一种电解铝含氟烟气净化系统的制作方法

本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种电解铝含氟烟气净化系统。

背景技术：

氟化物是炼铝行业最主要的也是最严重的污染物，主要来源于铝电解时所消耗的氟化铝(alf3)和冰晶石(na3alf6)，每生产1t铝大约需要消耗40～50kg含氟化盐，约有50%的氟随电解烟气排出。主要化学反应式如下：

2alf3+3h2o+2c=2al+6hf+co2+co

2na3alf6+3h2o=a12o3+6hf+6naf

na3alf6+2h2o=naa1o2+4hf+2naf

5na3alf6=2(naf)3·3alf3+2alf3

在电解铝生成过程中，氟化铝和冰晶石在高温状态下变成熔融状的电解质，电解质中的氟化物与空气中的h2o反应生成了hf和naf等氟化物，从电解槽中挥发出来，并最终随电解烟气逸出而造成污染。

电解过程中，会产生含有氟、硫和一定的气溶胶成分的烟气，这种烟气中颗粒粒度细、黏性强、腐蚀性强，易附着在除尘设备上，烟气中的氟对收尘设备的腐蚀特别大，收尘设备使用周期短。常规的干法、湿法对该含氟烟气进行治理，无法达到高效净化烟气的效果，很难实现达到《铝工业污染物排放标准》（gb25465-2010）规定的排放限值。

为此，研发一种能够解决上述问题的电解铝含氟烟气净化系统是非常必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电解铝含氟烟气净化系统。

本实用新型的目的是这样实现的，包括湍动混合塔、涡旋分离塔2，所述湍动混合塔的顶部排烟口通过导烟管道与涡旋分离塔的顶部进烟口连接，所述湍动混合塔的下部侧面通过回尘管道与涡旋分离塔底部排尘口连接，所述湍动混合塔的底部进烟口与进烟管连接，进烟管设有碱性物料喷粉器，所述湍动混合塔内的下部设有烟气分布板，湍动混合塔内的中部设有碱液喷射装置，所述涡旋分离塔内的顶部设有滤袋，所述滤袋与净烟排放管连接，且净烟排放管的排烟端位于涡旋分离塔之外，所述涡旋分离塔底部设有粗尘收集斗。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型根据烟气中含有气溶胶的特性，通过在进烟管中喷入ca(oh)2粉末，与含氟烟气发生反应：ca(oh)2+2hf=caf2+2h2o，对烟气中的氟化物起到中和作用，因烟尘粒度细、水份低，从而更好地包裹烟气中的含氟物料，有效增大烟尘的粒径；烟尘和碱性物料经烟气分布板均匀喷入湍动混合塔内，使烟气在湍动混合塔内循环沸腾，并不断地与碱液喷射装置喷出的碱液反应、包裹，喷射的碱液进一步中和烟尘的同时加速了烟尘的包裹，保证了烟尘粒度的增大效果，同时有效避免了气溶胶对设备的粘附，延长了设备使用寿命；净化后的烟气从净化烟气管道排出，烟气达到环保要求；烟尘向涡旋分离塔底部旋流降落，在降落过程中，细粒烟尘随气流经回尘管道返回湍动混合塔，实现细尘的循环处理；粗尘经锁风卸料阀进入粗尘收集斗中收集；本实用新型系统能够有效降低烟尘颗粒物以及含氟量，对电解铝含氟烟气除氟率高达95%以上，具有氟去除率高的优点，有效解决了现有含氟烟气处理设备净化效率低，易堵塞等问题；

2、本实用新型的碱性物料喷粉器的多个烟气通道结构不仅起到了分散烟气的效果，使烟气被均匀喷洒碱性粉末，而且在喷粉头的作用下带动转筒转动，配合止挡块之间的碰撞，使得转筒制动，碰撞时使得烟气通道内壁粘的碱性粉末以及烟尘被震落，防止粘附，延长设备使用寿命；

