在铝用阳极炭素生产过程中,焙烧是决定预焙阳极质量的一道重要工序,同时也是耗资最大、能耗最高、污染物排放最复杂的一道工序。
焙烧炉、多功能天车、阳极清理机、烟气净化系统是该工序的关键设备,每个设备在运行中都会排放出一定量的固体、液体和气体污染物,大部分是以含炭废料为主,本文将分上中下三部分对阳极焙烧过程污染物的产生、治理及综合利用情况进行探讨。供企业参考借鉴。
一、炭粉尘的产生和治理
1.炭粉尘的的来源
阳极焙烧产生的粉尘主要有三种:
天车载装出炉过程中从填充料中分离出来的细粉尘,通过多功能天车吸料、铺料系统除尘器收集;
熟阳极在清理解组的过程中,清理阳极表面粘结的填充料过程中产生的粉尘;
阳极焙烧烟气中包含的粉尘,料箱中的填充料经负压抽力进入火道内部混入烟气中,尤其是炉室破损严重的情况下,烟气中的粉尘含量将大大增加,对年产13万t的预焙阳极生产厂家来说,这三项每年收集到的粉尘约为400t。
2.炭粉尘的治理工艺
前两种粉尘均可通过布袋除尘器、旋风除尘器进行有效的收集处理。
沥青与粉尘混合物的流动性由混合物中粉尘的含量决定,为了减少电捕焦油器内的沥青焦油排放的困难,在喷淋冷却降温前,对烟气中的大颗粒粉尘进行预处理是必要的。
工程实践中一般采用前置预处理器减少烟气中的粉尘,预处理器采用卧式结构,烟气进入预处理器后遇到内部折流板后不断改变气流方向,烟气中的粉尘撞到折流板后落入灰斗后排出。但实际生产中仍有部分细小的粉尘进入到电捕焦油器。
3.炭粉尘的回收利用
阳极焙烧过程中,部分炭粉尘经过了高温燃烧,因此通过除尘器收集的炭粉灰分较高不适合返回阳极生产工艺重新利用,阳极焙烧过程产生的炭粉主要用于阳极钢爪保护环的生产,炭粉在炭环配料中约占70%。
二、含渣、含油废水的产生和治理
阳极焙烧过程中废水的产生主要来源于烟气的降温,为了将烟气冷却至安全合理的温度范围,通过喷水冷却120~150℃的高温烟气时,烟气中的焦油冷凝混入水中,产生含油废水。
1.废水的来源
为了捕集烟气中的焦油,或者确保干法净化系统烟气在安全范围,必须对高温烟气降温,同时沥青烟气受到水雾的调质,形成大的颗粒,进入电捕集器后易于荷电而被捕集,这个过程在冷却塔内完成,水从喷淋头喷出,在压缩空气的作用下形成水雾,高温烟气与喷成雾状的冷却水相遇,进行逆流(或并流)洗涤,烟气被冷却到80~90℃,在此过程中烟气中气态的焦油冷凝成液态的焦油滴,少量焦油及大颗粒粉尘随未完全蒸发的冷却水排到除油沉淀池中,大部分未沉降的焦油液滴及少量灰尘进入电捕焦油器中。
2.废水的处理工艺
传统的治理和利用模式是将含油含尘废水排入碳素厂综合污水处理系统,经污水处理后再实现回用,但随着焙烧炉运行时间的延长,炉况的恶化,废水中含油量和含尘量大大增加,油污和粉尘颗粒的处理给水处理系统带来了极大的困难,同时油污在地下管路的沉积,无疑给污水系统的运行带来了安全隐患。
近年来行业内开发了焙烧烟气冷却污水单独处理并综合循环利用的模式,工艺过程见下图,将喷淋后的污水汇入沉淀池,沥青烟凝成的焦油与水自然分离,漂浮于水面上,积累到一定程度可收集再掺入燃煤中作为燃料,由于污水呈酸性,因此在沉淀池内加入生石灰中和,经格筛过滤油渣,油渣可出售炭黑厂,处理后的水用泵打入喷淋冷却塔内循环利用,既减轻了厂区污水处理系统的压力,又实现了水资源的循环利用。
炭粉尘及含渣、含油废水作为阳极焙烧的产物对环境构成一定的承压,碳素企业可参考以上治理工艺将其回收利用,在承担社会环保责任的同时实现企业的降本增效。当然,除了炭粉尘及废水外,阳极在焙烧过程中还会产生沥青烟气及氟化物,关于这两种污染物的产生及治理我们在明天的连载文章中再行探讨,欢迎继续关注!