電解鋁產(chǎn)業(yè)耗能高,資源利用率低,環(huán)境污染是目前整個電解鋁生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的主要問題,由于在電解過程中,廢棄煙氣及余熱不斷增多,而目前又沒有合適的辦法進行有效的利用因此,電解鋁時怎樣有效利用煙氣及余熱成了各個企業(yè)思考的問題,將煙氣與余熱進行合理、科學的利用,不僅能夠為企業(yè)帶來的利益,而且對環(huán)境的污染也將大大降低。
1、電解鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀電解鋁顧名思義就是通過一系列電解反應得到的鋁在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,通常采用的方法是冰晶石和氧化鋁電解法,原料就是冰晶石和氧化鋁,一般來說,電解陽極是碳棒,陰極是鋁單質(zhì),在電解槽中通入強大的電流,在高溫條件下,電解槽的兩端發(fā)生復雜的電化學反應,陽級的碳素不斷消耗,從而在陰極產(chǎn)生得到的鋁。
反應方程式為:2Al2O3+3C(通電)→4Al+3CO2↑陽極:2Oˉ+C-4eˉ=CO2↑陰極:Al+3eˉ=Al一般的生產(chǎn)是用上述生產(chǎn)原理,但目前我國電解鋁產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,各種新奇,有效的電解鋁方法層出不窮,我國目前對電解鋁產(chǎn)業(yè)高度重視,在上世紀90年代工業(yè)發(fā)展的階段,有關人員提出“發(fā)展鋁”的策略方針,近年來由于高度重視,企業(yè)高速發(fā)展,我國的電解年產(chǎn)量居于世界位,各省市將鋁工業(yè)作為本地的工業(yè)經(jīng)濟支柱。
這些年來,進行現(xiàn)代化建設的同時,電解鋁行業(yè)發(fā)展趨勢穩(wěn)定增長但是即使是高速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)化建設中仍然存在不少問題,一般的工業(yè)生產(chǎn)中,資源利用率不上去,這與企業(yè)生產(chǎn)方法有關,比如在電解過程中在電解槽尾端排出的廢棄煙氣該如何利用,在生產(chǎn)鋁過程中,設備的余熱如何利用,將這些問題解決好,企業(yè)的資源利用率才能更大化,對環(huán)境的破壞才能小。
2、電解過程中煙氣處理2.1廢棄煙氣的收集電解槽的排出煙氣對環(huán)境有著較大的破壞,如果集中收集煙氣再進行后期處理,對于煙氣的利用是有效的,那么,如何進行收集成了一個問題之前很多企業(yè)在電解槽的下端加上集氣罩,在水平罩板下的出煙口進行布置,但是以現(xiàn)在情況來看,這種方法雖然比較方便快捷,但是更多的煙氣將會跑出集氣罩,繼續(xù)對環(huán)境造成污染,仍然得不到利用。
于是現(xiàn)在很多企業(yè)改進辦法,采用上部集氣的方法,且分為多道收集,這樣能在集氣罩內(nèi)均勻分布,合理利用集氣罩內(nèi)的溫差,提高煙氣的收集效率目前排煙主要利用雙管排放,控制電解槽對廢棄煙氣的排放,在生產(chǎn)過程中,煙氣經(jīng)由主排管道排到電解槽外的排煙支管道,并通過兩側的自動調(diào)節(jié)設備調(diào)節(jié)排煙量,既對排煙管道進行有效的保護,平衡管道內(nèi)壓力,也能有效收集煙氣,實現(xiàn)收集的目標。
收集系統(tǒng)采用PLC主控制器進行操作,用計算機技術進行管理、監(jiān)視,節(jié)省人力物力,實現(xiàn)收集系統(tǒng)平穩(wěn)高效的運行對收集的廢棄煙氣來說,凈化是有效的處理方式,通過一系列措施將收集到的廢棄煙氣進行凈化,不會對環(huán)境造成污染也不會對設備造成破壞,一般企業(yè)采用的是無水凈化的方式,即凈化過程中,環(huán)境干燥,由具體實施情況來看,這種凈化方式有著很好的凈化效果,能很好地利用資源。
