专利名称：铝电解烟气干法聚凝静电净化技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静电分离法，特别是一种铝电解烟气干法聚凝静电净化技术。
铝电解烟气净化技术分有湿法和干法净化两种。
湿法净化技术可分为碱法和酸法，即采用烟气净化回收再生冰晶石的方法，是六七十年代通常采用的技术，该技术缺点是工艺流程复杂、投资大、生产成本高，存在二次污染，同时在北方地区存在冬季结冻的问题，故铝厂较少采用。
干法净化技术是利用电解生产所需要原料氧化铝吸收氟化氢和沥青烟，再将吸附氟化氢的氧化铝，利用袋式收尘器收集回来，并返回到电解槽使用，此方法既节约了氟化盐，又无二次污染，但由于沥青焦油粘堵滤袋，致使袋式收尘器运行阻力增大，系统能耗增加，净化效率降低，运行成本和能耗相应增加。
目前国内铝厂对铝电解的污染治理通常采用干法净化技术，多数厂家采用袋式收尘器，但是大多袋式收尘器都没有得到长期运行，一是运行一段时间就处于瘫痪状态，二是运转费用过高，增加生产成本，使净化系统无法有效运行。其根本原因是沥青烟所致和设备的运转费用太高，用于沥青烟是亚微粒子，且具有粘性，在应用袋式收尘器时，沥青烟粘堵滤袋和烟道致使系统阻力不断增大，系统风量下降，净化效率降低，随着时间的推移，粘堵现象越来越严重，最终造成烟道和滤袋的堵塞，设备处于瘫痪状态，由于袋式收尘器的工作压力较高，一般在150-250mmH2O(柱)，因此运转费用高，企业生产成本增加，在市场上没有竞争力，为了解决上述问题，我们通过大量试验研究开发出铝电解烟气干法聚凝静电净化技术。
本发明的目的是提供一种铝电解烟气干法聚凝静电净化技术。
本发明是这样实现的干法聚凝静电净化铝电解烟气技术是将电解槽烟气进行聚凝反应，使亚微粒子的沥青烟聚凝增粗，形成较大的粒子集合体，同时将其荷电。使之失去粘性，在汇总烟道上二次聚凝，然后通过文丘里反应器加入新鲜的氧化铝进行吸氟反应，最后进入静电收尘器进行气固分离，净化后的气体经风机烟囱排入大气，收集的载氟氧化铝粉通过超浓相输送技术，经过气提送至电解槽作为生产供料，使净化物料运送和生产形成闭环运行，这样不但解决电解槽的烟气污染问题，同时也从根本上解决了电解槽加料及物料回收输送时所产生二次污染，同时减少了铝电解产生过程所必须的氟化盐用量。
干法聚凝静电净化铝电解烟气技术，使静电收尘器在铝行业的应用成为可能。首先利用聚凝装置的聚凝反应使沥青烟在进入静电收尘器之前失去粘性。其次新型静电收尘器采用几种特殊结构型式，能够有效清除灰尘及表面的粉尘，既使含有少量沥青烟进入静电收尘器也能有效的清除。干法聚凝静电净化铝电解烟气技术是将电解槽产生的烟气分聚凝反应、吸氟反应和静电收尘及超浓相输送系统四个部分所组成。
聚凝反应烟尘粒子和沥青烟都是一种电介质 电介质置于电场中会出现电偶极子的效应，即在电介质中出现束缚电荷，这种现象就称为介质的极化。电介质中的原子或分子因受到外电场作用而发生位移极化或取向极化，产生附加电场。附加电场的产生又会对原子或分子中的是电荷产生作用，以致进一步改变极化的程度。这种相互作用、相互影响的过程直至达到静电平衡为止。在达到平衡时，已经极化了的电介质等效于大量电偶极子的集合，各电偶极子的电力矩大体上沿着电场方向排列。
在外电场中，烟尘粒子和沥青烟内的正负电荷受到电场力的推斥、吸引而作相对位移，尽管位移量是分子尺寸的，但相邻分子的积累效应就在尘粒两侧表面分别聚集有等量的正负束缚电荷，并在烟尘粒子内部产生沿电场方向的电偶极矩，电场对烟尘粒子的这种作用即为电极化作用。把烟尘粒子视为球形，则粒子球均匀极化后，在远处的电效应相当于在其表面的薄层内分布了一些束缚电荷，一侧为负，一侧为正，但在粒子球内部则无极化电荷分布。
