工業(yè)防毒技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、硫化氫燃燒一吸收凈化工藝工業(yè)毒技術(shù)課程設(shè)計(jì)前言3第一章氧化鋁廠(chǎng)簡(jiǎn)介31.1國(guó)內(nèi)外鋁工業(yè)簡(jiǎn)況31.2氧化鋁生產(chǎn)工藝技術(shù)41.2.1氧化鋁工藝特點(diǎn)41.2.2工藝過(guò)程描述41.2.3氧化鋁生產(chǎn)流程圖71.3廢氣污染81.3.1硫化氫的來(lái)源81.3.2含硫廢氣狀況9第二章硫化氫燃燒吸收凈化可行性研究92.1硫化氫燃燒甲吸收凈化原理92.1.1硫化氫的燃燒92.1.2燃燒產(chǎn)物用赤泥廢堿液處理112.2赤泥附液吸收凈化二氧化硫?qū)嶒?yàn)112.2.1概述112.2.2結(jié)論12第三章硫化氫燃燒一吸收凈化工藝123.1硫化氫燃燒一吸收凈化工藝流程選擇123.1.1流程選擇和對(duì)設(shè)備的基本要求123.1.2硫化氫燃燒

2、一吸收凈化工藝流程133.2流程說(shuō)明163.2.1高濃度硫化氫凈化16第四章硫化氫燃燒-吸收凈化實(shí)施結(jié)果194.1監(jiān)測(cè)方法194.1.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)194.1.2監(jiān)測(cè)因子及分析方法19第五章結(jié)論及建議205.1結(jié)論205.2建議2022前言中國(guó)長(zhǎng)城鋁業(yè)公司氧化鋁廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生濃度較高的硫化氫廢氣,如直接排放會(huì)對(duì)周邊環(huán)境及廠(chǎng)區(qū)工人造成惡劣影響。該公司因此委托本課題組對(duì)廢氣進(jìn)行凈化處理。的處理有回收法和燃燒法。本文針對(duì)該公司實(shí)際情況,綜合考慮治理技術(shù)的可行性及經(jīng)濟(jì)性,在實(shí)驗(yàn)實(shí)研究的基礎(chǔ)上為該廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了投資少、運(yùn)行費(fèi)用極低的燃燒法。氧化鋁廠(chǎng)的含廢氣,經(jīng)過(guò)燃燒爐燃燒將其轉(zhuǎn)化成 ,其轉(zhuǎn)化率接近100%燃

3、燒過(guò)程熱量可自求平衡,經(jīng)燃燒后的高溫氣體經(jīng)換熱器冷卻,再用文丘里式噴射吸收器和脫硫空塔進(jìn)行兩級(jí)串聯(lián)吸收,所用吸收液是該廠(chǎng)赤泥附液(廢堿液),由于氧化鋁生產(chǎn)處于一個(gè)堿性的大環(huán)境中,生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量的廢堿液,如赤泥洗滌過(guò)程中產(chǎn)生含堿量較高的赤泥附液,為廢堿液吸收凈化酸性廢氣提供了一條可行的途徑。工程運(yùn)行結(jié)果表明吸收效率)98%,當(dāng)濃度低于0.5%時(shí)直接用赤泥附液吸收,吸收效率達(dá)88%。排氣濃度達(dá)到大氣污染物綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB16927-19%)和惡臭污染物排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB14554-93)的要求。第一章氧化鋁廠(chǎng)簡(jiǎn)介1.1國(guó)內(nèi)外鋁工業(yè)簡(jiǎn)況目前全世界的原鋁總產(chǎn)量約為2400萬(wàn)噸,僅次于鋼鐵,居各

4、種有色金屬之一首位?？偣灿?5個(gè)產(chǎn)鋁國(guó)家各地區(qū),其中主要是美國(guó)、俄羅斯、加拿大、中國(guó)和澳大利亞等國(guó)。中國(guó)2005的原鋁產(chǎn)量為900萬(wàn)噸,居世界第一位鋁工業(yè)需要原料氧化鋁、冰晶石和碳素電極。1噸鋁約需用2噸氧化鋁,33kg氟化鹽,0.5噸炭素陽(yáng)極。鋁電解用電量甚大,1噸鋁需要直流電能13000-15000kwh。電費(fèi)占鋁生產(chǎn)成本的20%-40%,鋁工業(yè)需要大量而廉價(jià)的電能,首先是水電,其次是煤和天然氣的熱電以及核電。由于鋁土礦石中含氧化鋁較高,可以明顯降低礦石的消耗量,國(guó)外生產(chǎn)1噸鋁,須消耗2-3噸鋁土礦,我國(guó)僅需1-2噸。這就意味著,與國(guó)外相比,我國(guó)生產(chǎn)1噸鋁所消耗,可節(jié)省鋁土礦石20%-25

