煤矸石磚中二氧化硫污染及控制技術(shù)

煤矸石磚中二氧化硫污染及控制技術(shù)摘要：綜述了煤矸石制轉(zhuǎn)的趨向和煤矸石制磚二氧化硫廢氣的各種治理方法，結(jié)合我廠的設(shè)備針對(duì)性地分析了脫硫的方案和具體情況。關(guān)鍵字：煤矸石二氧化硫煙氣脫硫1、 二氧化硫的簡(jiǎn)介及磚瓦行業(yè)的趨向據(jù)有關(guān)資料記載,磚瓦行業(yè)應(yīng)對(duì)因排放SO2而引起的酸雨污染負(fù)有40%的責(zé)任。目前，我國(guó)因SO2污染所引起的酸雨區(qū)面積不斷擴(kuò)大，年平均降水pH值低于5.6的地區(qū)已占國(guó)土面積的40%左右，硫沉降量超臨界負(fù)荷的面積占國(guó)土面積的21.9%。隨著我國(guó)對(duì)粘土實(shí)心磚限時(shí)禁用政策的實(shí)施，各地利用煤砰石、頁(yè)巖等工業(yè)廢渣替代粘土生產(chǎn)燒結(jié)空心磚的建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，項(xiàng)目也越來(lái)越大。并且，行業(yè)中大部分使用劣質(zhì)煤或煤砰石，熱值低，原料用量大，含硫量也比普通鍋爐用煤高，產(chǎn)生的SO2量也大。2009年山西蘭花伯方煤礦墻體材料有限公司擬建年產(chǎn)6000萬(wàn)塊煤砰石燒結(jié)磚項(xiàng)目，由于近年來(lái)晉城市環(huán)保局大力實(shí)施環(huán)境防治治理的措施，推進(jìn)工業(yè)企業(yè)全面達(dá)標(biāo)，2008年底前凡未建成污染防治設(shè)施，不能實(shí)現(xiàn)污染物排放全面達(dá)標(biāo)的工業(yè)企業(yè)，不論規(guī)模大小，不論所有制性質(zhì)，按照省政府189令一律關(guān)閉，所以，擬建磚廠如需正常投產(chǎn)使用其廢氣治理設(shè)備是必不可少的。2、 煤矸石的化學(xué)成分以及硫含量的處理方法煤砰石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，洗煤廠的洗砰、煤炭生產(chǎn)中的手選砰、半煤巷和巖巷掘進(jìn)中排出的煤和巖石以及和煤砰石一起堆放的煤系之外的白砰等的混合物。煤砰石發(fā)熱量一般為500?1000卡/克,其無(wú)機(jī)成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物和某些稀有金屬。其化學(xué)成分組成的百分率：SiO2為52?65；AlQ為16?36；FeQ為2.28?14.63;CaO為0.42?2.32;MgO為0.44?2.41;TiO為0.90?4;PO為0.007?0.24;KO+NaO為1.45?3.9；VO為0.008?0.03。2 25 2 2 25磚瓦行業(yè)SO2污染的控制技術(shù)可分為三類：燃燒前脫硫，燃燒中脫硫和燃燒后脫硫(即煙氣脫硫FGD)。燃燒前脫硫主要采用洗煤，型煤固硫等技術(shù)，降低煤種的硫份，而制磚行業(yè)一般采用煤砰石或頁(yè)巖等工業(yè)廢渣進(jìn)行制磚，再處理難度大。而在培燒中加入石灰等固硫劑，在原料燃燒過程中脫硫，就更不可行，因?yàn)闊Y(jié)磚中對(duì)CaO含量有嚴(yán)格的限制。因而，對(duì)SO2污染的控制最為有效，最為成熟，應(yīng)用最廣泛的是煙氣脫硫技術(shù)。 2煙氣脫硫是目前國(guó)內(nèi)外研究得最多，煙氣脫硫的方法，大致分為二類：一類叫濕法，即采用液體吸收劑如水或堿溶液等洗滌以除去二氧化硫：另一類叫干法，即采用粉體或粒狀吸收劑，吸附劑或催化劑以除去二氧化硫。3、 我廠脫硫設(shè)備安裝的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求我磚廠窯爐形式為隧道窯，數(shù)量為一條，制磚主要原料為煤砰石，眾所周知煤砰石的含硫量普遍偏高，煤砰石含硫量在2%左右，其燃燒后產(chǎn)生的煙氣中SO2濃度可達(dá)到3200mg/m3以上。根據(jù)以上的分析，煙氣排放中SO2排放不可以滿足《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9079-1996)850mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，更達(dá)不到晉城市環(huán)保局批復(fù)的總量控制要求24t/a。如果按照總量控制的要求計(jì)算，那么SO2排放的濃度是46mg/m3，因此焙燒窯煙氣出口必須安裝脫硫裝置。