電解鋁廠煙氣粉塵無組 織排放的有效解決方案

2021-01-19 中國鋁業網

鋁道網】近日,生態環境部、發改委、工信部、財政部聯合印發《工業爐窯大氣汙染綜合治理方案》的通知,指導各地加強工業爐窯大氣汙染綜合治理。方案的主要目標是,到2020年,完善工業爐窯大氣汙染綜合治理管理體系,推進工業爐窯面達標排放,京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原等大氣汙染防治重點區域工業爐窯裝備和汙染治理水平明顯提高,實現工業行業二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等汙染物排放進一步下降。治理方案特別提出要全面加強無組 織排放管理。嚴格控制工業爐窯生產工藝過程及相關物料儲存、輸送等無組 織排放,在保障生產安全的前提下,採取密閉、封閉等有效措施,有效提高廢氣收集率,產塵點及車間不得有可見煙粉塵外逸。生產工藝產塵點(裝置)應採取密閉、封閉或設置集氣罩等措施。

2017年起,為了加大重點區域京大氣汙染防治工作力度,環保部決定實施鋁工業大氣汙染物特別排放限值,特別排放限值對區域內鋁廠顆粒物排放限定了更加嚴格的標準,其中對電解鋁廠要求排放濃度在原來限值基礎上要下降1/2和2/3,其中顆粒物要達到10mg/立方米;再生鋁廠的排放濃度也要下降2/3,氧化鋁廠的顆粒物排放限值更是要下降60-90%。重點區域內的氧化鋁、電解鋁、再生鋁、鋁用炭素工業將面臨更加嚴格的環保要求。此刻,借鑑國外成功經驗,採用先進的技術和裝備減少生產中的排放,提高工廠清潔生產水平成為鋁企業一項迫切的任務。

在此介紹一種先進適用的鋁廠清潔生產利器——鋁廠專用真空清潔車,幫助鋁厂部分應對特別排放限值實施帶來的挑戰!

1、有組 織排放、無組 織排放和PM2.5

有組 織排放:汙染物經過排氣筒有規律的集中排放。有組 織排放都經過了處理,並且排向高空,擴散相對容易,對環境危害較低。

無組 織排放:汙染物沒有經過處理,直接進入環境中。無組 織排放因為排放源高度低,汙染面積集中,呈地面瀰漫狀,持續時間長,危害大,是企業和政府關注的重點。

PM2.5:細顆粒物,也就是粉塵,是指空氣中空氣動力學當量直徑小於等於2.5微米的顆粒物。它能較長時間懸浮於空氣中,對空氣品質和能見度等有重要的影響。與較粗的顆粒物相比,PM2.5粒徑小,面積大,活性強,易吸附有毒、有害物質(例如,重金屬、微生物等),且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠,因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

2、電解鋁廠的主要無組 織排放

對於電解鋁廠而言,目前的有組 織排放都已經做得很好,很多都做到了趨零排放,得到了行業和政府的一致認可;但對於無組 織排放,目前政府要求越來越嚴,而企業仍然缺乏行之有效的解決方案。

電解鋁廠的無組 織排放主要是煙氣和粉塵,而粉塵才是重中之重。

①煙氣主要是在換極和高溫殘陽極冷卻過程中產生,未進入煙氣淨化系統的這部分。換極過程中逸出的煙氣只佔少部分。因為換極時間短,只有大約15分鐘,而電解槽本身的煙氣淨化系統一般都有足夠的能力防止煙氣從打開的槽蓋板處跑掉;殘陽極在冷卻過程中釋放的煙氣量佔大部分。從電解槽出來的殘陽極溫度仍然很高,在電解車間冷卻時間較長,而且沒有任何保護措施,大量煙氣會自由釋放。這是煙氣無組 織排放的主要來源。

②粉塵汙染貫穿鋁生產的全部過程。鋁冶煉是一種火法冶金過程,其所用原材料幾乎都是粉狀的。電解鋁廠的粉塵主要有氧化鋁(包括載氟氧化鋁)、碳、冰晶石氟化鋁、電解質、覆蓋料等。粉塵主要來自生產過程:比如起槽和生產過程中逸出的煙氣和粉塵;換極、出鋁、撈炭渣、熄滅陽極效應過程中,從電解槽中帶出的覆蓋料、碳渣;氧化鋁和氟化鋁加料過程中的漏灑;電解槽大修過程中產生的粉塵;殘陽極等運輸過程中產生的遺撒。

