利用除塵水、沖渣水處理煙氣中的二氧化硫
1實驗設計
1.1實驗原理
石灰水和除塵沖渣水脫硫包括物理吸收和化學吸收兩個基本過程。其中SO2溶解于液體并不發(fā)生顯著的化學反應的吸收過程，稱為物理吸收。物理吸收的程度，取決于氣——液平衡，只要氣相中SO2的分壓大于氣液相呈平衡時的SO2分壓，吸收過程就會進行。SO2與吸收液的組分發(fā)生化學反應則稱為化學吸收；瘜W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：
SO2(l)+Ca(OH)2→CaSO3+H2O
吸收速度由物理吸收速度和化學反應速度決定。SO2與Ca(OH)2反應極快，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，吸收速度隨之增大；當pH提高到某一值時，吸收速度達到最大值。
吸收量取決于①、②的平衡常數，當達到平衡時，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，很多反應與SO2吸收有關。主要反應如下：
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綜合上述反應可得出處理SO2的一般性結論：①亞硫酸鹽的氧化促進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對吸收SO2的干擾不大。
1.2實驗設計
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。所以先在實驗室測定除塵水、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。
如測得兩項指標與石灰水接近，則進一步把除塵水、沖渣水打入洗滌凈化系統進行調試實驗，比較分析三種液體凈化SO2的數據，得出能否用除塵水、沖渣水代替石灰水的結論。
2實驗數據及分析
2.1三種脫硫劑的對比實驗
先后對轉爐煉鋼除塵廢水（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）進行了pH值和鈣鎂總量的測定，連續(xù)三天，每天監(jiān)測一次，分別標為1、2、3。
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檢測方法：
①pH:GB/T6920-1987玻璃電極法
②總硬度：GB/T7477-1987EDTA滴定法
檢測儀器：
①pH：pHS-25酸度計
②總硬度：滴定管
實驗數據見表2－1
實驗數據表明：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，能滿足旋流塔板濕法煙氣脫硫除塵設備的要求，但由于轉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，遠遠低于石灰水792~864mg/L的要求，煙氣中的二氧化硫與鈣鎂總量反應的機率很低，因此，預測轉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，pH≥11滿足旋流塔板濕法煙氣脫硫除塵設備的要求。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實驗
我們用灑水車將轉爐煉鋼除塵水、熱電廠鍋爐沖渣水運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行脫硫實驗。每次試驗時都讀取安裝在煙塔上的二氧化硫測試儀上的數據，分析脫硫前后二氧化硫濃度的變化。
三類實驗的數據見表2-2。
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數據表明：用不同的脫硫劑、同樣的設備和數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）燃燒時煙氣中的二氧化硫。轉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，脫硫后的最低濃度為2392，遠高于國家規(guī)定的排放標準（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）低于國家排放標準。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低于國家排放標準。整個試驗結果與預期基本相符，說明脫硫劑中的pH值和鈣鎂總量是決定脫硫效果的關鍵因素。
3結論和建議
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，脫硫率相同。證明沖渣水中的其它物質沒有干擾脫硫，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。可降低凈化成本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，運行成本降低34%。這樣能使目前因運行成本過高而停用的SO2凈化設備運轉，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。
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