5、%,相應(yīng)拓展了我國(guó)鋁工業(yè)的應(yīng)用前景。澳大利亞采用拜耳法處理當(dāng)?shù)氐娜X石鋁土礦,比較經(jīng)濟(jì)。中國(guó)生產(chǎn)氧化鋁,因受礦石品種與品位的限制,主要為高鋁.高硅底鐵的一水硬鋁石,主要采用燒結(jié)法聯(lián)合法兩種方法,燒結(jié)法在我國(guó)已應(yīng)用40余年,聯(lián)合法已達(dá)30余年,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),新建的廣西平果鋁廠(chǎng)用拜耳法處理當(dāng)?shù)氐娜X石型鋁土礦。1.2氧化鋁生產(chǎn)工藝技術(shù)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氧化鋁生產(chǎn)用原燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);確定了動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)要求、生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)及技術(shù)條件。1.2.1氧化鋁工藝特點(diǎn)氧化鋁生產(chǎn)采用我公司獨(dú)創(chuàng)的適合我國(guó)侶土礦資源特點(diǎn)的、在世界上獨(dú)樹(shù)一幟的混合聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁工藝。拜耳法系統(tǒng)處理高品位鋁土礦,燒

6、結(jié)法系統(tǒng)處理低品位鋁土礦和拜耳法赤泥?；炻?lián)法是在原設(shè)計(jì)串聯(lián)法的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)改造形成的具有中國(guó)特色的氧化鋁生產(chǎn)方法,它能充分發(fā)揮拜耳法和燒結(jié)法各自的優(yōu)勢(shì)。目前拜耳、燒結(jié)產(chǎn)量比約為70%:30%。拜耳法流程以鋁土礦溶出和分解兩個(gè)主體工序形成拜耳循環(huán)體系。燒結(jié)法流程以生料加煤、非飽和配方、低苛性比溶出、一次脫硅和燒結(jié)法精液補(bǔ)充拜耳法堿耗為特點(diǎn),碳分氫氧化鋁全部做中分晶種,成品氧化鋁一級(jí)品率高。拜耳法生產(chǎn)流程中引進(jìn)了管道化溶出裝置、平盤(pán)過(guò)濾機(jī)、氧化鋁氣態(tài)懸浮焙燒爐等國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和裝備。燒結(jié)法生產(chǎn)流程中,自主研制開(kāi)發(fā)的絮凝沉降工藝技術(shù)、間接加熱連續(xù)脫硅工藝、熟料窯計(jì)算機(jī)集中控制技術(shù)等在生產(chǎn)中

7、發(fā)揮了重要的作用。新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和新材料的應(yīng)用,極大地提高了氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)裝備水平和自動(dòng)化控制水平,獲得了好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)已形成了具有先進(jìn)水平且能經(jīng)濟(jì)的處理一水硬鋁石的混聯(lián)法生產(chǎn)工藝。1.2.2工藝過(guò)程描述進(jìn)廠(chǎng)的高鋁礦石、普鋁礦石、石灰石、焦碳在原礦槽分區(qū)卸車(chē)堆放。純堿在堿粉倉(cāng)卸車(chē)堆放。高鋁礦石和普鋁礦石經(jīng)兩段圓錐破碎后送入碎礦堆場(chǎng)分區(qū)堆放。石灰石經(jīng)回轉(zhuǎn)篩篩分后,篩上大塊石灰石和焦碳按一定比例送入石灰爐進(jìn)行鍛燒,篩下碎石灰石經(jīng)一級(jí)圓錐破碎后送往碎礦堆場(chǎng)分區(qū)堆放。燒制的石灰一部分送去拜耳壓煮溶出配料,一部分化制成石灰乳,用于管道化溶出。石灰爐產(chǎn)生的二氧化碳爐氣經(jīng)洗滌塔和濕式

8、電收塵除塵后,由氣體壓縮機(jī)送至碳酸化分解工序。高鋁碎礦、石灰、種分蒸發(fā)母液按一定比例混合,經(jīng)格子磨磨制和雙螺旋分級(jí)機(jī)分級(jí)得到合格的原礦漿。原礦漿經(jīng)多級(jí)予熱提溫后進(jìn)入加熱溶出器,用高壓蒸汽直接加熱,然后進(jìn)入反應(yīng)溶出器停留(保溫)一定時(shí)間進(jìn)行溶出反應(yīng)。高鋁碎礦、混合母液(種分蒸發(fā)母液和種分母液調(diào)配而成)分別經(jīng)格子磨和管磨磨制,格子磨出料經(jīng)雙螺旋分級(jí)后與管磨出料混合,同時(shí)加入石灰乳,經(jīng)旋流器分級(jí)后得到合格原礦漿,送管道化預(yù)脫硅槽,在預(yù)脫硅槽加入預(yù)熱的種分母液,在一定的溫度和時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)脫硅,脫硅后的礦漿在高位槽加入冷種分母液,調(diào)整礦漿固含后,-用高壓隔膜泵送入礦漿換熱段(用自蒸發(fā)后礦漿做熱源)、乏汽

