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陶瓷廠干燥窯廢氣脫硫除塵工藝探討

所屬欄目:化學論文 發布日期:2010-11-05 08:54 熱度:

  [摘要]本文論述了陶瓷廠廢氣脫硫除塵工藝,并對其做了改進措施,對其經濟、技術參數方面做了分析,結果表明對當地的陶瓷企業廢氣治理具有很好的現實意義。
  [關鍵詞]廢氣;陶瓷;脫硫除塵;改進
  廣東省清遠市今年來工業迅速發展,以清城區源潭鎮為例,該鎮近年來共引進了幾十家陶瓷生產企業,創造了巨大的經濟效益,但同時也給環境保護帶來了很大的壓力,尤其在空氣質量方面,陶瓷廠干燥窯爐排放的廢氣治理工作顯得極為迫切。本文以廣東清遠蒙娜麗莎建陶有限公司干燥窯爐廢氣為研究背景,該公司位于廣東省清遠市清城區源潭鎮,主要生產各種規格的拋光磚及玻化磚。
  1廢氣設計規模及原始設計參數
  玻化磚與拋光磚燒成的過程中,窯爐會產生大量的廢氣,設計廢氣量為105000m3/h,入口廢氣含塵濃度為3500mg/Nm3。
  2廢氣排放標準
  廢氣經治理后達到《工業爐窯大氣污染物排放限值》GB9078-1996的二級排放標準,煙塵及SO2留有余量,以便達到日趨嚴格的總量控制要求。
  表1.jpg
  
  3常規脫硫機理及存在問題
  簡單地說,煙氣中SO2的脫除過程是分兩部完成的[5]:
  第一步,氣液傳質和水合過程,即煙氣中SO2分子與水接觸時,溶解在水中,并與水分子水合為亞硫酸:
  第二步,H2SO3與溶解在水中的堿性脫硫劑作用,生成亞硫酸鹽。例如,若用石灰乳作脫硫劑時,它與H2SO3反應生成半水亞硫酸鈣沉淀:
  合并(1)、(2)式,得到石灰濕法脫硫的總反應式為:
  石灰乳脫硫過程生成的亞硫酸鈣和硫酸鈣在水中的溶解度很小,極易達到過飽和而結晶出來,在器壁上形成垢層,嚴重時將使設備、管道堵塞而無法運行下去。這是石灰法脫硫存在的最大問題,因此本方案不采用石灰乳直接脫硫。
  4優化后脫硫及防垢機理
  為解決石灰濕法脫硫中存在的結垢問題,我們選用鈣-鈣雙堿脫硫法,該法的脫硫及防垢機理如下[3]:
  當脫硫循環池內的亞硫酸鈣(第一鈣)懸浮液用循環泵輸送到脫硫塔內的XP型塔板上與煙氣接觸時,煙氣中的SO2與亞硫酸鈣發生脫硫反應(4):
  反應(4)生成的Ca(HSO3)2是亞硫酸的酸式鹽,在水中的溶解度較大,因而不在塔內結垢。
  當脫硫劑從脫硫塔返回脫硫循環池后,反應(4)生成的Ca(HSO3)2與新加入的石灰乳(Ca(OH)2,第二鈣)發生反應,再生出CaSO3•1/2H2O供循環脫硫使用,池內反應為:
  Ca(HSO3)2+Ca(OH)2=2CaSO3•1/2H2O+3/2H2O(5)
  綜上所述,我們發明的亞硫酸鈣懸浮液脫硫的實質是,用亞硫酸鈣懸浮液在脫硫塔內脫除SO2并生成溶解度很大的亞硫酸氫鈣,因而脫硫塔不結垢;塔外循環池內用石灰乳與亞硫酸氫鈣反應,再生出塔內脫硫所需的亞硫酸鈣。在這里,循環池實際上是一個反應器。
  5優化后工藝流程
  廢氣處理工藝流程如下圖所示。
  干燥窯爐廢氣→引風機→煙道→濕法脫硫塔→煙道→煙囪排放
  ↓上清液
  亞硫酸鈣漿液→沉淀池→人工清除亞硫酸鈣
  ↓(用戶選擇)
  氧化→濃縮→過濾→石膏(二水硫酸鈣)
  圖1工藝流程圖
  6工藝流程說明
  根據總工藝流程,整個脫硫可分為六大系統:廢氣除塵系統、廢氣脫硫系統、石灰乳制備系統、脫硫產物后處理系統、自控、電控系統及公用工程系統。主要流程如下:
  (1)廢氣氣路:干燥窯爐――引風機――煙道――均氣室——脫硫部件-—除霧器—―煙道――煙囪。
  (2)脫硫水路:布水器——脫硫部件——脫硫循環池——脫硫循環泵——布水器;
  (3)石灰乳水路:石灰粉料倉――螺旋加灰機――石灰乳池――石灰乳泵(根據測定的pH值反饋控制送漿量)——脫硫循環池。石灰乳池用水由回用過濾水提供。
  (4)脫硫產物后處理(用戶自行選擇):脫硫循環池――亞硫酸鈣輸送泵――氧化池――石膏漿液輸送泵――濃縮池――真空過濾機――石膏成品(含水≤10%)――裝車外運。過濾和濃縮后濾液回用,小部分廢水經絮凝沉淀后排出。氧化用空氣由羅茨風機提供。
  7主要構筑物尺寸及經濟技術參數
  表2.jpg
  
  
  8運行結果及監測數據
  該套設施自2009年6月運行以來,運轉穩定,處理后的廢氣達到了《工業窯爐大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)二級新建標準排放濃度限值的要求,廢氣監測結果見表3。
  表3監測結果
  表3.jpg 
  
  9結論
  該套處理設施自投入使用以來,運行穩定,處理效果好,總結后有以下優點:
  9.1噴淋過后的漿液經過氧化、濃縮后可以制成石膏,既可以消除二次污染,又可以增加經濟效益,
  9.2濕法脫硫塔為機械加工,可事先制作,節省建設工期;
  9.3與傳統的濕法脫硫相比,解決了管道、噴淋頭堵塞的問題;
  9.4整套工藝系統機電一體化程度高,使用時操作簡便,勞動強度較低。
  鑒于清遠市源潭鎮陶瓷企業眾多,生產陶瓷的過程中產生大量的廢氣,對當地的空氣質量造成了很大壓力,該套設施自2009年6月份投入運行以來,運轉穩定,處理后的廢氣達到了《工業窯爐大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)二級新建標準排放濃度限值的要求,甚至超過了排放標準,對當地的陶瓷企業廢氣治理具有很好的現實指導意義。
  [參考文獻]
  [1]宋學周.廢水廢氣固體廢物專項治理與綜合利用實務全書.北京:中國科學技術出版社,2003
  [2]吳澤安.旋流板塔及其在廢氣處理中的應用[J].環境工程,2004,19
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  [4]譚亞軍、朱聯錫.旋流板塔在堿性黑液煙氣脫硫中的應用[J].環境工程,2003,8
  [5]李圍潮、袁孝競.煙氣脫硫技術的現狀與發展[J].石油化工設計,1996,02
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  [7]何運昭、劉林、羅衛玲.二氧化硫廢氣的治理方法[J].化工環保,2001年01期
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文章標題:陶瓷廠干燥窯廢氣脫硫除塵工藝探討

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