1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)原理

石灰水和除塵沖渣水脫硫包括物理吸收和化學(xué)吸收兩個(gè)基本過(guò)程。其中SO₂溶解于液體并不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)的吸收過(guò)程，稱為物理吸收。物理吸收的程度，取決于氣——液平衡，只要?dú)庀嘀蠸O₂的分壓大于氣液相呈平衡時(shí)的SO₂分壓，吸收過(guò)程就會(huì)進(jìn)行。SO₂與吸收液的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)則稱為化學(xué)吸收�；瘜W(xué)吸收有效地降低了溶液表面SO₂的分壓，增加了吸收過(guò)程的推動(dòng)力，化學(xué)吸收速度比物理吸收大得多。

石灰水吸收廢氣中SO₂的過(guò)程主要為：

SO₂(l)+Ca(OH)₂→CaSO₃+H₂O

吸收速度由物理吸收速度和化學(xué)反應(yīng)速度決定。SO₂與Ca(OH)₂反應(yīng)極快，總速率主要取決于前者。溶液pH值對(duì)吸收速率有很大影響，提高pH值，吸收速度隨之增大；當(dāng)pH提高到某一值時(shí)，吸收速度達(dá)到最大值。

吸收量取決于①、②的平衡常數(shù)，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，石灰水所吸收的SO₂是吸收的極限。對(duì)平衡有影響的因素會(huì)影響吸收量，很多反應(yīng)與SO₂吸收有關(guān)。主要反應(yīng)如下：

綜合上述反應(yīng)可得出處理SO₂的一般性結(jié)論：①亞硫酸鹽的氧化促進(jìn)SO₂的吸收。②Ca²⁺等金屬離子、pH值是影響SO₂吸收量的主要因素。③CO₂對(duì)吸收SO₂的干擾不大。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

除塵水、沖渣水能否代替石灰水凈化SO₂，主要取決于其中的Ca²⁺、Mg²⁺等金屬離子總量和pH值。所以先在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定除塵水、沖渣水的上述值。除塵水、沖渣水中鎂的含量，如比石灰水高，則對(duì)SO₂的吸收有利。

如測(cè)得兩項(xiàng)指標(biāo)與石灰水接近，則進(jìn)一步把除塵水、沖渣水打入洗滌凈化系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，比較分析三種液體凈化SO₂的數(shù)據(jù)，得出能否用除塵水、沖渣水代替石灰水的結(jié)論。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

2.1三種脫硫劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

先后對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼除塵廢水（沉淀后）、熱電廠鍋爐沖渣水與石灰水（按用于脫硫的濃度0.35%配制）進(jìn)行了pH值和鈣鎂總量的測(cè)定，連續(xù)三天，每天監(jiān)測(cè)一次，分別標(biāo)為1、2、3。

檢測(cè)方法：

①pH:GB/T6920-1987玻璃電極法

②總硬度：GB/T7477-1987EDTA滴定法

檢測(cè)儀器：

①pH：pHS-25酸度計(jì)

②總硬度：滴定管

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2－1

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：除塵水的pH值：11.1~12.1，鈣和鎂總量：12~15mg/L。除塵水pH≥11，與石灰水相當(dāng)，能滿足旋流塔板濕法煙氣脫硫除塵設(shè)備的要求，但由于轉(zhuǎn)爐煉鋼除塵水加入了一定量的阻垢劑，鈣鎂離子及其衍生物被阻垢劑掩蔽，鈣鎂總量≤15mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石灰水792~864mg/L的要求，煙氣中的二氧化硫與鈣鎂總量反應(yīng)的機(jī)率很低，因此，預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)爐煉鋼廠除塵水脫硫效果會(huì)很差。

熱電廠鍋爐沖渣水與石灰水的pH值比較接近，pH≥11滿足旋流塔板濕法煙氣脫硫除塵設(shè)備的要求。但是，鈣鎂總量：石灰水792~864mg/L，而鍋爐沖渣水為628~660mg/L，低于石灰水近四分之一。原因是煤中含有一定量的碳酸鈣，燃燒后生成氧化鈣，經(jīng)循環(huán)水沖洗至平流池，水渣沉降后流入清水池。清水池中的水含有氫氧化鈣等堿。預(yù)測(cè)熱電廠鍋爐沖渣水有較好的脫硫效果,但脫硫率比石灰水低。

2.2三種脫硫劑的脫硫?qū)嶒?yàn)

我們用灑水車將轉(zhuǎn)爐煉鋼除塵水、熱電廠鍋爐沖渣水運(yùn)至熱電廠石灰乳化池，分別用除塵水、沖渣水、沖渣水中加入純石灰脫硫時(shí)石灰用量的四分之一代替石灰水進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)。每次試驗(yàn)時(shí)都讀取安裝在煙塔上的二氧化硫測(cè)試儀上的數(shù)據(jù)，分析脫硫前后二氧化硫濃度的變化。

三類實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-2。

數(shù)據(jù)表明：用不同的脫硫劑、同樣的設(shè)備和數(shù)量處理熱電廠燃煤鍋爐高硫煤（脫硫前SO₂濃度大于5000）、中硫煤（脫硫前SO₂濃度在5000至3000之間）、低硫煤（脫硫前SO₂濃度小于3000）燃燒時(shí)煙氣中的二氧化硫。轉(zhuǎn)爐煉鋼廠除塵水脫硫效果很差，平均脫硫效率20%左右，用中硫煤試驗(yàn)，脫硫后的最低濃度為2392，遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)（1200mg/m3）。熱電廠燃煤鍋爐沖渣水脫硫效果較為理想，脫硫率為71.5-75.4%，燃燒中、低硫煤時(shí)，脫硫后二氧化硫濃度（707~947）低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。在鍋爐沖渣水中加入純石灰用量的四分之一后，平均脫硫率88.8~90.4%，最低排放值為234，最高為624，燃燒高、中、低硫煤外排二氧化硫濃度都遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期基本相符，說(shuō)明脫硫劑中的pH值和鈣鎂總量是決定脫硫效果的關(guān)鍵因素。

3結(jié)論和建議

3.1沖渣水的pH值與石灰水持平，鈣鎂總量較石灰水低1/4，加入1/4的石灰水后、鈣鎂總量與石灰水相等時(shí)，脫硫率相同。證明沖渣水中的其它物質(zhì)沒(méi)有干擾脫硫，沖渣水能替代四分之三的石灰水。

3.2用沖渣水脫硫，可采用兩種方案。一是直接使用燃煤鍋爐沖渣水處理鍋爐煙氣中的二氧化硫，不加任何輔助脫硫劑�？山档蛢艋杀�80%。二是在沖渣水中加四分之一的石灰水，脫硫率與石灰水相當(dāng)，運(yùn)行成本降低34%。這樣能使目前因運(yùn)行成本過(guò)高而停用的SO₂凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，按中硫煤計(jì)算，熱電廠兩座燃煤鍋爐每年減少二氧化硫排放2200t。
 

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