9、換熱段(用自蒸發(fā)乏汽做熱源)進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱后的礦漿進(jìn)入熔鹽加熱段,經(jīng)熔鹽加熱到溶出溫度后進(jìn)入礦漿停留反應(yīng)段,并保溫一定時(shí)間進(jìn)行溶出反應(yīng)。高壓溶出料漿經(jīng)35級(jí)自蒸發(fā)器閃蒸降溫;管道化溶出料漿經(jīng)8級(jí)自蒸發(fā)器閃蒸降溫。閃蒸后料漿用赤泥洗液稀釋,稀釋后的礦槳加入一定量的絮凝劑后進(jìn)入分離沉降槽進(jìn)行沉降分離,分離沉降槽溢流(一粗液)用葉濾機(jī)進(jìn)行精濾,得到合格精液,送晶種分解工序;葉濾濾餅返回一次洗滌沉降槽。分離沉降槽底流進(jìn)行四次反向洗滌,赤泥洗液去稀釋溶出礦漿,末次沉降槽底流用過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾,濾液作為赤泥洗滌的洗水返回使用,過(guò)濾機(jī)濾餅加入濕堿漿液形成堿赤泥漿送燒結(jié)法配料。堿赤泥漿、普鋁碎礦、石灰石碎礦、純

10、堿、無(wú)煙煤按比例在管磨中磨制生料漿,磨機(jī)出料經(jīng)回轉(zhuǎn)篩后送入料漿小槽,調(diào)配合格后倒入料漿大槽內(nèi)混合均勻,得到合格生料漿。生粒漿用泵從熟料窯尾噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi),燃燒煤粉從窯前噴入。生料經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)變化被燒成熟料,熟料經(jīng)冷卻、破碎后在濕磨中與調(diào)整液磨制溶出,溶出后的漿液加入絮凝劑用沉降槽進(jìn)行沉降分離。分離沉降槽底流加熱水進(jìn)行七次反向洗滌,一次洗液與碳分母液配制調(diào)整液。洗滌后赤泥(棄赤泥)加水后用泵送赤泥堆場(chǎng),赤泥大壩回水返回拜耳法沉降洗滌系統(tǒng)加熱后做洗水用。分離沉降槽溢流(二粗液)加入種分母液和拜耳法分離赤泥種子,一部分用新蒸汽直接加熱進(jìn)行中壓連續(xù)脫硅,另一部分用新蒸汽進(jìn)行間接加熱,脫硅機(jī)停留保

11、溫進(jìn)行中壓違續(xù)脫硅。脫硅后漿液進(jìn)入硅渣沉降槽沉降分離,硅渣沉降槽底流送往硅渣過(guò)濾機(jī),硅渣送往堿赤泥貯槽。溢流用葉濾機(jī)精濾,得到合格的精制液(二精液)。一部分燒結(jié)法精液在碳分槽內(nèi)通入二氧化碳?xì)膺M(jìn)行碳酸化分解,析出氫氧化鋁,氫氧化鋁漿液進(jìn)行沉降分離和過(guò)濾,所得氫氧化鋁全部加入種分槽做晶種,分離和過(guò)濾產(chǎn)生的碳分母液,一部分送去做調(diào)整液,另一部分送蒸發(fā)工序進(jìn)行濃縮,與種分蒸發(fā)結(jié)晶堿混合后送拜耳法赤泥過(guò)濾形成堿赤泥漿。拜耳法精液和另一部分燒結(jié)法精液,分別經(jīng)板式熱交換器和冷卻塔降溫混合后,送至種分分解槽內(nèi)進(jìn)行連續(xù)晶種分解,晶種加入到每組的1#和2#種分槽內(nèi)。分解后的氫氧化鋁漿液進(jìn)行過(guò)濾分離。分離出的種分母

12、液一部分送去調(diào)配脫硅前的粗液苛性比值,另一部分送蒸發(fā)進(jìn)行濃縮后,用沉降槽、過(guò)濾機(jī)分離排鹽,分離出的碳?jí)A濾餅用碳分蒸發(fā)母液與之混合后,送拜耳法赤泥過(guò)濾機(jī)沖濾餅,組成堿赤泥漿送燒結(jié)法配料。分離后的種分蒸發(fā)母液循環(huán)配料。分解所得的氫氧化鋁,大部分經(jīng)過(guò)濾后返回種分槽作晶種,另一部分作為產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)濾洗滌。氫氧化鋁洗液送拜耳法赤泥洗滌系統(tǒng),洗后氫氧化鋁一部分袋裝后即為成品氫氧化鋁;其余的大部分送懸浮焙記爐焙燒,小部分送回轉(zhuǎn)窯焙燒,焙燒后的氧化鋁產(chǎn)品經(jīng)包裝即為成品氧化鋁。我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)是以鋁土礦為原料。制取氧化鋁的生產(chǎn)方法都是采用堿法,其生產(chǎn)工藝有燒結(jié)法、拜耳法和聯(lián)合法三種。燒結(jié)法適于處理鋁硅比(氧化鋁和氧

