作者：王小芳
内蒙古大唐国际呼和浩特铝电有限责任公司
摘要：本文简要介绍通过对炭素焙烧烟气净化设备进行优化，提高冷却塔降温效果，减缓高压空气对布袋的影响进而提高布袋使用寿命，降低生产成本，确保烟气排放达标。
关键词：烟气净化；冷却塔；布袋；烟气环保达标
1引言
大唐国际再生资源公司炭素分厂设计产能为6万吨/年预焙阳极，现厂内为36室阳极焙烧炉，产能6000t/a；焙烧炉产生的烟气经焙烧烟气净化设备的降温，焦油的吸附，布袋除尘器的过滤等措施，降低烟气中的粉尘、S的含量，使烟气达到环保要求。其中净化主要设备为冷却塔、电捕焦油器、布袋除尘器、VIR反应器，引风机、烟囱及若干烟道管道组成。
2焙烧烟气净化系统生产工艺及设备简介
在引风机的吸力作用下，将来自焙烧炉的含尘、含氟、含焦油等有害物质的烟气经过烟道进入冷却塔，经过冷却降温后进入电捕焦油器。经电捕焦油器将粉尘、焦油过滤，过滤后的气体进入反应器，在反应器中与氧化铝发生反应、吸附。吸附后的含氟氧化铝、粉尘与其它含有有害物质的烟气进入布袋收尘器中，通过布袋的过滤作用，把氧化铝、粉尘及其它有害物质收集起来后排出，过滤后的烟气通过引风机排入大气。
3进行技术优化的必要性
以某公司素分厂为例焙烧烟气净化系统主要设备为冷却塔、电捕焦油器、袋式除尘器风机等。
冷却塔主要作用对焙烧炉烟气进行降温处理。在降温过程中使烟气中的一部分焦油冷却成固溶态，经冷却塔底部排除；不但可降低烟气温度避免烟气温度过高直接灼烫除尘器布袋，降低布袋使用寿命，同时还可以防止高温烟气进入净化设备引起火灾。冷却塔为圆柱型(LQT-4*28 喷淋冷却塔φ4500*25，喷淋喷嘴ZDW-5-6B，铠装铂热电阻WZP-221)，烟气是高进低出状态，原喷嘴围绕冷却塔呈圆周安装，共计6组。喷枪水平安装喷射冷却水呈扇形，喷枪在工作过程容易被烟气中冷凝后的焦油堵塞，造成喷枪出力低，降温效果低；为保证烟气温度达到净化设备使用标准，喷淋泵需要不间断工作，喷出大量的冷却水，致使冷却塔长期排水，出现严重的水资源浪费，同时每周检修人员需要对喷嘴进行清理，工作量较大。未优化前冷却塔前冷却塔出口温度由于喷嘴堵塞及冷却水覆盖面积等原因造成冷却塔出口温度波动范围较大，且温度保持在92-96摄氏度，详见图3-1
图3-1未优化冷却塔喷嘴前冷却塔出口温度
在风机负压的作用下，烟气高速进入除尘器内部，通过袋式除尘器正面气流分布板分散向两侧接触布袋，高压气体大面积冲击布袋导致两侧布袋经常性损坏，影响环保设备稳定运行。在未进行优化前，保证烟气环保达标袋式除尘器入口处布袋1个月需要进行更换一次。
4炭素焙烧烟气净化系统设备优化方案
4.1冷却塔优化方案
冷却塔为圆柱形，原喷枪绕圆周安装，原冷却塔喷枪共安装6套，喷射呈水平扇形覆盖烟气，喷枪喷嘴易被烟气焦油堵塞，降温效果低。见图4-1
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图4-1 优化前冷却塔
冷却塔的优化主要包括：
1、在冷却塔垂直中心处安装一套喷枪，喷嘴方向垂直向下与烟气形成顺流，避免喷嘴与烟气直接接触造成的喷嘴堵塞；减少喷嘴清理时间，降低员工工作强度。
2、选用的喷嘴喷射冷却水呈圆锥状，使喷射出的冷却水在一个扇形面积内对进入冷却塔内部烟气全覆盖，提高降温效果，避免了水资源的浪费。见图4-2
图4-2优化后冷却塔喷嘴
4.2袋式除尘器优化方案
炭素焙烧烟气净化除尘器布袋由于稀释烟气的氧化铝粉及烟气在风机负压的作用下，高速进入除尘器内部，通过正面气流分布板分散向两侧接触布袋，导致两侧布袋经常性损坏，影响环保设备稳定运行。
1、在烟气进入除尘器入口两侧加装蜂窝式气流分布板，致使烟气从蜂窝孔分散接触布袋，烟气分布板两侧的布袋达到正常使用寿命。见图4-3,4-4
2、在布袋除尘器3号料箱处增加一根压缩空气反吹管道，避免布袋除尘器检修过程四个料箱全部停运现象
图4-3优化前袋式除尘器
图4-4优化后袋式除尘器
5优化后的效果
5.1冷却塔优化后的效果
1、在冷却塔垂直中心处安装一套喷枪，喷嘴方向垂直向下与烟气形成顺流，避免喷嘴与烟气直接接触造成的喷嘴堵塞；减少喷嘴清理时间，降低员工工作强度。
2、选用的喷嘴喷射冷却水呈圆锥状，使喷射出的冷却水在一个扇形面积内对进入冷却塔内部烟气全覆盖，提高降温效果，避免了水资源的浪费。
冷却塔优化后冷却塔出口温度有了明显的控制，波动范围小，且温度控制85-90℃之间，起到了良好的作用。见图5-1
图5-1 优化后冷却塔烟气出口温度
5.2袋式除尘器优化的效果
1、在除尘器入口增加蜂窝式气流分布板，可以避免了高压烟气集中接触布袋，减少布袋破损，提高布袋使用寿命
2、在除尘器3号料箱增加压缩空气反吹管，可以使布袋除尘器料箱互为备用，避免检修时出现布袋除尘器全停现象。
5.3焙烧烟气净化设备优化后，烟气各项指标能够得到很好控制，自2016年4月炭素焙烧烟气净化除尘器加装蜂窝式挡风板后，目前使用情况良好，布袋使用周期由原来的6个月，延长至12个月。同时环保各项指标均已达标，其中氮氧化物平均值为32.7mg/m3，颗粒物平均值为11.8mg/m3，二氧化碳平均值为88.3mg/m3。自2016年4月炭素焙烧冷却塔更换喷枪喷嘴及安装位置后，降温效果良好，喷淋泵未因降温效果不良启动，减少了水资源的浪费；同时优化后喷嘴未出现堵塞现象，降低员工的工作量。
图5-2 炭素焙烧烟气排放监测图
5、改造后的经济及技术效益
5.1优化炭素焙烧烟气净化设备的经济效益：
5.1.1炭素焙烧烟气净化除尘器未增加蜂窝式挡风板时除尘布袋6个月更换一次，除尘器四个箱体，每个箱体488条布袋，布袋材质为诺梅克斯，每条布袋到厂170元，增加蜂窝式挡板后布袋使用周期延长，12个月进行更换一次，且布袋情况良好。更换布袋需要4人连续工作192小时，目前再生资源人工成本180元/8小时。
减少备件费用：488条*4个*170元=33.18万元。
减少人工成本：192小时*4人*180元/8小时=1.73元。
5.2社会效益：
5.2.1保证了焙烧炉排放烟气环保达标，减少了大气中污染物含量.
5.2.2减少了水资源的浪费，降低企业生产成本，促进了循环经济的发展。