一种铝电解槽烟气全流程智能管控及高效净化的方法

技术领域

本发明具体涉及一种铝电解槽烟气全流程智能管控及高效净化的方法，属于烟气净化领域。

背景技术

电解铝工业生产均采用“冰晶石-氧化铝”熔盐电解法，电解生产过程中熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以预焙炭块作为阳极，铝液作为阴极，在强大的电流作用下，在电解槽内的两极进行电化学反应，反应方程式：

目前，铝电解烟气脱氟干法净化系统均是采用铝电解生产的原料—氧化铝为吸附剂来净化烟气中的氟化物，吸附净化后的含氟氧化铝再返回工艺生产。一套氧化铝脱氟净化系统承担一个生产工区的若干台铝电解槽的烟气收集及烟气净化，由于净化系统承担的电解槽数量多，且电解生产需要定期开槽更换阳极，这就容易造成净化系统排烟管网容易失衡，此外还存在着残极输送和冷却过程中的操作不规范，更换阳极、排烟管网的失衡和残极处理过程的操作不规范就带来了大量的电解烟气无组织排放，造成了大量的电解烟气散逸至电解车间中，电解烟气的无组织排放一方面危害了生产一线员工的身心健康和污染环境，另一方面造成大量的氟盐损耗。

对于铝电解烟气脱氟干法净化系统来说，净化系统为适应不断升级的大电流规格电解槽，配置的总烟气处理能力越来越大，但是由于存在排烟失衡、无组织排放且工艺流程缺少监控手段，过于依赖于人工经验等问题，造成净化系统的的实际运行与烟气收集是两个独立的部分，净化系统只负责将抽入净化系统的烟气净化，至于净化系统是否能将电解槽产生的烟气收集、集气效率如何均无任何反馈。此外，每套烟气脱氟干法净化系统由十几个净化单元组成，进入净化系统的烟气如何根据实际生产均匀分配也是一个亟待解决的问题。此外，烟气脱氟干法净化系统的净化效率严重依赖于吸附剂新鲜氧化铝和循环氧化铝加入量，现阶段循环氧化铝的加料量也严重依赖于经验，循环氧化铝加料量少净化效率低，加料量大造成氧化铝破损严重、增加设备的磨损和浪费能耗，尚不能根据烟气的特性动态调整，并存在十几个净化单元分料不均匀的问题。上述问题带来了生产岗位环境差、吨铝的氟化盐消耗过高、净化效率不稳定、人工成本投入大、能耗高等问题

鉴于目前铝电解槽烟气净化工艺中存在的上述问题、日益严格的环保要求和铝工业智能化发展的要求本发明应运而生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝电解槽烟气全流程智能管控及高效净化的方法及系统，以解决目前铝电解槽生产烟气集气效率低、排烟容易失衡、无组织排放严重、净化系统烟气和吸附剂净化单元之间分配不均匀、净化系统不能根据工艺生产实际自动调整、智能化控制缺失、净化系统和生产脱节等系列问题。

为解决上述问题，拟采用这样一种铝电解槽烟气全流程智能管控及高效净化的方法，将铝电解生产产生的烟气从源头到排放全过程智能化管控，将铝电解槽改为上部集气方式并通过槽盖板封闭上端开口处，槽盖板上安装开槽检测装置2 实现烟气的高效集气和槽开启报警，电解槽排烟支管上设置排烟支管电动孔板调节阀5替代现有的蝶阀实现排烟管网的排烟平衡，检测出铝和更换阳极检测信号增加净化系统排烟量，残极冷却箱上设置排烟支管电动调节阀和温度和压力检测装置动态调节残极冷却箱的排烟量和冷却时间，电解车间天窗上安装天窗污染物在线巡检装置来调整系统排烟量。

前述方法中，净化系统的入口和出口处均设置氟化物浓度检测单元，以根据氟化物浓度检测数据调整净化系统的吸附剂氧化铝的加料量；

前述方法中，净化系统入口处设置有压力检测单元、净化单元清灰系统和净化单元进口电动调节阀，根据每个净化单元进口烟道的压力检测信号来控制清灰频率和烟气进入量，实现每个净化单元的烟气量均匀分配；