13、化硅含量重量比)低、堿浸出性能較差的鋁礦石。拜耳法適于處理鋁硅比高的鋁礦石。聯(lián)合又可分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種流程:前者是拜耳法和燒結(jié)法兩種流程并行;后者是拜耳法提取氧化鋁后的殘?jiān)儆脽Y(jié)法處理。在串聯(lián)法中,拜耳法部分的赤泥,添加一部分鋁硅比約為4的鋁礦石以補(bǔ)充拜耳法系統(tǒng)的堿損耗,這樣便形成了具有我國(guó)特色的混聯(lián)聯(lián)合法。這種方法兼有燒結(jié)法和拜耳法兩種方法的特點(diǎn),能同時(shí)處理鋁硅比高、低兩類(lèi)不同性質(zhì)的鋁礦石。1.2.3氧化鋁生產(chǎn)流程圖圖1氧化鋁生產(chǎn)工藝圖1.3廢氣污染氧化鋁廠(chǎng)廢氣和煙塵主要來(lái)自熟料窖、焙燒窖等生產(chǎn)設(shè)備。物料破碎、篩分、運(yùn)輸?shù)燃庸み^(guò)程也散發(fā)大量粉塵,包括礦石粉、熟料粉、氧鋁粉、堿粉、煤粉和煤粉

14、灰等。據(jù)此統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)1噸氧化鋁排放各類(lèi)粉塵約30-70kg。一個(gè)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)40萬(wàn)噸的氧化鋁廠(chǎng),每小時(shí)有組織排放含塵廢氣150-250萬(wàn)。根據(jù)近年環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果,山東鋁廠(chǎng)氧化鋁廠(chǎng)粉塵排放量約占本三所在地區(qū)(南定地區(qū))總排塵量的90%;2001年河南分公司氧化鋁廠(chǎng)年排塵量15000余噸,約占工廠(chǎng)所在地區(qū)(上街區(qū))排塵量的2/3。由此可見(jiàn),氧化鋁廠(chǎng)粉塵排放量大,對(duì)其所在地區(qū)環(huán)境的影響具有舉足輕重的地位。1.3.1硫化氫的來(lái)源本項(xiàng)目中的硫化氫廢氣是來(lái)自氧化鋁廠(chǎng)的回收車(chē)間,回收車(chē)間的回收多采用的是石灰乳法,而中國(guó)鋁業(yè)河南分公司采用的是本廠(chǎng)自行研究和開(kāi)發(fā)的硫化鈉法,此法在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。采用鋁礬土礦

15、生產(chǎn)氧化鋁時(shí),無(wú)論是拜耳法礦漿的高壓溶出,或是燒結(jié)法的熟料溶出,均生成稼酸鈉形態(tài)與鋁酸鈉一道進(jìn)入溶液富集,在溶液酸化沉出后,溶液尚是強(qiáng)堿性,稼酸鈉和部分鋁酸鈉還留在母液中,該母液再通入二氧化碳?xì)膺M(jìn)行徹底酸化分解時(shí),pH值下降至9.7以下,使母液中的鋁和稼盡可能的完全沉淀出來(lái),使Al、Ga和大量的堿分開(kāi),得到富集稼的沉淀。其主要化學(xué)元素反應(yīng):(1.1)(1.2)(1.3)在溶液中生成的部分與加入的發(fā)生反應(yīng),放出。(1.4)生成的沉淀物主要有氫氧化鋁、絲鈉鋁石、絲鈉稼石和氫氧化嫁。因此,在排氣中就有大量的硫化氫,我們稱(chēng)為含硫廢氣。1.3.2含硫廢氣狀況廢氣每三天排放次,每次排放時(shí)間為12-15小時(shí)

16、、排放總量約為1330kg,排氣溫度80。在排氣過(guò)程中氣源不穩(wěn)定,硫化氫濃度波動(dòng)較大,從1%-13%。廢氣濃度隨時(shí)間的變化如圖1.1所示。圖1.1硫化氫排氣濃度隨時(shí)變化曲線(xiàn)從圖中可以看出,廢氣在初始排氣階段和結(jié)束階段濃度較低,開(kāi)始排氣的前3小時(shí)和排氣約8小時(shí)之后濃度小于4.3%硫化氫與空氣混合的爆炸極限6在排氣的約3-8小時(shí)之間濃度均大于4.3%,以下同),最高值達(dá)到13%。硫化氫的含量隨時(shí)間而變化,并且波動(dòng)較大,這就給操作帶來(lái)了一定的麻煩。第二章硫化氫燃燒吸收凈化可行性研究2.1硫化氫燃燒甲吸收凈化原理2.1.1硫化氫的燃燒燃燒凈化法是利用廢氣中某些氣體可以氧化燃燒的特性,將它們?nèi)紵?變成無(wú)

17、害的方法。目前,實(shí)用的燃燒方法有直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒三種。直接燃燒是把可燃的有害氣體當(dāng)燃料來(lái)燃燒的方法,其燃燒溫度在1100以上。熱力燃燒和催化燃燒則是利用輔助燃料燃燒所發(fā)生的熱量,把可燃有害氣氣體的溫度提高到反應(yīng)溫度,使其發(fā)生氧化分解的方法,其溫度在760-820。為了節(jié)省輔助燃料,利用催化劑使有害氣體在更低溫(300-450)下氧化分解的方法,稱(chēng)為催化燃燒。燃燒的必要條件是:1一定的可燃物濃度;2一定的氧濃度;3一定的溫度。這三個(gè)條件缺一不可,空氣中含有的可燃組分低于爆炸下限時(shí),可燃組分燃燒發(fā)出的熱量不足以加熱周?chē)旌蠚怏w達(dá)到的著火溫度,因而不能繼續(xù)燃燒,也不會(huì)引起爆炸?？諝庵泻?/p>