這種方式是在收集過程中,將電解槽上部收集的氣體直接排入到凈化設備中,使用氧化鋁吸收廢棄煙氣中的污染因素,再通過除塵器將氣體和固體分開,后,直接將凈化后的氣體排入大氣中,達到凈化煙氣的目的實際檢測中,發(fā)現(xiàn)氧化鋁有著很好地效果,在排出的氣體中,污染因素大部分都被吸收,對環(huán)境不會造成很嚴重的影響。
而且在凈化之后,氧化鋁吸收的物質(zhì)繼續(xù)在電解槽中被利用,作為有效的電解質(zhì)被循環(huán)利用,沒有廢棄物和二次污染的產(chǎn)生,實現(xiàn)了資源的有效利用無水凈化也分為以下幾種方式:①傳統(tǒng)手法傳統(tǒng)凈化工藝技術是早使用的方法,特點是將氧化鋁與其他待凈化物質(zhì)放入反應裝置中,發(fā)生反應后,用布袋將氣體與固體分開。
目前只有一些小型加工企業(yè)仍然在使用,因為一方面來說該工藝沒有很好地利用廢棄資源,沒有將氧化鋁進行吸附,導致之后的大量殘留物在凈化設備中循環(huán),并不能減少對環(huán)境的危害,甚至還會將設備破壞,增大系統(tǒng)壓力,導致電解槽的電解能力減低。
②兩端手法這種方式與傳統(tǒng)方式的不同之處在于,在反應器上端三分之一處放置氟氧化鋁,用來吸附周圍煙氣中的廢棄氟化物;在反應器內(nèi)部繼續(xù)加干燥的氧化鋁,吸附上端處殘留物,反應后再通過布袋進行氣體與固體分離3、電解過程中余熱處理
(1)熱量決定電量因為整個生產(chǎn)設備的熱量使用不是穩(wěn)定的,波動性強,有的熱量定期散發(fā),有的熱量間斷散失,也就是說,具體的生產(chǎn)工藝決定著具體的余熱量,而余熱量又決定著發(fā)電量(2)余熱的腐蝕性通常來說,高溫生產(chǎn)電解鋁過程中,余熱煙氣中往往有來自外界環(huán)境的污染物、腐蝕物。
在電解槽中有各種金屬元素,各種氣體,這些都可能在高溫環(huán)境下暴露出的腐蝕性,這會對生產(chǎn)設備造成破壞,為生產(chǎn)帶來不的麻煩(3)熱源不夠清潔在生產(chǎn)過程中,余熱物質(zhì)的清潔得不到,極易對生產(chǎn)鍋爐,電解槽進行堵塞,使得生產(chǎn)設備粘結,積累灰塵。
因此,余熱處理前需要對熱源進行凈化處理,直接利用熱量因此,進行余熱發(fā)電的具體過程是,在發(fā)熱設備中通入過水,經(jīng)由熱煙氣加熱后,一部分變?yōu)闊嵴羝苯舆M入發(fā)電機中做功發(fā)電;另一部分經(jīng)過余熱設備低溫加熱后,變成過熱蒸汽進入蒸汽機低壓入口進行發(fā)電。
要注意的是,這雖然能將余熱進行有效的利用,但是在這部分中,余熱物質(zhì)的質(zhì)量比較差,低溫部分比較多,在利用過程中,因為設備的原因或自身的原因,容易造成煙氣與余熱不連續(xù)還有就是在生產(chǎn)過程中,隨著機器上的熱量不同,煙氣也不同,后生產(chǎn)的發(fā)電量也不盡相同。
進行余熱發(fā)電雖然說深受電解鋁企業(yè)的喜愛,但是目前在技術中還是存在的難點,導致一些中小型企業(yè)并沒有利用余熱進行發(fā)電技術難點就是發(fā)電設備對于將進入的熱氣的質(zhì)量要求極為嚴格,只有的熱氣才能發(fā)出的電能。
然而很多的燒結系統(tǒng)并不是穩(wěn)定,熱氣溫度不能夠在的范圍內(nèi),波動比較大,容易造成熱氣溫度的品質(zhì)不過關,后仍然導致資源的浪費,嚴重影響了設備的工作,阻礙了電解鋁企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展除此之外,發(fā)電機的工作效率也不是很高,發(fā)電機對于煙氣溫度和流量都有的要求,實際生產(chǎn)過程中,受多方面影響,發(fā)電機輸出的功率,運行的效率不夠穩(wěn)定,這也需要電解鋁企業(yè)高度重視。
4、結語我國目前電解鋁產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時也存在一些問題,而如何進行改善,解決這些問題顯得,需要各方面進行努力,提高電解鋁工作效率,對煙氣和余熱進行有效的利用,這樣我國的電解鋁產(chǎn)業(yè)才能穩(wěn)定發(fā)展,資源才能得到更大程度的利用。
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