王 冉，韓 棟

（新疆農(nóng)六師碳素有限公司 設(shè)備技術(shù)科，新疆 五家渠 831300）

炭素廠陽極焙燒爐生產(chǎn)過程中會散發(fā)含有氟化物(摻入殘極的情況下)、瀝青煙、粉塵、SO2以及苯并芘等有害物質(zhì)，按照《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(修改單)(GB25465-2010)、《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2-2007)及工業(yè)和信息化部發(fā)布的《鋁行業(yè)準(zhǔn)入條件》(2012 年修訂)的要求，必須對炭素焙燒爐煙氣加以治理。

目前，國家先后出臺了《重點區(qū)域大氣污染物防治“十二五”規(guī)劃》、以及《京津冀及周邊地區(qū)2017 年大氣污染防治工作方案(2+26)》、《環(huán)境保護(hù)稅法》等一系列的環(huán)保法律法規(guī)，部分省份出臺了更加嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。因此，開發(fā)行之有效的工藝，凈化焙燒煙氣，使其實現(xiàn)長期、穩(wěn)定、可靠的達(dá)標(biāo)排放勢在必行。

因而合理的選擇陽極煙氣凈化技術(shù)，防治含有害物質(zhì)的煙氣的排放污染，對碳素廠技術(shù)改造及新建焙燒生產(chǎn)線至關(guān)重要。采用焙燒煙氣凈化處理方法能夠有效的降低碳素生產(chǎn)中所造成的環(huán)境污染。目前碳素行業(yè)主要使用的焙燒煙氣凈化方法包括電捕焦油器凈化法、氧化鋁吸附干法凈化、堿液濕洗滌凈化法等。其中大多數(shù)碳素工業(yè)企業(yè)采用的凈化方式是氧化鋁吸附干法凈化。

1 焙燒煙氣凈化方法

1.1 電捕焦油器凈化法

電捕焦油器凈化法是一種最簡單的煙氣凈化方法，其流程也最簡單。這種方法可以凈化煙氣中的粉塵與瀝青煙，其凈化效率高達(dá)90%。然而電捕焦油器凈化法無法對煙氣中的氣態(tài)氟化物起到凈化作用。

1.2 氧化鋁吸附干法凈化

氧化鋁吸附干法凈化的凈化流程也相對比較簡單。這種方法的原理是利用氧化鋁對煙氣中瀝青煙與氟的吸附功能，再使用布袋除塵器進(jìn)行過濾分離。氧化鋁吸附干法凈化主要以鋁電解生產(chǎn)中的原料氧化鋁作為吸附劑，對煙氣中包括氟化物、瀝青焦油等在內(nèi)的有害成分進(jìn)行吸附。氧化鋁吸附干法凈化所回收的物料能夠完全返回至電解槽進(jìn)行再利用，因此不存在二次污染的問題。

2 電捕焦油器凈化法與氧化鋁吸附干法凈化的結(jié)合

這種方法的工藝流程如下：

高溫?zé)煔鈴谋簾隣t出口釋放出來后，先經(jīng)過全蒸式冷卻塔，使高溫?zé)煔鉁囟认陆?。?dāng)煙氣的溫度下降至90℃時，煙氣中的大多數(shù)氣態(tài)焦油被冷凝，形成液態(tài)焦油。通過這種方式使電阻比降低，提高煙氣的凈化效率。煙氣進(jìn)入反應(yīng)器后，將新添加的氧化鋁與之充分的接觸，這樣煙氣中的瀝青焦油、氟化物就被吸附到了氧化鋁的表面上。最后吸附著焦油、氟化物的氧化鋁會隨著剩余的煙氣進(jìn)入到袋式除塵器，在其中進(jìn)行氣固分離。

煙氣在凈化后，從主排煙風(fēng)機(jī)排放至空氣中。分離出來的一部分氧化鋁被循環(huán)使用，另外一部分氧化鋁則在氣力提升機(jī)與風(fēng)動溜槽的共同作用下被轉(zhuǎn)送至氟化鹽的料倉，根據(jù)回收再利用的原則由槽罐車運送到電解車間，在鋁工業(yè)的生產(chǎn)中繼續(xù)使用。

3 焙燒煙氣凈化方法對于碳素企業(yè)的重要性與意義

炭素制品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，主要有瀝青煙、SO2、含炭粉塵、固體廢渣、含粉塵含焦油的廢水、噪聲等。焙燒煙氣凈化方法是控制污染物中氟化物排放的有效途徑，可以有效的減少氟化物對環(huán)境造成的污染。焙燒煙氣凈化方法加快了粉塵的清除速度，有效的節(jié)省了凈化的時間，同時減少了生產(chǎn)中有害的化學(xué)污染物的排放，避免了污染物對環(huán)境造成的極大污染。焙燒煙氣凈化方法通過對污染物的回收再利用，在降低污染的同時，使資源得到了充分的利用。