18、的可燃組分高于爆炸上限時(shí),由于氧氣不足,也不能引起燃燒或爆炸。即使上述二個(gè)條件達(dá)到,沒(méi)有明火或溫度不到著火點(diǎn),也不能引起燃燒或爆炸。在日常生產(chǎn)或檢修中,為了保證安全,不致引起爆炸,就應(yīng)消除上述三個(gè)條件。根據(jù)車(chē)間提供有害氣體的成份,濕氣體的熱值為476,經(jīng)計(jì)算空氣與可燃?xì)鈿怏w1:1時(shí),燃燒溫度達(dá)1150,因此,在正常情況下,該工藝采用直接燃燒的方法。可燃?xì)怏w混合物只有當(dāng)溫度達(dá)到一定值而使反應(yīng)速率驟增加時(shí),才能自動(dòng)燃燒起來(lái),變個(gè)溫度稱(chēng)為著火溫度。著火溫度是在某一具體條件下開(kāi)始正常燃燒的最低溫度。在大氣壓力下硫化氫在空氣中的著火溫度為290487。當(dāng)混合物中含有的氧和可燃組分在一定的范圍內(nèi),某一點(diǎn)被

19、燃著時(shí)發(fā)生的熱量可以繼續(xù)引燃周?chē)幕旌衔飼r(shí),這樣的混合氣體是可燃的混合氣體,其濃度范圍就是燃燒極限?？扇嫉幕旌蠚?在某一點(diǎn)著火后,轉(zhuǎn)播開(kāi)來(lái),在有控制的條件下就形成火焰,維持燃燒;在一個(gè)有限的空間內(nèi)無(wú)控制的迅速發(fā)展,則形成爆炸。因此,對(duì)于混合氣體的組分濃度來(lái)說(shuō),可燃的混合氣體是爆炸性的混合氣體,燃燒的極限范圍也就是爆炸極限濃度范圍。硫化氫在20和760毫米汞柱壓力下與空氣混合的爆炸極限范圍為:下限4.3%;上限45%(按容積)。直接燃燒即將廢氣與空氣按1:1.2-1:1.3的比例配合,直接送入燃燒爐進(jìn)行燃燒,在過(guò)量空氣下,發(fā)生如下反應(yīng):該反應(yīng)放出熱量,硫化氫低熱值:5740kj/。直接燃燒法本來(lái)

20、是工藝簡(jiǎn)單,操作方便,投資和操作費(fèi)用最低,根據(jù)車(chē)間提供的資料,硫化氫含量是隨時(shí)間而變化,這就給操作帶一定的不便。從圖中可看出,開(kāi)始1小時(shí),硫化氫濃度比較低,在低濃度下,廢氣不能穩(wěn)定燃燒,需要用輔助燃油系統(tǒng)助燃,或是先向煙囪排出,達(dá)到一定濃度后再轉(zhuǎn)入燃燒。后期也是如此。2.1.2燃燒產(chǎn)物用赤泥廢堿液處理由于二氧化硫排放量的不斷增加,不僅使大氣中二氧化硫的污染程度加重,同時(shí)已使部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的酸雨污染,有的地區(qū)降水pH值低于4.5,個(gè)別地區(qū)的最低值己達(dá)2.8。酸雨污染造成的嚴(yán)重?fù)p失,據(jù)報(bào)導(dǎo)每年己達(dá)200億元。廢氣燃燒過(guò)程中,將一種具有惡臭的有害氣體轉(zhuǎn)化為另一種具有刺激性的有害氣體,排入大氣勢(shì)必

21、造成新的污染源,這是不可取的。根據(jù)以廢治廢的原則,采用廢堿液脫硫,公司有豐富的廢堿液資源,其中:高山赤泥壩水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果如表從上表可看出,赤泥廢水含堿量較高,且穩(wěn)定,可作為廢堿液脫硫用,但可溶物較高,在脫硫吸收中和過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沉淀物,為防止堵塞,脫硫塔已采用特殊噴頭、空塔,循環(huán)槽底部應(yīng)定期清理沉淀物。2.2赤泥附液吸收凈化二氧化硫?qū)嶒?yàn)2.2.1概述堿液脫硫原理是基于易溶于水,其水溶液呈酸性的特性,再利用廢堿液的堿性,將其中和,為了避免設(shè)備管道的腐蝕,溶液始終保持微堿性,并符合污水排放標(biāo)準(zhǔn),pH控制在7-9范圍內(nèi)。二氧化硫與廢堿液中的碳酸鈉反應(yīng),最終產(chǎn)物是亞硫酸鈉和硫酸鈉,這二者產(chǎn)物在水中溶解,以