3、本实用新型烟气分布板不仅有效分散了烟气，而且对烟气与碱性物料和碱液的充分混合提供了保证；烟气分布板上气孔以及喷头的设计有效控制了湍动混合塔内气体的流向，为气流的湍流提供了保证，使烟气在湍动混合塔能形成流化床，不仅延长了烟气在湍动混合塔内停留时间，还进一步强化了烟气在湍动混合塔内的湍动效果，保证了烟气在湍动混合塔内被充分中和、包裹，保证了烟气处理效果；

4、涡旋分离塔底部沉插段与导流挡板组成的烟尘u形流道结构处，使烟气流向发生改变，流速也随之得以降低，这种流速的降低和流向的改变，更有利与较大粒度烟尘的垂直下落并被粗尘收集斗收集，有效避免了过大粒径烟尘进入湍动混合塔并不断循环，进而避免了湍动混合塔中因存在粒径过大烟尘而影响湍动效果。

附图说明

图1为本实用新型系统的结构示意图；

图2为碱性物料喷粉器的结构示意图；

图3为图2中不包括环形滑槽的结构示意图；

图4为环形环槽的结构示意图；

图5为烟气分布板不包括喷头的俯视结构示意图；

图6为烟气分布板的侧视结构示意图；

图7为碱液喷射装置的仰视结构示意图；

图中：1-湍动混合塔，2-涡旋分离塔，3-进烟管，4-碱性物料喷粉器，4a-环形滑槽，4b-转筒，4c-隔板，4d-第一喷粉头，4e-第二喷粉头，4f-止挡块，4g-止挡块滑槽，4h-滑轨，4i-烟气通道，4j-进粉口，5-烟气分布板，5a-气孔，5b-喷头，6-碱液喷射装置，6a-环形管体，6b-喷液头，7-滤袋，8-净烟排放管，9-粗尘收集斗，10-锁风卸料阀，11-导流挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。

如附图1~图7所示本实用新型包括湍动混合塔1、涡旋分离塔2，所述湍动混合塔1的顶部排烟口通过导烟管道与涡旋分离塔2的顶部进烟口连接，所述湍动混合塔1的下部侧面通过回尘管道与涡旋分离塔2底部排尘口连接，所述湍动混合塔1的底部进烟口与进烟管3连接，进烟管3设有碱性物料喷粉器4，所述湍动混合塔1内的下部设有烟气分布板5，湍动混合塔1内的中部设有碱液喷射装置6，所述涡旋分离塔2内的顶部设有滤袋7，所述滤袋7与净烟排放管8连接，且净烟排放管8的排烟端位于涡旋分离塔2之外，所述涡旋分离塔2底部设有粗尘收集斗9。

优选地，所述碱性物料喷粉器4包括环形滑槽4a、转筒4b、隔板4c、第一喷粉头4d、第二喷粉头4e、止挡块4f，所述环形滑槽4a设于进烟管3内壁，所述环形滑槽4a内还设有止挡块滑槽4g，所述转筒4b外壁设有与环形滑槽4a滑动配合的滑轨4h，所述隔板4c设于转筒4b内，将转筒4b内划分成若干个体积相等的烟气通道4i，每个烟气通道4i的对应的隔板4c上分别设有第一喷粉头4d、第二喷粉头4e，且不同烟气通道4i的第一喷粉头4d之间按顺时针方向依次布设，不同烟气通道4i的第二喷粉头4e之间按逆时针方向依次布设，所述第一喷粉头4d、第二喷粉头4e均设有电磁阀，所述隔板4c内部为粉末通过的空腔结构，所述隔板4c端部为进粉口4j，所述止挡块4f分别固设于止挡块滑槽4g内以及滑轨4h上，所述进粉口4j通过软管与进烟管3外的压力给粉管连接，所述碱性物料喷粉器4喷出的粉末为ca(oh)2粉末。

优选地，所述隔板4c迎烟端呈棱状。

优选地，所述烟气分布板5为圆形板，烟气分布板5上设有若干个气孔5a，气孔5a之间是以烟气分布板5圆心为中心，呈环形阵列样式排列，组成气孔环，所述气孔环有多个，气孔环均是以烟气分布板5烟气分布板5圆心为中心，由烟气分布板5中心向边缘依次布设，不同气孔环的气孔5a的数量相等，两相邻气孔环的气孔5a之间均一一对应，所述气孔5a分别设有喷头5b，每一气孔环的喷头5b均呈向外倾斜状，且喷头5b的朝向与湍动混合塔1的内壁相对应。

