利用除塵水、沖渣水處理煙氣中的二氧化硫

1、利用除塵水、沖渣水處理煙氣中的二氧化硫文章編號：10056629(2007)03000403 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C 我們在做中學(xué)的研究性課題調(diào)查環(huán)境污染對生物的影響時，與漣源鋼鐵集團(tuán)的環(huán)保部聯(lián)系，對廠區(qū)的污染及防治進(jìn)行了調(diào)查。在此活動中，幾個學(xué)生用pH試紙檢測沖渣水（沖洗煤燃燒后產(chǎn)生的灰渣的廢水），發(fā)現(xiàn)溶液呈堿性；在不遠(yuǎn)的地方有幾個工人在制石灰水，詢問后得知是用來凈化煙氣中的SO2；沖渣水排到污水處理廠處理后排入河流，能否利用來替代石灰水凈化酸性氧化物SO2呢？后在相關(guān)部門和老師指導(dǎo)下進(jìn)行研究，此課題在湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽中獲一等獎并在公司應(yīng)用?，F(xiàn)將此課題的主要內(nèi)容介紹

2、如下。 1實(shí)驗(yàn)設(shè)計 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)吸收兩個基本過程。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的SO2分壓，吸收過程就會進(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，增加了吸收過程的推動力，化學(xué)吸收速度比物理吸收大得多。 石灰水吸收廢氣中SO2的過程主要為： 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值對吸收速率有很大影響，提高pH值，吸收速度隨

3、之增大；當(dāng)pH提高到某一值時，吸收速度達(dá)到最大值。 吸收量取決于、的平衡常數(shù)，當(dāng)達(dá)到平衡時，石灰水所吸收的SO2是吸收的極限。對平衡有影響的因素會影響吸收量，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：亞硫酸鹽的氧化促進(jìn)SO2的吸收。Ca2+等金屬離子、pH值是影響SO2吸收量的主要因素。CO2對吸收SO2的干擾不大。 1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計 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SO2的吸收有利。 如測得兩項(xiàng)指標(biāo)與石

4、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 三種脫硫劑的對比實(shí)驗(yàn) 先后對轉(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值和鈣鎂總量的測定，連續(xù)四天，每天監(jiān)測一次，分別標(biāo)為1、2、3、4。 檢測方法：pH:GB/T6920-1987 玻璃電極法 總硬度：GB/T7477-1987 EDTA滴定法 檢測儀器：pH：pHS-25酸度計 總硬度：滴定管 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表21 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：除塵水的pH值：11.112.1，鈣和鎂總量

5、：1215mg / L。除塵水pH11，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792864mg / 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)測轉(zhuǎn)爐煉鋼廠除塵水脫硫效果會很差。 熱電廠鍋爐沖渣水與石灰水的pH值比較接近，pH11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792864mg / L ，而鍋爐沖渣水為628660mg / 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，

6、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)時都讀取安裝在煙塔上的二氧化硫測試儀上的數(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

7、）燃燒時煙氣中的二氧化硫。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，脫硫后二氧化硫濃度（707 947）低于國家排放標(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)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。整個試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期基本相符，說明脫硫劑中的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

8、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，脫硫率相同。證明沖渣水中的其它物質(zhì)沒有干擾脫硫，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?0%。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)行成本過高而停用的SO2凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，按中硫煤計算，熱電廠兩座燃煤鍋爐每年減少二氧化硫排放2200t。 4 收獲與體會 （1）本課題從立項(xiàng)到結(jié)題，歷經(jīng)半年多的時間，上百次的試驗(yàn)，查閱大量資料，聯(lián)系多家部門，學(xué)生

9、克服了許多困難。在此過程中，學(xué)生鍛煉了意志、擴(kuò)大了眼界、培養(yǎng)了科學(xué)研究的興趣和耐心。通過接觸生產(chǎn)實(shí)際，體會工人和技術(shù)人員的勞動，培養(yǎng)了愛勞動、關(guān)心身邊事物、理論聯(lián)系實(shí)際的美好情感。當(dāng)學(xué)生看到自己的學(xué)習(xí)和勞動能為公司解決難題時，那種興奮和教育作用是課堂教學(xué)達(dá)不到的。 （2）積極挖掘教育資源，做好研究性課題。大部分學(xué)生和教師都感到課題不好找，課題資源缺乏，走出校園、走向社會，多開展一些社會實(shí)踐、調(diào)研活動，充分利用學(xué)校周圍的教育資源來做好研究性課題。本課題是學(xué)生看到廠里冒出濃煙并經(jīng)常聽到一些環(huán)境污染的知識后，結(jié)合課堂教學(xué)、在學(xué)生好奇心和興趣的驅(qū)使下，利用我校為廠子校的有利條件來開展的課題研究。 （3）課題研究、解決實(shí)際問題往往不是單靠哪一門課程，而是要多科目甚至要和校外技術(shù)人員合作、要利用學(xué)校和校外的設(shè)備。環(huán)保問題在中學(xué)的生物、化學(xué)、物理等學(xué)科中都有涉及，每一門課程的老師如能通曉其它課程的一些知識，則更能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、找到靈感、找到課題