在外电场中被极化的烟尘和沥青烟受到一个感应力矩的作用而沿电场方向排列；而且在非均匀的电场中，极化粒子球还受到一个指向电场强度增大的方向的感应力。两个极化了的粒子在感应力矩的作用下转向电场方向，并受到一个指向电场增大方向的感应力，则两极化粒子球将在该力的作用下凝并在一起。因为烟气中沥青烟和氧化铝粉尘的介电常数不同，粒径也不同，沥青烟的比电阻值为1013-cm以上，粒度为小于0.01μ亚微粒子，而氧化铝粉尘的比电阻值为109-cm左右，粒度为20μ左右人为将电场作用于管道内的烟气中，由于沥青烟比电阻值高带电量大在感应力矩的作用下，将沿着电场的方向排列，并凝结在一起，形成“灰珠串”的粒子集合体。使其发生物理和化学变化。在粒子团表面形成带有正负极性的离子层，同时将烟气中的氧化铝吸附在其表面，使之失去了粘性，使静电收尘器在铝电解自焙槽的烟气净化的应用成为现实。
吸氟反应氟化氢通过文丘里反应器，利用新鲜氧化铝进行吸收反应，以达到净化的目的，其原理为文丘里反应有两个物理特性，第一个也是最重要的一个特性是，它有一个一定长度的等截面物料接触喉部即喉管。一般讲，只要喉管不长到使摩擦阻力显著增加，那么在积定压降下，喉管愈长，捕集效率愈高。对圆筒形喉管来说，喉管的管长与管径之比为3∶1，是达到最佳利用风机功率所必需的最低值。文丘里反应器的第二个特点是在喉管吐出端设置能量回收段(扩张值)。此管有回收气体和洗涤气、液、沫混合物的功能。能量回收段是一渐扩张管，小端始于喉管吐出口，其截面积渐扩到经洗涤的气体能以低一30.48米/秒的速度排出为止。当低于这个速度时，紊流损失最小，如果将速度降至最低，就再也回收不了什么能量。
静电收尘工作过程1、在电晕极上施加高压直流电并产生电晕放电，使烟气发生电离生成大量的正、负离子。
2、在电晕极周围正离子失去电荷，自由电子和负离子在电场力作用下向集尘极移动，当含尘气流通过时，尘粒与自由电子和负离子结合，形成荷电尘粒。
3、荷电尘粒逐渐向集尘极运行，到达集尘极之后失去电荷，成为中性而沉积在集尘极的表面并降落至收尘器底部。
4、当粘附到集尘极表面的尘粒增多到一定程度时，集尘受到影响，此时必须进行清灰，传统的清灰方式主要有干式和湿式两种。干式清灰采用机械重锤振打的方法清除极上的集灰；湿式清灰采用水铣极板上的集灰。
而静电收尘器之所以一直未能够应用于铝行业的烟气净化，是因为烟气的成份使集尘极的清灰极其困难，以至于不能够连续工作，电解槽尤其是自焙阳极电解槽产生的烟气中，沥青焦油成份比较高，由于沥青本身的粘性较大，容易粘附于收尘设备上，依靠机械振打和水洗等方式不能进行有效清灰，影响除尘效率。
聚凝装置和新型电收尘器的出现使静电收尘器在铝行业的应用成为现实。首先，利用沥青烟聚凝装置使沥青烟在进入静电收尘器之前粘性得以去除；其次，新型电收尘器采用一种独特振打及清灰机构，能够有效清除集尘极表面的集尘。即使含有部分沥青烟的集尘也可以进行彻底的清除。
超浓相输送系统工作原理是在贮仓一侧或二侧配有一条或两条水平角度为0°～0.9°的风动流槽，主要由上半槽进料室、中间浮腾板、下半槽气室组成，并一次可带有n个电解槽，工作时起动气力系统(如风机)使物料通过贮仓进入风动流槽料室，气力系统的气进入气室。通过浮腾板的作用，使得物料在料室中不断向前流动，并依次进入电解槽的小风动流槽，加入到电解槽的料箱中，每台槽都能够通过控制系统，自动停止送料。
电收尘器收集的载氟氧化铝通过气力提升机返回载氟氧化铝贮料仓。气力提升机主要由料室、浮腾床、气室、出料管、罗茨风机组成。
其原理为物料进入料室，风机的风在气室中，通过浮腾床和料室里的料混合后，产生流态化状态，不断向出料口运动，在出料口高压风作用下，喷向出料管，送到贮仓。
整个给送料及净化系统形成闭环系统，并采用微机控制，自动化水平高。该系统具有防磁、防震、抗干扰等特点。