前述方法中，净化系统的加料端设置加料支管电动调节阀和加料量检测单元，净化系统通过加料量检测单元精准计量加料量将吸附剂新鲜氧化铝和循环氧化铝均匀的分配至每个净化单元的反应器上。

与现有技术相比，本发明通过对铝电解槽烟气全流程的智能化管控可切实调高烟气的集气效率和减少烟气的无组织排放，一方面减少了污染物在生产车间的逸散，危害一线生产员工的身心健康，另一方面减少无组织排放可有效地降低吨铝的氟化盐消耗，降低生产成本。此外，净化系统根据工艺生产烟气的参数波动自动调整净化系统的排烟量、吸附剂加料量、烟气的分配等运行参数实现净化效率的提高和稳定运行，降低运行能耗，减少氧化铝的破损和设备的磨损。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

附图中的标记为：1-铝电解槽，2-开槽检测装置，3-电解槽排烟支管，4- 第一压力和温度检测装置，5-排烟支管电动孔板调节阀，6-排烟支干管，7-排烟支干管温度、压力及氟化物检测装置，8-排烟支干管电动调节阀，9-残极冷却箱， 10-残极冷却箱排烟支管，11-排烟支管电动调节阀，12-第二温度和压力检测装置， 13-残极冷却排烟干管，14-电解车间天窗，15-天窗污染物在线巡检装置，16-排烟干管，17-净化系统进口温度、压力、颗粒物、氟化物检测装置，18净化除尘器(多净化单元)，19-净化单元清灰系统，20-净化单元进口电动调节阀，21- 净化单元反应器，22-净化单元进口烟道，23-净化单元压力检测装置，24-净化系统出口烟管，25-净化系统出口温度、压力、颗粒物、氟化物检测装置，26-净化系统排烟风机电动调节阀，27-排烟风机，28-烟囱，29-新鲜氧化铝料仓，30-新鲜氧化铝分料系统，31-净化单元新鲜氧化铝加料支管，32-加料支管电动调节阀， 33-加料量检测单元，34-载氟氧化铝输送装置(如皮带输送装置)，35-载氟氧化铝返回料仓输送装置(如皮带输送装置)，36-循环氧化铝电动调节阀，37-循环氧化铝分料系统，38-净化单元循环氧化铝加料支管，39-循环氧化铝加料支管电动调节阀，40-加料量检测单元，41-载氟氧化铝仓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过附图对发明作进一步地详细描述。

实施例

如图1所示，本发明净化系统承担的铝电解槽1的数量多，目前的大型铝电解槽每套净化系统担负上百台电解槽的排烟，排烟支干管6的数量有6～10条，残极冷却箱9的数量几十台，净化系统需平衡其担负的所有设备排烟。净化系统最大的困难就是解决排烟管网平衡问题和保证集气问题，本发明通过以下手段实施：铝电解槽1槽上设置开槽检测装置2用于检测电解槽罩的开启和关闭是否到位，电解槽正常生产时电解槽罩密闭，净化系统通过电解槽排烟支管3上安装排烟支管电动孔板调节阀5，排烟支管电动孔板调节阀5的通径经过精确计算确定，从根本上保证了排烟管网的排烟平衡，电解槽排烟支管3上安装第一压力和温度检测装置4用于检测单台电解槽排烟负压和温度，用于在电解槽开槽时(更换阳极和出铝)微调排烟支管电动孔板调节阀5的开度实现排烟平衡，第一压力和温度检测装置4的温度数据是用来判断排烟量，避免出现排烟量过大造成电解槽热耗散太大。

排烟支干管6上安装排烟支干管温度、压力及氟化物检测装置7(包括温度传感器、压力传感器和氟化物检测传感器)和排烟支干管电动调节阀8，其作用是当一条排烟支管开槽运行时排烟量增大时通过排烟支干管温度、压力及氟化物检测装置7检测出的参数来调整排烟支干管电动调节阀8以达到平衡其他排烟支干管的排烟量，并根据检测到的温度和氟化物浓度情况调整排烟风机27的排烟量和循环氧化铝分料系统37的分料量。

