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冲天炉烟气的布袋除尘及脱硫处理

来源:未知 佚名 2019-09-24 浏览
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  冲天炉以废铁废钢为原料,熔化铁水加工铸造铸件的设备。在熔化铁水工序中,冲天炉使用焦炭作为燃料,焦炭的含量为:固定碳82~87%,含S 0.41%,灰份8~12%。冲天炉运行过程中产生了烟气,其主要成分是SO2,需经过治理达标后方能排放。

  冲天炉废气与锅炉烟气类似,污染物均为烟尘和二氧化硫,处理工艺按锅炉烟气的处理工艺进行选择。由于烟尘浓度较高,先经过冲天炉除尘器系统进行一级除尘后再进行脱硫处理(如图示)。

  冲天炉除尘器工作原理:冲天炉出来的高温含尘气体首先进入扰流式冷却器,是高温含尘气体得到第一次冷却,温度可下降到150~160 ℃,同时一部分粗颗粒在气体扩张、流速减慢和旋风的作用下沉降下来;然后含尘气体进入多管水冷却器,烟气得到进一步冷却,温度下降到100 ℃以下,含尘气体再进入袋式除尘器彻底除尘;经净化后的气体经风机抽至排气筒排除。袋式除尘器宜选用气箱脉冲袋式除尘器,它集分室反吹和脉冲喷吹等除尘设备的特点,增强了使用适应性,可广泛应用于冶金、铸造、水泥和制药、化工等行业的环保除尘。其烟尘排放浓度≤50 mg/Nm3,除尘效率可达99%以上。

 

  经一级除尘的飞起脱硫工艺采用双碱法烟气脱硫工艺,其脱硫反应速度快,脱硫效率高。双碱法烟气脱硫工艺是石灰石(石灰)/石膏洗涤法的变形,克服了克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点,提高了SO2去除率。所以本方案选用“双碱法”工艺。双碱法是湿法中比较重要的工艺,具有脱硫除尘效率高,投资少,占地小,运行费用低等特点,非常适合中国国情。脱硫是利用二氧化硫的特性,即酸性、溶解性、氧化性、还原性。而二氧化硫溶于水后与碱反应的速度很快不需多加考虑。一般情况下,当冲天炉产生的烟气排入脱硫器,喷入一定量碱液时,碱液的雾化质量越好、脱硫效率越高。本脱硫除尘器独特的设计能使高速运动的气流对碱液作激烈的搅拌,产生涡流内循环,重复雾化,使碱液完全雾化,液滴粒径基本在0.2mm以下,达到最佳雾化质量,液雾与SO2充分搅拌在一起,达到最佳的接触方式与接触面积,从而达到理想的脱硫效果。

  用碱性液洗涤含SO2的气体时,首先SO2与水相互反应生成亚硫酸,部分亚硫酸水解生成H-、HSO3-及少量的SO32-离子。同时水中的碱则离解成Na+和OH-离子。生成OH-离子时因下列反应而使H+离子减少:

  

SO2 H2SO3 H++ HSO3-

 

  

OH- + H+ H2O

 

  H+减少的结果是使HSO3-和SO32-离子量增加,从而使溶液中未离解的亚硫酸和物理溶解的SO2含量减少,因此继续从气体中吸收SO2。

  起初碱过剩时,SO2与碱反应生成正盐亚硫酸钠(Na2SO3)。

  2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O

  待至碱耗尽而继续从烟气中吸收SO2时,则生成酸式盐亚硫酸氢钠(NaHSO3)。

  Na2SO3 + SO2 +H2O → 2NaHSO3

  亚硫酸氢钠与碱反应又再生出正盐亚硫酸钠。

  NaHSO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O

  在运行过程中,不可避免地会发生副反应,即少量亚硫酸钠被氧化为硫酸钠(Na2SO4)。

  2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4

安徽索立德铸业   喷淋后流入沉淀池时加入Ca(OH)2,再生成NaOH和石膏等沉淀物

  Na2SO3 + Ca(OH)2 → CaSO3↓ + 2NaOH

  Na2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4↓ + 2NaOH

  亚硫酸钠的氧化率与烟气中的氧含量、烟尘杂质种类及循环液浓度、PH值高低等有关。

  系统在正常运行时,脱硫操作是在吸收—再生中循环进行,由此可见,循环液是由Na2SO4--- Na2SO3--- NaHSO3组成的溶液体系,溶液中的Na2SO3与NaHSO3的浓度和比例是影响吸收率的关健因素。其中有脱硫能力的成份是Na2SO3。在不断吸收SO2生成NaHSO3过程中,表现为循环液PH值逐渐下降,循环液面上的二氧化硫分压PSO2逐渐升高,脱硫能力逐渐降低。为了恢复循环液的吸收能力,必须再生Na2SO3。为此,按需要的碱量投入PH调节槽,调节循环液的PH值,即可再生出Na2SO3。

安徽索立德铸业   当循环液中的Na2SO3全部变为NaHSO3,继续吸收SO2时,不可能再起化学反应,此时仅因SO2对该溶液的溶解度关系而溶解于溶液中并达到饱和,循环液PH值急剧下降,循环液面上的二氧化硫分压PSO2急剧升高,吸收过程无法进行。因此,循环液的PH值必须控制。Na2SO3、NaHSO3和Na2SO4在水中的溶解度随温度变化而变化,除NaHSO3随温度升高而增加外,其余两种都是在40℃时溶解度最大,然后随着温度的升高而减少。通常,循环液的温度可升至60~65℃。当循环液浓度较高时,NaHSO3在循环液的温度下处于不饱和状态,而当投入Ca(OH)2再生NaOH时,由于CaSO3溶解度较少,达到饱和并结晶析出,从而使水平中的SO32-浓度下降,达到循环水再吸收SO2的效果。但是因为分压问题,还是需要定时换水,保持循环水喷淋脱硫除尘的效果。

  吸收了SO2、SO3和NO2的碱液在塔外混合池中用第二碱石灰或石灰石再生NaOH,生成的CaSO3和部分CaSO4在池内沉淀,上清液返回吸收系统循环使用。

  最后,冲天炉的废气经处理后可对外排放,达到《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)标准,烟尘排放浓度≤30mg/m3,林格曼黑度1级,二氧化硫排放浓度≤900mg/m3,氮氧化物排放浓度≤400mg/m3。

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