③為何說粉塵才是重中之重?煙氣本身就是HF和粉塵。HF為無色氣體,比空氣輕,很快會進入大氣中,遠離鋁廠,遠離社區,其危害性相對比較小,也較單一;粉塵的情況則要複雜很多:首先,粉塵中的氟含量高(高於HF),還會吸附其它有害物質;其次,粉塵(尤其是PM2.5)容易多次汙染,落地之後,會因為空氣的擾動而再次飛揚,長時間滯留在車間;*後,其擴散半徑比較小,基本在廠區內,或者周圍的社區內,所以其危害性也*大。

3、煙氣的解決方案

目前煙氣無組 織排放的解決方案主要有兩個:第 一在電解槽煙氣淨化系統中,增加輔助抽風系統。在槽蓋板打開的時候(比如換極),可以增加抽風量,將煙氣的逸出量降到*低。這個方案在國內已經廣泛使用,效果也非常好。

第二,高溫殘陽極、撈出來的碳渣、電解質等,放在密閉的冷卻箱中進行冷卻,並對冷卻箱中的煙氣進行收集淨化,以減少煙氣逸出,提高殘陽極冷卻速度。這是目前*好的方法。

由於電解槽的大型化(長度20米以上),使用輔助煙罩對換極過程中的煙氣就行回收淨化的可行性很小,而且投資成本大,操作很不方便。目前,還沒有電解鋁廠使用這種方案。

4、粉塵汙染的現狀和危害

對於粉塵,目前國內電解鋁廠主要的做法是:每個班次結束時,工人都會用高壓 氣 槍吹掃地面。這種操作雖然簡單,吹掃之後,地面也很乾淨。但在吹掃過程中,大顆粒物料吹落到電解槽下部,粉塵則飛揚起來,飄到電解槽槽殼、電解槽上部、天車上,更細的粉塵(PM2.5)則久久漂浮在車間內,形成粉塵霧。這種高壓吹掃,實質上就是「粉塵搬家」。許多鋁廠通過開窗通風,緩解車間內的汙染。但這種汙染則轉移到廠區,以及周圍的社區,並長期駐留,遇到大風,會多次汙染。而在冬季天冷,電解車間需要封閉保溫,通風很差,車間的粉塵霧則會越積越濃。目前,政府已經明令禁止這種吹掃行為,但多數企業仍在偷著吹掃。

除了吹掃以外,有的電解鋁廠使用一些小型工業吸塵器來處理粉塵汙染,或者使用人工和小型清潔車等非專業的設備。其缺點是清潔效率低,清潔效果差,設備對超細粉塵的過濾率不高,無法有效清除粉塵(尤其是PM2.5),佔用大量人力,工作人員所處環境十分惡劣。而且非專業的除塵工具,因為使用不方便,常被棄之不用,*終成為擺設。

電解車間的粉塵汙染危害很大。

①PM2.5因為會吸附有毒有害物質,所以對工人危害很大(肺部和眼睛),普通的口罩也無法過濾;

氧化鋁粉與潤滑油結合,形成研磨膏,會對設備有磨蝕作用,尤其損害軸承等轉動部件。這些都會導致設備故障率上升,維護費用增加,使用率下降,對自動化程度高的企業尤為關鍵;

③可能導致電氣等設施的短路;

④粉塵有爆炸的可能性;

⑤粉塵汙染會引起環保問題。國家對粉塵無組 織排放的管理越來越嚴。

5、粉塵問題的全方面解決方案-恆肯真空清潔車H3000

電解車間的粉塵,無論煙氣中粉塵,還是吹掃過程中揚起的粉塵,*終都會沉積在地面或設備頂部。所以只要能對電解車間(包括設備頂部)進行全方位的真空清潔,避免粉塵擾動,避免二次汙染,*終都能很好地解決粉塵汙染問題。創造乾淨、整潔的無塵工作環境。