残极冷却箱9的残极冷却箱排烟支管10上安装第二温度和压力检测装置12 和排烟支管电动调节阀11用于实现残疾冷却智能排烟，当残极放入残极冷却箱时排烟支管电动调节阀11自动打开(不运行时常闭)，根据第二温度和压力检测装置12检测到的温度和压力数据调整排烟支管电动调节阀11的开度实现排烟量的动态调整，残极温度高时排烟量大，温度低时排烟量小，冷却到一定温度后自动关闭排烟支管电动调节阀11，在满足冷却效果的同时最大限度节约能耗。

电解车间天窗14上面设置天窗污染物在线巡检装置15，用于检测车间内的无组织排放情况，每个工区设置一套，当天窗污染物在线巡检装置15检测到污染物排放浓度超过限定值并通过电解槽上部的开槽检测装置2的信号综合判断生产状态，并通过排烟支干管6上的排烟支干管电动调节阀8来调整排烟量，并调整排烟风机27的排烟量，并综合电解槽排烟支管3和排烟支干管6上的温度检测数据判断排烟量是否合理，最终实现对车间无组织排放的控制。

净化除尘器18的进、出口设置净化系统进口温度、压力、颗粒物、氟化物检测装置17和净化系统出口温度、压力、颗粒物、氟化物检测装置25，净化系统根据17、25和15检测出的数据情况以及排烟风机27的排烟情况分析判断后进行综合调整循环氧化铝分料系统37的加料量，使得加入的循环氧化铝自适应烟气情况，在满足净化需求的同时减少循环次数，以降低氧化铝破损率和设备磨损。

净化除尘器18的净化效率受吸附剂氧化铝的加料量、吸附剂和烟气单元之间分配情况影响，为提高净化效率首先需实现烟气在净化单元的分配均衡，净化除尘器18的每个净化单元进口烟道22上设置净化单元进口电动调节阀20和净化单元压力检测装置23，净化系统根据净化单元压力检测装置23的数据调整净化单元进口电动调节阀20的开度，以确保净化单元的阻力平衡，同时净化除尘器18上设置的净化单元清灰系统19用于控制每个净化单元的滤袋阻力均衡，最终实现烟气进入每个净化单元的量均衡。新鲜氧化铝分料系统30的加料量是不可调整的，其数值由生产决定，由于新鲜氧化铝的吸附性能非常好，其均匀分配至每个净化单元反应器21中才能保证净化效率，净化单元新鲜氧化铝加料支管31上设置加料支管电动调节阀32和加料量检测单元33，通过加料量检测单元 33检测到的加料量信号调整加料支管电动调节阀32的开度来实现每个净化单元的新鲜氧化铝加料均衡。循环氧化铝的加料量是根据烟气氟化物浓度和烟气量来调整，循环氧化铝分料系统37上的循环氧化铝电动调节阀36用于控制循环氧化铝进入净化系统和载氟氧化铝仓41的量，净化单元循环氧化铝加料支管38上设置循环氧化铝加料支管电动调节阀39和加料量检测单元40，通过加料量检测单元40检测到的加料量信号调整循环氧化铝加料支管电动调节阀39的开度来实现每个净化单元的新鲜氧化铝加料均衡。

净化系统排烟风机电动调节阀26是用于辅助调整净化系统的排烟量，主要调整是通过排烟风机27的转速(变频风机)或者导叶的角度(静叶可调风机) 调整。

本发明通过上述技术路线可提高铝电解槽的集烟和减少无组织排放，同时净化系统根据生产排烟的实际情况动态调整净化系统，在满足净化指标的同时降低了吨铝氟化盐的消耗和节约净化系统的能耗，此外，本发明还可有效地减少劳动定员，提高行业装备水平。

以上内容仅用以说明本发明的具体技术方案，而非对本发明保护范围的限制。在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明技术方案的实质和范围。