一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统
阅读说明：本技术 一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统 (Flue gas treatment system based on fully-closed aluminum electrolytic cell ) 是由 张红亮 冉岭 李劼 李家琦 丁凤其 邹忠 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统,包括全密闭铝电解槽,所述全密闭铝电解槽的烟气室分为高温烟气室和低温烟气室,还包括热交换系统、两个干法脱氟系统、脱硫系统和CO2捕集系统,所述高温烟气室通过第一排烟管依次与所述热交换系统、所述干法脱氟系统、所述脱硫系统、所述CO2捕集系统连通,所述低温烟气室通过第二排烟管与另一个所述干法脱氟系统连通。该系统的全密闭铝电解槽的烟气室分为高温烟气室和低温烟气室,在实现烟气净化的同时,可以实现CO2的高效捕集。(The invention discloses a flue gas treatment system based on a fully-closed aluminum electrolysis cell, which comprises the fully-closed aluminum electrolysis cell, wherein a flue gas chamber of the fully-closed aluminum electrolysis cell is divided into a high-temperature flue gas chamber and a low-temperature flue gas chamber, and further comprises a heat exchange system, two dry defluorination systems, a desulfurization system and a CO2 capture system, wherein the high-temperature flue gas chamber is sequentially communicated with the heat exchange system, the dry defluorination systems, the desulfurization system and the CO2 capture system through a first smoke exhaust pipe, and the low-temperature flue gas chamber is communicated with the other dry defluorination system through a second smoke exhaust pipe. The flue gas chamber of the fully-closed aluminum electrolysis cell of the system is divided into a high-temperature flue gas chamber and a low-temperature flue gas chamber, and the high-efficiency capture of CO2 can be realized while the flue gas purification is realized.)
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，尤其涉及一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统。
背景技术
铝电解作为我国有色金属制造业的顶梁柱，但其在生产过程中产生大量的二氧化碳，2020年我国电解铝行业二氧化碳总排放量约为4.26亿吨，约占全社会二氧化碳净排放总量5％，每生产1吨铝产生的二氧化碳约1.5吨，无疑成为了大型二氧化碳“排放户”。因此，铝电解的碳捕集对降低铝电解生产过程的CO2排放起着至关重要的作用。铝电解CO2主要通过烟气向外排放，当前国内的烟气主要通过除氟和除硫等工段将烟气中的含氟和含硫气体去除，然后将含CO2的剩余气体排入大气中。专利CN103446868B提出用矿化的方法收集铝电解烟气中的CO2，但其需要多段式，流程较为复杂，而且由于传统的铝电解槽结构不密闭，导致大量外部空气进入烟气，使烟气中CO2浓度较低，不利于捕集。
综上，亟需对现有铝电解槽烟气处理系统进行改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统，该系统全密闭铝电解槽的烟气室分为高温烟气室和低温烟气室，在实现烟气净化的同时，可以实现CO2的高效捕集。
为此，本发明实施例提供的基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统，包括全密闭铝电解槽，所述全密闭铝电解槽的烟气室分为高温烟气室和低温烟气室，还包括热交换系统、两个干法脱氟系统、脱硫系统和CO2捕集系统；
所述高温烟气室通过第一排烟管依次与所述热交换系统、所述干法脱氟系统、所述脱硫系统、所述CO2捕集系统连通；
所述低温烟气室通过第二排烟管与另一个所述干法脱氟系统连通。
