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摘要：改革开放以来，铝工业已经成为我国金属行业的重要发展项目，对经济发展有着重要的促进作用。铝金属的冶炼过程需要消耗大量能源，生成的烟气中含有多种物质和大量的能量，不仅导致了严重的浪费问题，还会威胁人类健康及生态环境，相关部门应加强铝冶炼烟气的研究，达到净化烟气、充分利用余热的目的。本文基于烟气净化余热利用技术的重要性，分析了烟气的特点和回收利用现状，并探讨了烟气净化与余热利用的具体工艺，希望能以此解决铝冶炼带来的污染问题，实现能量的循环利用。
关键词：铝冶炼；烟气净化；余热利用技术
前言
随着工业水平的不断提升，我国已经成为世界铝工业大国，铝产量稳居世界前列，为经济的快速发展提供了有效助力。然而铝冶炼工业还存在较多问题，在节能环保、工艺水平、和管理水平等方面都存在漏洞，阻碍了铝冶炼行业的可持续发展。铝冶炼烟气余热利用不足、除尘净化效率低是金属冶炼行业急需解决的问题，工作人员应尽力开发余热资源的回收利用潜力，通过先进技术完成烟气的过滤净化，以此达到充分利用能量、保护环境的目的，同时促进我国铝冶炼工业的发展。
1.铝冶炼烟气概述
1.1铝冶炼烟气的特点
铝金属冶炼过程需要利用能源才能实现，同时也会产生大量的余热，烟气余热资源是其中的重要组成部分，具有较大的回收价值，铝金属冶炼企业应尽力开发、利用烟气余热，节约生产成本，促进本企业经济效益与社会效益的提升。铝冶炼过程产生的烟气具有自身特点，工作人员应充分了解烟气的组成与各项参数（见表一），从源头上解决烟气污染问题，提高烟气净化效果。铝冶炼从槽型上来说分为自焙槽和预焙槽两种，其烟气特点（图一）给烟气热量的重复利用造成了一定困难，下文对图一中的烟气特点展开了论述。烟气温度较高容易烧坏换热器、余热锅炉、汽化冷却装置，降低了烟气热量回收率。铝冶炼过程的周期性使烟气排放呈现间歇性的特点，容易热负荷不稳定，而且烟气成分与含量也与冶炼工艺有关。铝冶炼烟气中含有大量的二氧化硫、氯气等有害物质，在高温作用下更容易腐蚀余热回收设备，并造成环境污染。通过表一中的参数可知，铝冶炼过程产生的烟气含尘量较大，容易导致环境污染问题，需要提升净化质量与效率才能为人们的身体健康保驾护航。
表一
（注：不同铝冶炼槽烟气的工艺参数）
（注：铝冶炼烟气的特点）
1.2铝冶炼烟气回收利用现状
早年我国的工艺发展道路过于重视经济增长速度，忽视了环境保护、可持续发展的重要性，很多铝冶炼企业资金投入不足、烟气处理技术不过关，导致烟气净化余热利用系统不完善，不仅带来了严重的环境问题，更阻碍了后续工作的顺利开展。随着国家对环境及能源的重视，铝冶炼企业也认识到了不足，不断通过技术革新与工艺改进优化烟气的处理效果。目前铝冶炼烟气处理方法主要有在烟道安装余热锅炉生产蒸汽、余热发电、安装空气预热器产生热风、安装汽化水套生产低压蒸汽、安装冷却水套产生热等，这些技术在一定程度上实现了烟气能源的高效利用，铝冶炼企业应借鉴国外先进经验，掌握烟气净化与余热回收技术的要点与难点，进而实现我国工业发展的绿色化、科学化与现代化。
1.3烟气余热回收利用原则
铝冶炼企业需利用科学的方法与原则才能保证烟气余热回收利用操作的正确性与高效性，现阶段铝冶炼烟气回收利用原则主要包括以下几个方面。第一、尽可能的将烟气余热回收应用于铝冶炼过程本身，但该种方法降低了余热利用效率，需要利用转换装置提高余热利用的经济性与有效性。第二、优先将高温烟气用于动力回收，能够节约了大量火用损失，符合能量转换原则，极大的提高了烟气余热的利用质量与效率。第三、中温烟气也可直接用于动力回收，而低温烟气的余热可应用于生产工艺本身，原因是低温烟气与高温、中温烟气相比，热效率较低，用于动力回收效果欠佳。中低温烟气占铝冶炼烟气的一半以上，但其在余热回收过程中的应用效果不应明显，不具有合理性与科学性。
1.4铝冶炼烟气净化工艺
干法净化工艺是目前我国铝冶炼企业应用较为广泛的烟气净化技术，其工艺流程主要包括集气、吸附、气固分离、氧化铝输送、机械排风，工作人员应根据工艺流程展开净化工作。一般来说，铝冶炼过程产生的烟气首先要经过密闭集气工艺完成烟气收集工作，然后经由支烟管、水平排烟总管、地下烟道等管道运输至下级处理设备。另外，烟气在管道运输过程中需要直接接触新鲜的氧化铝，以此达到初步净化的目的。然后经由袋式除尘器捕集后的含氟氧化铝用风动流槽、斗式提升机输送至含氟氧化铝储槽供冶炼槽使用。经过此净化工艺，铝冶炼过程产生的烟气对人体与环境的伤害大幅度降低，已经达到国家排放标准，可直接将净化后的烟气由排烟机排放到高空大气中。