基於這種認識,恆肯公司開發了鋁廠專用的真空清潔車H3000。這種車輛充分考慮了鋁廠的使用環境和使用目的,可以對電解車間進行全方位清潔,不留死角。

恆肯鋁廠真空清潔車現場視頻

H3000已經在全球40多家鋁企業得到了廣泛的應用,取得了良好的效果。其主要優點和特點如下:

全部真空清潔

恆肯H3000清潔車全部採用真空清潔,無刷,不會產生飛揚,不會造成二次汙染;

粒度、溫度範圍廣

對於粒度0-50mm,溫度100℃以下的乾燥物料都可吸收,顆粒粉塵問題一起解決;

作業效率極高

清潔車前部主吸嘴寬度為2米,工作時速度為4km/h。相當於每小時的清潔面積為8,000m2。一個50-100萬噸的大型電解鋁廠,一臺H3000就可以解決車間大面的清潔問題。

專為鋁廠設計,全方位清潔,不留死角

H3000專門為鋁廠的應用環境設計,適合在強磁場、高粉塵的環境下工作。車輛吸力強大,可調,可以對電解車間進行全方位的清潔。

①其2米寬的主吸嘴用於清潔大面積區域(大面、通道等);

②側方輔助吸嘴可以側移1.5米,對兩個立柱之間,以及角落的粉塵進行清理;

③兩個外接軟管,可以對高處、遠距離,以及狹小或者不規則空間的積塵進行清理(比如:電解槽頂部,電解槽遠端、小面;大修的電解槽;以及其它地方的積塵)。

清潔過濾效果極好

對0.2-2微米粉塵(PM2.5)的過濾效率可達99.9%,確保排出的都是清潔空氣。這也是H3000與普通掃地車的*大區別之一。

操作簡單,使用方便

車輛的濾網具有自清潔功能,無需頻繁更換濾網;2立方米的收集箱可以收集大約3噸物料,物料可以通過螺旋管排出,直接裝袋,或者直接加入電解槽中。

視野良好,駕乘舒適

駕駛室和座椅設計合理,確保駕乘舒適,視野良好。

使用壽命長,維護簡單

車輛的使用壽命很長,按照恆肯方法進行維護,車輛的使用壽命普遍都在15年以上。另外,其維護率低,維護簡單。這些在國外鋁廠的使用中都已得到證明。

6、收益

降低工人的勞動量,減少工人數量。

大幅改善工作環境,減少粉塵汙染引發的相關疾病、醫療費用。

有效解決電解車間的無組 織排放問題。

回收有用物料;電解鋁廠的粉塵顆粒都是有用物料,尤其是氧化鋁。

減少粉塵對設備的危害,降低設備故障率,提高效率。

7、案例分析:歐洲某電解鋁廠

歐洲某鋁企業是全球公認的*注重環保的企業之一。我有幸兩次參觀過其在一個鋁廠。該廠上世紀60年代投產,目前有40萬噸電解鋁,45萬噸熔鑄。雖然是老廠,但電解車間非常潔淨,空氣透亮,工作人員漫步其中,沒有絲毫匆忙的感覺。車間工人主要是當地居民,其中女性工人的佔比15%左右。

作為環保措施之一,該廠使用了封閉的殘陽極冷卻裝置,並將殘陽極冷卻過程中的煙氣進行收集和淨化。冷卻之後的殘陽極也進行封閉運輸。為了解決粉塵問題,該廠使用了兩臺恆肯H3000真空清潔車,對電解車間進行24小時的清潔。電解車間外部,則使用普通掃地車進行清潔。

8、總結

電解鋁廠無組  織排放物包括煙氣和粉塵,粉塵(尤其是PM2.5)是重中之重。

粉塵吸附有害物質,容易再次汙染,擴散半徑小,危害性大,治理困難。

煙氣問題可以通過殘陽極封閉冷卻來解決。

只要全方位清潔地麵粉塵,避免粉塵擾動,就能很好地解決粉塵汙染問題。

H3000是解決粉塵汙染的專業工具,高效、便捷,不留死角。對PM2.5的過濾率達99.9%,能做到真正清潔。

國內單廠電解鋁產能都很大,每50萬噸產能配備一臺H3000,就能很好地解決粉塵問題,大幅緩解車間的無組 織排放。既能給員工提供清潔的工作環境,減少設備故障率,也能提高企業形象,給政府一個滿意的答覆。

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