具体的，所述CO2捕集系统包括顺次连通的CO2吸收模块、吸收剂再生模块、CO2储存模块；
所述热交换系统为所述吸收剂再生模块内吸收剂再生供热，高温烟气中的CO2依次经吸收剂吸收、吸收剂再生释放后存储至所述CO2储存模块，净化后的高温烟气则通过CO2吸收模块的排烟口对外排放，再生后的吸收剂通过回流管返回至CO2吸收模块。
具体的，所述吸收剂采用乙醇胺或者NH3液。
具体的，所述全密闭铝电解槽包括槽体、罩在所述槽体上的高温烟气密闭罩以及罩在所述高温烟气密闭罩上的低温烟气密闭罩；
所述高温烟气密闭罩上设有阳极安装孔，所述全密闭铝电解槽的阳极安装在所述阳极安装孔中并插入所述槽体中的电解质中；
所述高温烟气密闭罩、槽体、阳极以及电解质之间形成有所述高温烟气室，所述高温烟气密闭罩、低温烟气密闭罩以及阳极之间形成有所述低温烟气室。
具体的，所述干法脱氟系统采用的脱氟剂为氧化铝。
具体的，所述脱硫系统采用的脱硫剂为石灰石。
具体的，所述第一排烟管上设有第一负压风机。
具体的，所述第二排烟管上设有第二负压风机。
与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：将全密闭铝电解槽的烟气室设置为高温烟气室和低温烟气室，将烟气的温度和成分浓度提升，这种设计与传统铝电解相比首先可避免大量电解槽周围空气进入烟气导致成分浓度降低，进而提高烟气的热量回收、有害气体处理和CO2捕集效率。然后将烟气余热合理利用于CO2吸收剂再生，实现烟气热量的有效回收利用，避免传统额外热量用于吸收剂再生导致的高能耗现象发生。
总之，本发明可有效提升电解槽烟气热量回收利用效率、有害气体处理效率和CO2捕集效率，利于环保，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统结构示意图；
其中：1、全密闭铝电解槽；2、热交换系统；3、干法脱氟系统；4、脱硫系统；5、CO2捕集系统；1-1、低温烟气密闭罩；1-2、高温烟气密闭罩；1-3、高温烟气；1-4、低温烟气；1-5、第一排烟管；1-6、第二排烟管；1-7、高温烟气室；1-8、低温烟气室；5-1、CO2吸收模块；5-2、吸收剂再生模块；5-3、CO2储存模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1，一种基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统，包括全密闭铝电解槽1、热交换系统2、两个干法脱氟系统3、脱硫系统4和CO2捕集系统5，全密闭铝电解槽1的烟气室分为高温烟气室1-7和低温烟气室1-8，高温烟气室1-7通过第一排烟管1-5依次与热交换系统2、其中一个干法脱氟系统3、脱硫系统4、CO2捕集系统5连通，低温烟气室1-8通过第二排烟管1-6与另一个干法脱氟系统3连通。
参见图1，具体的，CO2捕集系统5包括顺次连通的CO2吸收模块5-1、吸收剂再生模块5-2、CO2储存模块5-3，热交换系统2为吸收剂再生模块5-2内吸收剂再生供热，高温烟气1-3中的CO2依次经吸收剂吸收、吸收剂再生释放后存储至CO2储存模块5-3，净化后的高温烟气则通过CO2吸收模块5-1的排烟口对外排放，再生后的吸收剂通过回流管返回至CO2吸收模块5-1重复使用，其中，吸收剂可以采用乙醇胺或者冷冻的NH3。
参见图1，上述结构的基于全密闭铝电解槽的烟气处理系统工作过程如下：高温烟气1-3首先通过第一排烟管1-5通入热交换系统2，热交换系统2将烟气的热量回收，使烟气温度降低；然后，降低温度的烟气通入干法脱氟系统3，干法脱氟系统3主要采用氧化铝对含氟气体进行吸收；脱氟后的烟气进入脱硫系统4，通过脱硫系统4对含硫气体和残余含氟气体进行吸收，其中脱硫剂可以采用石灰石，上述两个步骤将烟气中的含氟和含硫气体除去，以避免这些气体在CO2吸收时发生副反应，降低CO2吸收效率。最后，高温烟气1-3通入CO2捕集系统5，即进入CO2吸收模块5-1，CO2与吸收塔中的吸收剂进行化合反应，反应后的液体被输送至吸收剂再生塔，净化后的气体对外排放，吸收剂再生塔主要通过加热使化合物分解为CO2和吸收剂，该热量主要来自本系统高温烟气的回收热，纯净的CO2进入CO2储存模块5-3封存，吸收剂则返回吸收模块再使用，低温烟气1-4则通过另一个干法脱氟系统3脱氟处理后直接外排。
参见图1，具体的，全密闭铝电解槽1包括槽体、罩在槽体上的高温烟气密闭罩1-2以及罩在高温烟气密闭罩1-2上的低温烟气密闭罩1-1，高温烟气密闭罩1-2上设有阳极安装孔，全密闭铝电解槽1的阳极安装在阳极安装孔中并插入槽体中的电解质中，高温烟气密闭罩1-2、槽体、阳极以及电解质之间形成有高温烟气室1-7，高温烟气密闭罩1-2、低温烟气密闭罩1-1以及阳极之间形成有低温烟气室1-8，在第一排烟管1-5和第二排烟管1-6上均设有负压风机。
本实施例中，铝电解产生的烟气被由耐高温材质制作的密闭罩进行收集，其中，高温烟气1-3收集至高温烟气室1-7，低温烟气1-4收集至低温烟气室1-8，高温烟气1-3不仅含有较高的温度有利于热回收，铝电解阳极产生的气体均集中在高温烟气，高温烟气中硫化物、氟化物和CO2的含量都比较高，有利于烟气热量的回收、有害气体的处理和CO2的捕集。高温烟气1-3和低温烟气1-4分别从两个烟气室的排烟管单独抽出，并通过控制负压风机的抽力使两个烟气室均保持一定的负压。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
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