优选地，所述气孔环中，同一气孔环的气孔大小相同，从烟气分布板5的圆心开始，不同气孔环的气孔5a的大小依次递增。

优选地，所述喷头5b的喷射方向与烟气分布板5之间的夹角角度为30~65°。

优选地，所述碱液喷射装置6包括环形管体6a，环形管体6a底部布设有若干个喷液头6b，两相邻喷液头6b之间的间距相等，环形管体6a侧面与供液管连接，所述碱液喷射装置6喷出的液体为质量浓度为5~15%的ca(oh)2溶液。

优选地，所述粗尘收集斗9与涡旋分离塔2底部之间还设置有锁风卸料阀10。

优选地，所述涡旋分离塔2内的底部排尘口与回尘管道连接处为沉插段，沉插段内顶部竖直设置有导流挡板11，沉插段以及导流挡板11之间组成烟尘u形流道结构，使回流烟尘由排尘口，经过导流挡板底部，进入回尘管道。

优选地，所述滤袋7为金属滤袋。

本实用新型的工作原理和工作过程：从电解槽出来的电解铝含氟烟气沿进烟管3流动，经过碱性物料喷粉器4时，被隔板4c的棱状迎烟端分成几部分，分别进入烟气通道4i中；第一喷粉头4d工作，第二喷粉头4e停止，第一喷粉头4d喷出的ca(oh)2粉末与烟气初步混合，实现烟气的调质反应，同时，在不同烟气通道4i的第一喷粉头4d喷射出的高压粉末气流的作用下，使转筒4b转动；转动过程中，滑轨4h沿着环形滑槽4a滑动，滑轨4h上的止挡块4f沿着止挡块滑槽4g滑动，至滑轨4h上的止挡块4f与止挡块滑槽4g内的止挡块4f发生碰撞，即转筒4b瞬间制动，碰撞时使得烟气通道4i内壁粘的ca(oh)2以及烟尘被震落；然后第一喷粉头4d停止，第二喷粉头4e工作，使高压粉末气流带动转筒4b反向转动，至止挡块4f之间再次发生碰撞，使得烟气通道4i内壁粘的ca(oh)2以及烟尘再次被震落；并不断重复上述碰撞过程；

烟气经进烟管3进入烟气分布板5，使烟气混合物从喷头5b喷出，起到引导烟气混合物流向的作用，使烟气在湍动混合塔1内呈旋流状态；烟气中的氟、ca(oh)2以及烟尘的混合物在气流作用下沿着湍动混合塔1不断上升，经碱液喷射装置6呈环状排布的喷液头6b喷出的雾化ca(oh)2溶液均匀湿润、中和的同时，在湍动混合塔1内发生剧烈碰撞、团聚、包覆；喷射的碱液在进一步中和烟尘的同时加速了烟尘的包裹，保证了烟尘粒度的增大效果；在烟气被不断中和、包裹过程中，不仅含氟物质被中和、烟尘颗粒变大，细小、粘附性大的气溶胶也被包裹、中和，进而减弱了烟尘对设备的粘附；

烟气中的氟、微细尘以及ca(oh)2包裹形成粗粒烟尘后，经导烟管道，进入涡旋分离塔2内，在涡旋气流的作用下粗粒烟尘优先沉降，烟气经滤袋7过滤后，从净烟排放管8排出；粗粒烟尘经锁风卸料阀10进入粗尘收集斗9中，而细粒烟尘随气流经回尘管道，返回湍动混合塔1内，再次处理；

涡旋分离塔2底部沉插段设置有导流挡板11，烟尘在涡旋分离塔2下落过程，在烟尘u形流道结构处使烟气流向发生改变，流速也随之得以降低，这种流速的降低和流向的改变，更有利与较大粒度烟尘的垂直下落并被粗尘收集斗9收集，有效避免了过大粒径烟尘进入湍动混合塔1并不断循环，进而避免了湍动混合塔1中因存在粒径过大烟尘而影响湍动效果。