22、液體形式排出。氧化鋁赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的最大廢棄物,每生產(chǎn)一噸氧化鋁產(chǎn)出的赤泥量達(dá)0.55-0.75噸,每噸赤泥附帶3-4含堿廢液,目前國(guó)內(nèi)一般采用筑壩濕法堆存處置赤泥,該法易使大量廢堿液滲透到附近農(nóng)田,造成土壤堿化、沼澤化,污染地表地下水源。目前用于處理較為有效、簡(jiǎn)單的方法是用堿液吸收法。因此,如能將赤泥附液用于吸收處理,即能達(dá)到以廢治廢的效果。2.2.2結(jié)論廢堿液吸收反應(yīng)式如下:亞硫酸水溶液與空氣接觸逐漸被氧化成硫酸。其濃度越低氧化越快。反應(yīng)如下:硫酸與廢堿液中的碳酸鈉發(fā)生中和反應(yīng),生成硫酸鈉。當(dāng)過(guò)剩時(shí),生成亞硫酸鈉:此時(shí),pH值下降,這時(shí)吸收可能是亞硫酸鈉溶液吸收,吸收效率也下降。綜

23、上所述赤泥附液吸收凈化低濃度只需控制pH變化,即可控制吸收效率,該法具有吸收效率高、吸收量大、操作控制方便等優(yōu)點(diǎn)。吸收操作中,只要用較為靈敏手段保證pH值,保證pH值5,就能實(shí)現(xiàn)的完全吸收,促使煙氣得以徹底凈化。并且可以達(dá)到以廢治廢的目的,是氧化鋁生產(chǎn)等過(guò)程用于治理廢液、廢氣的一條有效途徑。第三章硫化氫燃燒一吸收凈化工藝3.1硫化氫燃燒一吸收凈化工藝流程選擇3.1.1流程選擇和對(duì)設(shè)備的基本要求硫化氫燃燒和吸收工藝流程和設(shè)備的確定,考慮以下原則:1硫化氫具有較高的轉(zhuǎn)化效率,的脫除基本達(dá)標(biāo);2因本裝置是間斷操作,為了節(jié)省投資,不必考慮熱量的回收;3按以廢治廢的原則,考慮利用本公司的廢堿液來(lái)脫硫。盡

24、量利用舊設(shè)備,用原分解槽代替氣柜;4操作簡(jiǎn)單方便;5保證安全運(yùn)行;6占地面積少,設(shè)備布置要緊湊,只允許在650米范圍內(nèi)布置。7投資少,見(jiàn)效快。3.1.2硫化氫燃燒一吸收凈化工藝流程分解槽出來(lái)的含硫廢氣,從頂部進(jìn)入貯槽,在此進(jìn)行汽水分離并起一定的穩(wěn)壓作用,廢氣從底部出來(lái),在出口管底部設(shè)有雙安全水封,如貯槽未及時(shí)排水,冷凝水可自動(dòng)由此排出,如槽壓力超過(guò)350mm水柱時(shí),氣體沖破水封排向噴射吸收器入口,壓力下降,起穩(wěn)壓作用。含硫廢氣用管道送入止逆水封,當(dāng)壓力超過(guò)250mm水柱時(shí),含硫氣體進(jìn)入燃燒爐的燃燒裝置,與由空氣鼓風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣混合進(jìn)行燃燒,當(dāng)含硫廢氣壓力下降至250mm水柱時(shí),燃燒爐不能進(jìn)氣,自

25、動(dòng)熄滅,防止回火,保證系統(tǒng)安全。燃燒氣在爐內(nèi)溫度約750左右,燃燒氣進(jìn)入水換熱器,將溫度降至200左右,在此溫度不能太低,防止水換熱器腐蝕。將200左右的燃燒氣進(jìn)入射流吸收器,用循環(huán)廢堿液噴射,使脫硫效率達(dá)40一50%左右,然后進(jìn)入脫硫塔,該脫硫塔為空塔,內(nèi)裝6只特殊噴頭,脫硫效率較高可達(dá)98%以上。脫硫后的燃燒氣由抽風(fēng)機(jī)抽出送入煙囪排入大氣。廢堿液經(jīng)冷卻至30左右補(bǔ)入循環(huán)槽,控制pH值,經(jīng)試驗(yàn),當(dāng)pH下降至5以下時(shí),完全失去脫硫效果,故應(yīng)控制pH為微堿性下操作,pH達(dá)7-9時(shí),由脫硫塔底排入下水道。流程如圖: 3.2流程說(shuō)明中國(guó)鋁業(yè)由于沒(méi)有對(duì)環(huán)境效益進(jìn)行綜合考慮就倉(cāng)促上馬,試運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)廢氣的

26、排放嚴(yán)重超標(biāo),對(duì)周邊環(huán)境及廠(chǎng)區(qū)工人造成惡劣影響。在此情況下該公司投資240萬(wàn)元建造脫硫工程,環(huán)保綜合治理工程。3.2.1高濃度硫化氫凈化整個(gè)工程限定在長(zhǎng)36m,寬7m的范圍內(nèi)建造。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含硫化氫廢氣,先收集到廢氣貯槽當(dāng)中。過(guò)程主要包括:(1)將原分解槽內(nèi)壁約20厘米的氧化鋁結(jié)疤清除;(2)在分解槽下部開(kāi)口,作為廢氣的出口;(3)將槽頂部的水封高度從原來(lái)的30mm水柱改為400mm水柱;(4)安裝汽水分離器。1一雙安全水封在廢氣貯槽與燃燒爐入口之間設(shè)有一雙安全水封,雙安全水封的作用是在貯槽內(nèi)壓力過(guò)大時(shí)將廢氣放空,以保證安全,水封的有效高度為350mm水柱,如貯槽壓力超過(guò)350mm水柱時(shí)

