[发明专利]一种电解铝烟气脱硫一体化系统及方法

说明书

本发明公开了一种电解铝烟气脱硫一体化系统及方法，该系统包含：催化剂吸附脱硫子系统、等离子体脱硫子系统、产物收集子系统以及尾气检测子系统。其中，催化剂吸附脱硫子系统包含：管式加热炉；石英管，其设置在管式加热炉内，从其底部至顶部依次填充：耐高温支撑物、催化剂，且通入电解铝烟气或预催化气体；热电偶，其探头插置在石英管内；以及程序升温控制器，其与热电偶电连接。等离子体脱硫子系统与石英管连接，用于对电解铝烟气进行等离子脱硫；产物收集子系统用于收集催化剂脱硫的产物单质硫，和收集等离子体脱硫的产物SO₃；尾气检测子系统与产物收集子系统连接。本发明的系统及方法通过催化剂和等离子体脱硫协同作用，提高了脱硫效率。

技术领域

本发明涉及电解铝烟气治理技术，具体涉及一种电解铝烟气脱硫一体化系统及方法。

背景技术

电解铝烟气主要由N₂、O₂、CO、CO₂、SO₂组成，典型电解铝烟气组成如下：78％N₂、20.3％～20.6％O₂；0.05％～0.15％CO；0.9％～1.5％CO₂；150～380mg/m³SO₂。电解铝烟气体量巨大，SO₂浓度很低，采用传统脱硫技术净化会导致投资成本极高，企业难以承受，所以传统脱硫技术并不适用于低浓度烟气脱硫。

电解铝烟气中含有有毒且难以除去的CO，经T Feng et al.发现，可以利用烟气中的CO作为还原剂，将SO₂直接还原为硫单质，但该反应的反应温度较高，而电解铝烟气温度达不到该反应温度，需要借助催化剂才能达到可观的转化率。而要实现催化剂活化温度的降低，目前通过调控催化剂配方、选择制备方法等传统方式以试图获得低温高效的催化剂并没有取得较大突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解铝烟气脱硫一体化系统及方法，该系统及方法解决了现有催化剂脱硫效果差的问题，通过催化剂和等离子体脱硫协同，提高了脱硫效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电解铝烟气脱硫一体化系统，该系统包含：催化剂吸附脱硫子系统、等离子体脱硫子系统、产物收集子系统以及尾气检测子系统。

其中，所述的催化剂吸附脱硫子系统包含：管式加热炉；石英管，其设置在所述管式加热炉内，从其底部至顶部依次填充：耐高温支撑物、催化剂，且通入电解铝烟气或预催化气体；热电偶，其探头插置在所述的石英管内；以及程序升温控制器，其与所述热电偶电连接，用于调控所述石英管的温度。

其中，所述的等离子体脱硫子系统与所述的石英管连接，用于对经催化剂吸附脱硫子系统脱硫后的电解铝烟气进行等离子脱硫。

其中，所述的产物收集子系统用于收集所述催化剂吸附脱硫子系统生成的产物单质硫，且用于收集所述等离子体脱硫子系统生成的产物SO₃。

其中，所述的尾气检测子系统与所述产物收集子系统连接，用于检测所述产物收集子系统收集的产物。

优选地，该系统还包含：电解铝烟气模拟子系统，其与所述催化剂吸附脱硫子系统的石英管连接，用于配制预催化气体和模拟电解铝烟气。

所述的电解铝烟气模拟子系统包含：气源，其通过管道与所述石英管连接，用于提供不同气体；质量流量计，其设置在所述的管道上，用于检测所述气源的气体流量；流量显示仪，其设置在所述的管道上，与所述质量流量计电连接；以及控制面板，其设置在所述的管道上，与所述流量显示仪电连接。

其中，所述气源包含：N₂气体钢瓶、O₂气体钢瓶、CO气体钢瓶、CO₂气体钢瓶、SO₂气体钢瓶、空气钢瓶，各钢瓶通过分支管道汇流至总管道后输送至所述石英管。