針對(duì)我廠的申報(bào)資料和承建公司的經(jīng)驗(yàn)，承建公司采用的是“一套旋流板塔濕法脫硫除塵裝置”對(duì)焙燒窯排放的煙氣進(jìn)行脫硫，脫硫工藝采用雙堿法(Na2CO3-Ca(OH)2)，該技術(shù)相對(duì)成熟可靠，脫硫效率可以達(dá)到95%以上，經(jīng)處理凈化后SO排放量約為23.29t/a，可保證達(dá)標(biāo)排放和滿足總量控制要2求。我廠的脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)和排放要求：排放要求序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)備注1需處理窯爐煙氣量100000m3/h2煤矸石含硫量2.0%3窯爐出口煙氣溫度<120°C估計(jì)值4初始so2濃度3200mg/m35年運(yùn)行時(shí)間7200h設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱設(shè)計(jì)參數(shù)1窯爐煙氣量100000m3/h3so2排放濃度46mg/Nm35脫硫效率95%6林格曼黑度W1級(jí)7脫硫除塵塔系統(tǒng)阻力<1000Pa注：林格曼圖是用來(lái)衡量煙氣黑度級(jí)別的，共有6級(jí)，從0至5級(jí)。在白色的底上用黑色的小方格表示，白色面積為100%時(shí)為0級(jí)，當(dāng)黑色面積為20%時(shí)為1級(jí)，黑色面積為40%為2級(jí)，依次類推，60%為3級(jí)，80%為4級(jí)，100%為5級(jí)4、脫硫工藝及相關(guān)簡(jiǎn)介我廠的脫硫設(shè)備是采用北京華都興源環(huán)保工程有限公司設(shè)計(jì)的HTL型高效脫硫除塵設(shè)備。該設(shè)備的脫硫能力主要是通過化學(xué)機(jī)理實(shí)現(xiàn)的。在煙氣與布置在旋流板上方的液霧充分接觸的過程中，煙氣被降溫，SO2與吸收液發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，SO2被傳質(zhì)吸收，達(dá)到95%以上的脫硫效率。4.1、脫硫劑的選擇我廠的脫硫設(shè)備中的脫硫劑采用雙堿法(NaCO-Ca(OH))脫硫。鈉鈣雙堿法(NaCO-Ca(OH))TOC\o"1-5"\h\z2 3 2 2 3 2是在石灰法基礎(chǔ)上結(jié)合鈉堿法，利用鈉鹽易溶于水，在旋流板塔內(nèi)部采用鈉堿吸收SO2，吸收后的脫硫液在再生池內(nèi)利用廉價(jià)的石灰進(jìn)行再生，從而使得鈉離子循環(huán)吸收利用。 2該工藝綜合石灰法和鈉堿法的特點(diǎn)，解決了石灰法的塔內(nèi)易結(jié)垢的問題，又具備鈉堿法吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)。其基本化學(xué)原理可分為脫硫過程和再生過程兩部分：脫硫過程：NaCO+SO—NaSO+COf (1)2 3 2 2 3 22NaOH+SO2—NaSO+HO (2)232NaSO+SO+HO—NaHSO (3)以上三式吸收液堿度不同而異，(1)式為啟動(dòng)反應(yīng)，堿性較高時(shí)(PH>7)；(2)式為主要的反應(yīng):堿性到中性甚至酸性時(shí)(5<PH<7)則按(3)式發(fā)生反應(yīng)。再生過程(石灰乳再生)：2NaHSO+Ca(OH)—NaSO+CaSO-1/2HO(4)3 2 2 3 3 2NaSO+Ca(OH)+1/2HO—2NaOH+CaSO-1/2HOI(5)23 2 2 3 2在石灰漿液(石灰達(dá)到過飽和狀況)中，NaHSO3很快跟Ca(OH)2反應(yīng)從而釋放出Na+,SO3跟Ca2+反應(yīng)，反應(yīng)生成的CaSO3以半水化合物形式慢慢沉淀下拉而使Na+得到再生?？梢姡琋aaSO’只是一種啟動(dòng)堿，啟動(dòng)后實(shí)際消耗的是石灰，理論上不消耗純堿(只是清渣時(shí)會(huì)帶出一些，因而有少量的損耗，不用計(jì)算純堿的運(yùn)行費(fèi)用)。脫硫產(chǎn)物為亞硫酸鈣或硫酸鈣(氧化后)，脫硫產(chǎn)物與灰渣混合從池底清出后作為生成原料重新用于制磚。4.2、鈉堿的制備Na2CO3溶液只是脫硫系統(tǒng)中的啟動(dòng)堿，只需在脫硫循環(huán)水第一次運(yùn)行時(shí)才投入，在以后的運(yùn)行中只有灰渣帶出的一部分水分中含有Na+，使其濃度減小，這時(shí)才會(huì)補(bǔ)充加入鈉堿，鈉堿投入鈉堿池中，與沉淀池中的上清液進(jìn)行充分融合，脫硫循環(huán)液通過水泵送入脫硫塔內(nèi)參與脫硫反應(yīng)。2脫硫循環(huán)液中Na+是循環(huán)利用的，但是Ca2+是不斷消耗的，它與溶液中的SO§結(jié)合產(chǎn)生沉淀物，使其濃度變小，所以石灰漿液是要持續(xù)補(bǔ)充的。