1.5铝冶炼烟气治理中存在的问题
铝冶炼烟气成分复杂、差别较大、温度较高，而且还含有大量的细小、粘度大的粉尘，净化处理与余热利用的难度较大，尽管我国已经加快了烟气治理研究的脚步，但仍存在较多问题，不利于铝冶炼行业的健康发展。问题之一是有一些企业受经济利益的驱使，对烟气处理工作的重视程度不足，使得烟气净化与余热利用系统不完善，装置设备也比较落后，为烟气处理工作埋下了隐患。问题之二是余热利用技术与国外先进技术相比存在较多弊端，导致只有部分热量能够被回收利用，降低了热量的重复利用效率。问题之三是综合利用性差，大多数铝冶炼企业的烟气余热只利用了一次，没有做到按质、分级供热，造成了能量资源的浪费，有些企业更是将高品质热能当成低品质热能使用，浪费了大量的可利用能源。
2.铝冶炼烟气净化余热利用技术分析
2.1熟料烧结工艺烟气净化及余热回收
熟料烧结是烧结法生产氧化铝的核心工艺，该过程成本较高，需消耗大量的能耗，产生大量的烟气。该工艺工程产生的烟气具有含水量大、含尘量大、温度低、有害气体少的特点，工作人员通过对该工艺应用原理与烟气特点的研究，总结出如下烟气净化与余热利用的方法。其一是利用烟
气余热汽化水分生产大量的低压蒸汽，以此为生产过程提供能源。其二是利用换热设备回收烟气中的汽化潜热，通过凝结烟气中的水蒸汽达到循环利用汽化潜热的目的，该方法适用于高温烟气与中温烟气。其三是利用低温有机朗肯循环发电技术发电，在一定程度上缓解电力行业的压力。
2.2铝电解烟气净化及余热回收
铝电解烟气的净化技术主要分为湿法净化和干法净化两种，前者利用合适的溶剂洗涤烟气，然后将洗涤之后的溶液通过碱法、氨法和酸法流程加以回收制取冰晶石、氟化钠、氟化铝等物质。目前湿法净化的应用较少，已经逐渐被干法净化法淘汰。干法净化主要是利用固体吸附剂吸附烟气中的有害物质，从而达到净化铝冶炼烟气的作用。电解烟气的余热温度较低，不适合应用换热设备达到热量回收利用的目的，铝冶炼企业可直接将余热应用于生产过程。
2.3石灰的煅烧工艺烟气净化及余热回收
石灰锻烧的作用是为配料提供质量良好的石灰，一般依靠石灰锻烧竖炉完成。在实际工作中，石灰煅烧过程产生的烟气温度较低，佘热的利用价值并不是很大，但可用有机朗肯循环发电技术将该工艺过程产生的烟气余热转化为电能，为企业的正常运转提供电力支持。值得注意的是，石灰锻烧中的烟气余热利用要注意漏风问题，需保证其密封性，以免导致烟气中的二氧化碳浓度大幅度降低，影响碳酸化分解工序的顺利进行，进而更加科学经济的完成烟气余热回收工作。
2.4氢氧化铝焙烧工艺烟气净化及余热回收
氢氧化招焙烧的目的是除去附着水和结晶水，改变晶体构型，然后才能制取符合质量标准的氧化铝。目前我国大规模氧氧化培烧过程大多在回转窑中完成，培烧过程会产生大量的高温烟气，工作人员可将其应用于工艺生产中，例如预热、蒸发氢氧化铝的附着水。高温烟气经由此过程后会变成低温烟气，而对于低温烟气的余热回收，可利用机朗肯循环发电技术将其转化为电能再进行利用。
3.总结
近年来，金属冶炼行业的竞争形势越来越严峻，铝金属冶炼企业要想在激烈的市场竞争中占据有利地位就需解决烟气造成的环境问题和热量损失，以免其制约我国经济的稳定发展。工作人员应全面掌握烟气余热回收利用与净化原则，明确熟料烧结工艺烟气及余热回收、铝电解烟气净化及余热回收、石灰的煅烧工艺烟气及余热回收、氢氧化铝焙烧工艺烟气及余热回收等工艺要点，引进新工艺、新技术建立完善的烟气净化余热利用系统，不断优化烟气回收净化效果，提高铝冶炼企业的经济竞争力与社会竞争力。
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论文作者:梁安东1,陈正军2,黎江涛3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/22
标签：烟气论文; 余热论文; 铝冶炼论文; 工艺论文; 过程论文; 技术论文; 企业论文; 《基层建设》2018年第12期论文;