27、,氣體沖破水封排入射流吸收器,再由煙囪排放,此時(shí)壓力下降,起到穩(wěn)定作用。2-燃燒爐要凈化處理的含硫廢氣先要經(jīng)過(guò)燃燒爐的燃燒。燃燒爐是工藝的主體設(shè)備之一,作用是把一定濃度的廢氣燃燒轉(zhuǎn)化成,含的廢氣再通過(guò)后面的兩級(jí)堿液吸收脫除,達(dá)到凈化的目的。所以燃燒爐的燃燒轉(zhuǎn)化效率直接影響著整套工藝的凈化效率。在燃燒爐前設(shè)有一止逆水封,當(dāng)壓力超過(guò)250mm水柱時(shí),含硫化氫氣體進(jìn)入燃燒爐,當(dāng)含硫廢氣壓力下降至250mm水柱以下時(shí),燃燒爐不能進(jìn)氣,自動(dòng)熄滅,防止回火,保證系統(tǒng)安全。燃燒爐主要由鋼殼和爐墻組成。含廢氣從a端進(jìn)入燃燒爐,在進(jìn)入a端之前有一空氣混合頭,混合頭的作用是使廢氣與空氣充分混合,以利于燃燒。考慮燃

28、燒爐的充分保溫和一定的機(jī)械強(qiáng)度的殼體制成,鋼殼的內(nèi)表面涂有石墨粉水玻璃涂料,以防大氣腐蝕,并增強(qiáng)筑爐時(shí)膠泥與鋼殼的附著力。耐火砌體是構(gòu)成硫化氫燃燒爐的主要部分,從鋼殼往里詳細(xì)結(jié)構(gòu)為:(1)輕質(zhì)耐火混凝土,厚度958mm;(2)輕質(zhì)粘土耐火磚一層,厚度4mm;(3)高鋁磚兩層,厚度228mm;(4)砌筑完畢后,表面涂磷酸鹽。燃燒爐內(nèi)的有效尺寸為中1400mm,爐腔用高鋁磚砌筑兩道4mm厚的花磚隔墻,隔墻將爐膛分主三個(gè)燃燒區(qū),并有一定混合作用。在爐體側(cè)面的fl一份是三個(gè)二次空氣入口,燃燒過(guò)程中從fl份鼓入的空氣可提供燃燒所需氧氣。在每個(gè)二次空氣入口上方都裝有一塊鋁制0.lmm的防曝膜,防曝膜會(huì)在壓

29、力過(guò)大的情況下自動(dòng)沖開(kāi),卸掉壓力以保證爐體不受損傷,爐體頂部有Cl、q兩個(gè)溫度計(jì)接口,其中插入熱電偶溫度計(jì),從所聯(lián)接的測(cè)溫儀上可監(jiān)視爐內(nèi)溫度,熱電偶測(cè)溫上限為1300。廢氣入口旁邊是兩個(gè)中150mm視鏡,通過(guò)有機(jī)玻璃的鏡片可觀(guān)察到爐內(nèi)燃燒時(shí)的情況。視鏡可御開(kāi),作為助燃噴槍的入口。為防止?fàn)t體在高溫下的熱脹冷縮,爐體與底部的兩個(gè)支座之間只有一個(gè)焊牢,另一個(gè)可活動(dòng),這樣在發(fā)生熱脹冷縮時(shí)保證爐體不受損壞。進(jìn)入燃燒爐的含硫廢氣,若含量低寸5%則采用輕柴油作燃料輔助燃燒,若含量高于5%時(shí)則油槍停止噴射輕柴油,而是使含硫廢氣自燃,即在不加輔助燃料的情況下讓廢氣直接燃燒,這樣就節(jié)省了燃料的開(kāi)支。1-水換熱器從

30、燃燒爐出來(lái)的廢氣,溫度在800-900之間,這樣高溫的氣體直接進(jìn)入后面的管道勢(shì)必要損壞管道,因此在燃燒爐后面設(shè)計(jì)了水換熱器,該換熱器采用水蒸發(fā)換熱,經(jīng)過(guò)換熱器的水可降至20以下。2-文丘里式射流吸收器經(jīng)冷卻的燃燒氣通過(guò)后面緊接著的射流吸收器和脫硫空塔的兩級(jí)吸收,達(dá)到凈化的目的。文丘里管和噴淋塔的兩級(jí)串聯(lián)吸收凈化廢氣是一種常用的組合,可以達(dá)到較好的吸收效果。含廢氣從側(cè)面管道入口進(jìn)入,作為吸收液的堿液,由4個(gè)噴頭噴入,含塵氣體在喉口處氣速達(dá)到最大,液滴被高速氣流霧化和加速,充分的霧化是實(shí)現(xiàn)高效除塵的基本條件。為提高噴頭的使用壽命和噴射效果,噴頭分配盤(pán)和4個(gè)噴嘴用不銹鋼制成。3-脫硫空塔脫硫空塔是典