隨著焙燒凈化技術(shù)的進(jìn)步，凈化過程中，煙氣中的顆粒物、瀝青煙、氟化物、SO2的排放濃度均低于我國規(guī)定的空氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，使污染物的排放指標(biāo)得到了進(jìn)一步的降低。這種結(jié)合方法的整體運行效果十分穩(wěn)定，使鋁工業(yè)企業(yè)的污染物排放量低于國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。由于該系統(tǒng)的密封性與控制精度的有效提高，為焙燒爐的穩(wěn)定運作提供了更為有利的條件。同時，保證了焙燒爐爐室內(nèi)的溫度控制程序能夠根據(jù)事前預(yù)設(shè)的曲線自動運作，使成品的質(zhì)量得到較大提高。

4 碳素焙燒車間干法凈化面臨的問題與解決方法

現(xiàn)有的干法控制多為手動閥門調(diào)控，操作人員需手動調(diào)節(jié)閥門開度，首先焙燒車間排出煙氣是存在不穩(wěn)定的變化因素，其次手動調(diào)整難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時性，再者干法新鮮料在管道與溜槽內(nèi)也時常出現(xiàn)斷流堵塞現(xiàn)象，都會造成環(huán)保數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定與超限。本文內(nèi)容介紹通過PLC 與電動調(diào)節(jié)閥門相結(jié)合實現(xiàn)干法凈化自動調(diào)節(jié)功能，確保穩(wěn)定給料，數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，在煙氣含量變換的的情況下快速有效的調(diào)節(jié)，確保各項數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)。

（1）干法凈化自動運行系統(tǒng)包含新鮮倉下增加定量給料機(jī)運行控制；新鮮料入口下料閥堵料調(diào)節(jié)，氧化鋁粉料流監(jiān)測，投新鮮氧化鋁粉累加計量，氧化鋁粉新鮮倉料位監(jiān)測，干法凈化設(shè)備故障監(jiān)測。

圖1 定量給料機(jī)

（2）新鮮倉調(diào)節(jié)：上位系統(tǒng)根據(jù)環(huán)保數(shù)據(jù)要求設(shè)置二氧化硫目標(biāo)值，顆粒物超限值，新鮮倉投放量上限，下限值。

（3）系統(tǒng)可根據(jù)焙燒車間煙氣含量值變化時自動調(diào)試控制當(dāng)顆粒物低于顆粒物超限值時，新鮮倉料投放量，根據(jù)二氧化硫目標(biāo)值與當(dāng)前煙氣二氧化硫測量值執(zhí)行PID 自動調(diào)整；在干法凈化的控制過程中，連續(xù)控制系統(tǒng)的理想PID 控制規(guī)律為：

式中，Kp——比例增益；

Tt——積分時間常數(shù)；

TD——微分時間常數(shù)；

u（t）——PID 控制器的輸出閥門開度信號；

e（t）——SO2 給定值r（t）與測量值之差。

自動運行條件為，新鮮倉定量給料機(jī)遠(yuǎn)程控制，無故障報警且允許運行；電動調(diào)節(jié)閥無故障；煙氣采集通訊正常。

新鮮倉定量給料機(jī)設(shè)置投放量上限，下限；當(dāng)回饋超過上限時，新鮮倉投放量不再增加，當(dāng)新鮮倉回饋低于投放量下限時，新鮮倉投放量不再減少。

圖2 上位機(jī)工藝監(jiān)控

（4）各調(diào)節(jié)閥門通過配方方式控制：可設(shè)置多組閥門調(diào)控配方。

所有電動閥門均在配方中，可以在干法凈化系統(tǒng)中預(yù)設(shè)閥門配方，通過切換配方達(dá)到一鍵切換流程的功能。

調(diào)節(jié)閥在就地時干法凈化系統(tǒng)可以讀取當(dāng)前閥門開度?？梢酝ㄟ^配方界面中的按鈕達(dá)到一鍵導(dǎo)入當(dāng)前狀態(tài)下的閥門參數(shù)；既是就地調(diào)節(jié)完閥門，重新導(dǎo)入當(dāng)前狀態(tài)，不需要在界面輸入當(dāng)前值。

（5）防堵料控制機(jī)制。

由于氧化鋁粉容易在閥門處堆積，所以系統(tǒng)新鮮料入口閥在自動運行時，每半個小時完全打開一個閥門5 秒，此后回歸原開關(guān)大小，然后執(zhí)行下一個閥門，直到所有閥門均執(zhí)行一次。保證所有閥門不堵料。

5 結(jié)論

綜上所述，炭素生產(chǎn)中存在著大量的可變因素，同時煙氣的凈化方法也在不斷的進(jìn)步。我國對鋁工業(yè)的煙氣凈化還有進(jìn)一步的發(fā)展空間，需要不斷的深入研究與探索。電捕焦油器凈化法與氧化鋁吸附干法凈化的有機(jī)結(jié)合，彌補了單獨使用電捕焦油器凈化法或氧化鋁吸附干法凈化的不足，PLC 與電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)合使煙氣中的氟化物等污染物得到了更好的凈化，使碳素企業(yè)實現(xiàn)了污染物排放量的達(dá)標(biāo)。同時這種凈化方法有效的提高了煙氣的凈化效率，節(jié)省了大量的凈化時間，為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。