该技术工艺流程简单、运行安全可靠、占地面积小、集气效率高、净化效果好，无二次污染，运转和维护费用低，与干法袋式净化技术相比，建设投资和运转费用低。由于采用静电收尘器，工作阻力小，一般为30～50mmH2O(柱)，净化效率高，系统运转费用仅为80元/吨铝左右，而干法袋式净化技术为360元/吨铝，是一项替代传统净化方法的新型净化技术，具有广阔的发展及应用前景。
对本发明的具体实施例由以下附图
给出。
附图给出的是本发明铝电解烟气干法聚凝静电净化技术工艺流程示意图。
下面结合净化工艺流程示意图对本发明具体实施例作进一步的说明。
实施例1见附图所示干法聚凝静电净化铝电解烟气技术是将电解槽1烟气通过聚凝装置2进行聚凝反应，使亚微粒子的沥青烟聚凝增粗，形成较大的粒子集合体，同时将其荷电，使之失去粘性，在汇总烟道上经过聚凝器3进行二次聚凝3，然后通过文丘里反应器4加入新鲜的氧化铝进行吸氟反应，产生含氟氧化铝，含氟氧化铝进入文丘里反应器5，使氟化物吸附在氧化铝上，形成二次吸氟的载氟氧化铝，静电收尘器6进行气固分离，净化后的气体经风机烟囱排入大气，收集的载氟氧化铝粉通过超浓相输送技术7，经过气提8送至电解槽1作为生产供料，使净化物料运送和生产形成闭环运行。
实施例2见附图所示干法聚凝静电净化铝电解烟气技术是将N个电解槽1烟气通过聚凝装置2进行聚凝反应，使亚微粒子的沥青烟聚凝增粗，形成较大的粒子集合体，同时将其荷电，使之失去粘性，在汇总烟道上进行二次聚凝3，新鲜氟化铝通过浓相输送系统由料厂送至于新鲜氧化铝贮仓9，贮仓9的新鲜氧化铝通过超浓相输送11送至文丘里反应器4，然后通过文丘里反应器4与管道内的烟气进行吸氟反应(第一次吸氟)，吸氟后的载氟氧化铝经过静电收尘器6进行气固分离，收集下来的载氟氧化铝通过超浓相输送技术7经气提8送至贮仓10，贮仓10的载氟氧化铝通过超浓相输送12，1/2送入N个电解槽1做为生产供料，1/2送入文丘里反应器5，文丘里反应器5的载氟氧化铝与管道中的烟气进行吸氟反应(第二次吸氟)，吸氟后的载氟氧化铝与第一次吸氟的载氟氧化铝共同进入静电收尘器6进行气固分离，净化后的气体经风机14烟囱13排入大气，收集的载氟氧化铝粉料通过超浓相输送技术7经过气提8关至贮仓10，再通过超浓粗输送12送至N个电解槽上作为生产供料，这样烟气净化物料输送整个生产形成闭环运行。
权利要求
1.一种干法聚凝静电净化铝电解烟气技术，其特征在于电解槽(1)烟气通过聚凝装置(2)进行聚凝反应，使亚微粒子的沥青烟聚凝增粗，形成较大的粒子集合体，同时将其荷电，使之失去粘性，在汇总烟道上经过聚凝装置(3)进行二次聚凝，新鲜氧化铝通过超浓相输送系统将新鲜氧化铝由料厂送至贮仓(9)，并通过超浓相输送11，将其送至文丘里反应器(4)，然后通过文丘里反应器(4)加入新鲜的氧化铝进行吸氟反应，产生含氟氧化铝，经过静电收尘器(6)进行气固分离，净化后的气体经风机(14)烟囱(13)排入大气，收集的载氟氧化铝粉通过超浓相输送技术(7)，经过气提(8)送至载氟贮(10)，并通过超浓相输送(12)分别将载氟摒化铝文丘里反应器(5)进行二次吸氟反应和送至电解槽(1)作为生产供料，使净化物料输送和生产形成闭环运行。
全文摘要
本发明属于一种静电分离法,它采用的是将电解槽烟气进行聚凝反应,使亚微粒子的沥青烟聚凝增粗,形成较大的粒子集合体,在汇总烟道上二次聚凝,然后通过文丘里反应器加入新鲜的氧化铝进行吸氟反应,最后进入静电收尘器进行气固分离,净化后的气体经风机烟囱排入大气,收集的载氟氧化铝粉通过超浓相输送技术,经过气提送至电解槽作为生产供料,使净化物料运送和生产形成关税闭环运行,这样不但解决电解槽的烟气污染问题,同时也从根本上解决了电解槽加料及物料回收输送是所产生二次污染,同时减少了铝电解生产过程所必须的氟化盐用量。
文档编号B03C3/00GK1263171SQ9911269
公开日2000年8月16日 申请日期1999年2月9日 优先权日1999年2月9日
发明者贾凤林, 张明辉, 林文帅 申请人:鞍山静电技术研究设计院