力和在管道存在负压，往往导致氧化铝不能充分投入到加料口内，只有离气动溜槽不远的加料口可以得到氧化铝粉末，这就致使烟道里面的加料不匀，最终导致烟气和氧化铝不能进行彻底反应。
3.3 气固比
之前使用的电解烟气净化工艺里面没有循环净化工艺的程序，在原来的电解烟气净化工艺所生成的载氟氧化铝是不具有循环使用功能的，因此原先的净化工艺是不能保障使净化效率在百分之九十八时所需三十毫克每立方米的气固比，因此那时的净化效率是非常低的。
四、面对目前净化效率较低的现状，所采取的措施
4.1使烟气的气固比得到提升
通过对烟气净化的原理可以知道，要想根本提高烟气的净化效率关键在于烟气的气固比的提高。在之前的电解烟气净化设计中，烟气的气固比设计为十一克每立方米，如果按照一天的电解槽烟气量是六千立方米每小时计算，一套干法净化系统的每日净化所需要的AL2O3的量是：130乘以六千乘以11等于8.68吨每小时，约合二百零六吨每天。
一百三十台电解槽一天的载氟氧化铝的消耗量是：如果按照一台电解槽耗费2.28吨载氟氧化铝来计算，那么这一百三十台电解槽一天就需要耗费130乘以2.28等于二百九十七吨每天的载氟氧化铝。但是，在实际生产中，电解槽的开动效率是百分之九十六点九二，需要消耗约二百八十七点二吨的载氟氧化铝，按照实际可以推算出工艺实际的净化气固比是：287.2/（130乘以六千乘以24）约等于十五点三克每立方米。
如果依据理论计算，如果想使烟气的净化效率达到百分之九十八以上，那么就最少需要约三十克每立方米的气固比。因此，为了保证净化效率必须使一些载氟氧化铝加入到净化体系中进行反复使用。
4.2 VIR反应器的应用
和目前流行的水平烟道加料方式吸附反应相比，新式的VIR反应器的应用，使得三氧化二铝可以经过提供料的箱体以及流体化元件进入到此容器的空心椎体，并使得氧化铝能够比较均匀的喷射出来，这样就可以保证氧化铝以液态的形式加入烟气管道，从而可以使氧化铝以液体形式充满整个烟道，最终使得烟气和氧化铝接触充分，使得三氧化二铝可以充分吸附氟化氢，此外，VIR反应器的阻力损失也不大，其容器见下图2.
通过使用VIR反应器，可以使得之前的粉末三氧化二铝以液态形式在烟道与氟化氢完全接触进行吸附反应。因此，对于在氟氧化铝来说，由于它有一定的湿度以及粘度，为了保证载氟氧化铝能够和氟化氢反应彻底，最好的反应装置莫过于VIR。
依照此公司的目前的烟气净化系统袋滤室工艺位置的设计，并借鉴了其他公司的电解厂的袋滤室的净化工艺流程，为了提高本单位的净化效率，可以对其进行以下改造：
利用袋滤室下面的没有使用的闲着的空间，再增设一些进烟管道以及八至十个立柱烟道，立柱烟道里面要再设置VIR反应器，立柱在安装时要直接布置在袋滤室的进口处，新鲜的AL2O3要经过八千吨的罐的底部以及罐体分别引进一条以风为动力的溜槽进入到袋滤室下面。在净化过程中，为了实现立柱管道里面的VIR能够得到相同的AL2O3，通常采取的措施是新鲜的三氧化二铝进入此容器之前要使其经过袋滤室下面的总的分料箱进行分料，把三氧化二铝平均分到两个小的分料箱，而在小的分料箱内有增设有五个互不相干的控制板，此板又各自引出五个下料管，这些小的下料管又和五个小的下料槽连接，就是通过这些下料槽为之前的立柱管道均匀提供料的。有一些载氟氧化铝可以通过返回溜槽，进入到以气体为动力的提升装置中，经过这个气动装置再把载氟氧化氯提升至七百五十吨的大罐中，那些需要进行循环的载氟氧化铝就可以通过一些比较段的直管或者气动溜槽经过袋滤室下面进入立柱管内部的VIR反应器中，以此实现对载氟氧化铝的循环使用。对此公司的净化系统的改造可以见下图3所示。
通过对本单位的净化系统进行改造后，不仅保证了氧化铝粉末和氧气的彻底吸附，关键还使净化烟气的气固比得到增加，这就使得净化效率达到百分之九十八后，剩余的载氟氧化氯还实现了循环利用，此外还使阻力损失降低，进一步使烟气净化效率的提高以及氧化铝的单耗降低得以实现。
参考文献
[1]马光大.大气污染控制工程.北京:中国环境科学出版社.2006.
[2]罗丽芬、秦庆东.铝电解生产过程中全氟化碳的减排研究现状[J].轻金属.2010(10).