31、型的噴淋洗滌塔,高20.13米,直徑2.6米,氣流和水流采用逆流形式。廢氣由下部進(jìn)入,凈化氣從排出,在高度方向均勻處裝有六個(gè)噴頭,吸收液從六個(gè)噴頭噴射并分散。4-是布?xì)獍?它的作用是能使廢氣盡量均勻分布,提高氣液交換效率,6mm厚的布?xì)獍迳戏植贾?2個(gè)巾80的布?xì)饪?。在脫硫塔中?3的位置裝有接液板,接液板實(shí)際上將脫硫空塔分為兩級(jí)吸收,空塔上部分的逐漸長(zhǎng)大的液滴落在接液板上,經(jīng)過(guò)匯合后從板周邊的四個(gè)排水孔流下,而氣體則可以從中間的42個(gè)小孔流過(guò),接液板避免了液滴的過(guò)分長(zhǎng)大,在保證更多小液滴的情況下可提高吸收凈化效率。5-捕沫器捕沫器的結(jié)構(gòu)類(lèi)同于一個(gè)旋風(fēng)除塵器。因?yàn)榻?jīng)過(guò)噴淋塔的氣體,自身帶有大量

32、霧狀的液體,不加清除會(huì)腐蝕后面的風(fēng)機(jī)和煙囪,捕沫器的作用就是收集氣流中所含的液體,收集下來(lái)的液體通過(guò)下面與脫硫塔相聯(lián)的U形管將液體返回脫硫塔。經(jīng)過(guò)吸收凈化廢氣就可由煙囪排放。為燃燒爐的氣體燃燒提供所需空氣;兩臺(tái)循環(huán)泵,作為吸收液的赤泥附液,由循環(huán)泵分別送往噴射吸收器和脫硫空塔。3.2.2低濃度硫化氫赤泥附液直接吸收廢氣在開(kāi)始排氣的前面一段時(shí)間內(nèi)和排氣結(jié)束階段,硫化氫濃度較低,當(dāng)濃度低于0.5%,燃燒爐溫度低于70左右時(shí),為節(jié)省燃料,可將廢氣從旁路直接引向射流吸收器入口,經(jīng)過(guò)射流吸收器和噴淋塔的兩級(jí)堿液吸收由40m煙囪排放。第四章硫化氫燃燒-吸收凈化實(shí)施結(jié)果為了能夠全面了解整個(gè)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行情況

33、、處理效果,做到在今后的生產(chǎn)過(guò)程中心中有數(shù),更好的把握和調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行,對(duì)本項(xiàng)目組織進(jìn)行了三次全面的監(jiān)測(cè),以此作為判定脫硫系統(tǒng)處理效果的依據(jù)。通過(guò)對(duì)燃燒脫硫凈化系統(tǒng)的測(cè)定,獲取燃燒脫硫凈化的運(yùn)行參數(shù),對(duì)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的合理性,先進(jìn)性進(jìn)行評(píng)價(jià),明確存在的問(wèn)題,提供出生產(chǎn)過(guò)程中排放的濃度及排放量,為生產(chǎn)擴(kuò)建和操作管理提供科學(xué)依據(jù)。4.1監(jiān)測(cè)方法4.1.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)為全面了解排放及轉(zhuǎn)化吸收過(guò)程中的變化情況,分別在燃燒爐進(jìn)口設(shè)1#測(cè)點(diǎn),脫硫塔進(jìn)口設(shè)2#測(cè)點(diǎn),捕沫器出口設(shè)3#測(cè)點(diǎn),在鼓風(fēng)機(jī)出設(shè)繃測(cè)點(diǎn)。同時(shí)在六車(chē)間種分槽上設(shè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn),根據(jù)風(fēng)向在氧化鋁站臺(tái)、八車(chē)間氧化鋁皮帶設(shè)點(diǎn)測(cè)定大氣中濃度。4.1.2監(jiān)測(cè)因子及分析方法監(jiān)測(cè)因子1#,2#,3#,4#同時(shí)測(cè)風(fēng)量。同步觀(guān)測(cè)風(fēng)向,風(fēng)速,風(fēng)頻,溫度等氣象參數(shù)。測(cè)定方法：(l)硫化氫監(jiān)測(cè)分析按空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法碘量法及甲基蘭分光光度法進(jìn)行。(2)監(jiān)測(cè)分析按空氣和廢氣監(jiān)測(cè)方法碘量法進(jìn)行,并用自動(dòng)測(cè)定儀同比測(cè)定。(3)風(fēng)量測(cè)定按固定污染源排放顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法進(jìn)行。(4)監(jiān)測(cè)頻率:凈化系統(tǒng)啟動(dòng)后第二個(gè)小時(shí)開(kāi)始每隔60分鐘各測(cè)點(diǎn)采樣一次,第4個(gè)小時(shí),每隔30分鐘采一次樣,第12個(gè)小時(shí)后恢復(fù)60分鐘采樣一次,連續(xù)采樣到第12個(gè)小時(shí)為一個(gè)監(jiān)測(cè)周期。另外在周邊敏感點(diǎn)六車(chē)間分每小時(shí)采樣一次,流量1升/分,分解槽上設(shè)兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)