石灰加入石灰乳制備罐中，通過攪拌裝置使其完全溶解，然后加入石灰池中，與塔體底部流出的循環(huán)液混合發(fā)生反應(yīng)，置換出Na+循環(huán)利用。4.3、PH控制值的系統(tǒng)脫硫循環(huán)液中的PH值根據(jù)運(yùn)行情況由人工定期檢測(cè)，如果測(cè)得PH值偏低，則需人工向循環(huán)池中加入適量的脫硫劑，進(jìn)入循環(huán)池的脫硫劑通過攪拌器得到其充分溶解，使脫硫循環(huán)液的PH升高到所需范圍內(nèi)，然后再由脫硫循環(huán)泵輸送至塔體脫硫。5、 脫硫技術(shù)實(shí)踐的幾點(diǎn)體會(huì)5.1脫硫技術(shù)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的系統(tǒng)工程脫硫是一項(xiàng)多學(xué)科的技術(shù)，它涉及到機(jī)械學(xué)，熱力學(xué),流體力學(xué)，反應(yīng)化學(xué),建筑學(xué),材料學(xué)等學(xué)科.脫硫是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它包括脫硫設(shè)備，脫硫工藝，脫硫運(yùn)行管理三個(gè)子系統(tǒng).因此,對(duì)一項(xiàng)脫硫除塵技術(shù)要采用科學(xué)的態(tài)度，樹立系統(tǒng)的觀念，運(yùn)用價(jià)值工程原理，綜合評(píng)判其性能價(jià)格比.5.2脫硫系統(tǒng)是在使用中不斷完善的脫硫是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，產(chǎn)量不同，技術(shù)，工藝路線相同，但因窯爐結(jié)構(gòu)形式，燃燒狀況,煙氣工況，原料含硫量，過氧空氣系數(shù)，脫硫劑質(zhì)量，水質(zhì)，水量,氣候及使用管理等條件的不同，運(yùn)行效果各不相同。隨著時(shí)間的流逝設(shè)備也會(huì)凸顯出諸多問題，如：設(shè)備的腐蝕、脫硫劑的更換等等，都需要進(jìn)一步的完善。5.3脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)行管理需要領(lǐng)導(dǎo)重視任何一項(xiàng)工作離開了領(lǐng)導(dǎo)的重視都很難做好，脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行需要一個(gè)科學(xué)的管理程序，更離不開領(lǐng)導(dǎo)的重視。從運(yùn)行管理好的用戶經(jīng)驗(yàn)看，都是領(lǐng)導(dǎo)親自抓這項(xiàng)工作。在此，我們也真誠(chéng)地希望，主要領(lǐng)導(dǎo)要重視脫硫工作，變被動(dòng)為主動(dòng)，要像重視制磚設(shè)備運(yùn)行一樣來(lái)重視脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，要像關(guān)注經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)和生產(chǎn)成本一樣關(guān)注脫硫工作。6、 結(jié)語(yǔ)本文中，我結(jié)合近二年從事煙氣脫硫工作經(jīng)驗(yàn)，談了自己對(duì)本行業(yè)煙氣脫硫情況的一些體會(huì)和教訓(xùn)，并簡(jiǎn)單地介紹了我廠的脫硫經(jīng)驗(yàn)和工作，鑒于磚瓦行業(yè)的特殊性，我也希望上級(jí)主管部門對(duì)進(jìn)行了煙氣脫硫的磚瓦企業(yè)進(jìn)行一些支持和激勵(lì)，讓真正的脫硫技術(shù)在磚瓦行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，為祖國(guó)的藍(lán)天貢獻(xiàn)自己的力量。參考文獻(xiàn)［1］ 董勇等濰坊簡(jiǎn)易排煙脫硫設(shè)備［J］環(huán)境工程1997,15325-29［2］ 盧來(lái)印等北京德衡環(huán)保脫硫設(shè)備［J］環(huán)境工程2005,15325-29［3］ 許年云等北京華都興源環(huán)保脫硫設(shè)備［4］ 徐永生雙堿法煙氣脫硫技術(shù)新進(jìn)展［J］城市環(huán)境與城市生態(tài)，1997,4（2）：45-48［5］ 余穎等低濃度二氧化硫廢氣脫硫研究［J］環(huán)境化學(xué)，1990,96；1-6［6］ 陳理，國(guó)外煙氣脫硫脫銷技術(shù)開發(fā)近況3］化工環(huán)保，1997,173；145-150［7］ 陳理脫除煙氣中SO2和NOX的新技術(shù)3］化工環(huán)保，1997,176；