利用除尘水、冲渣水处理烟气中的二氧化硫

1、利用除尘水、冲渣水处理烟气中的二氧化硫文章编号： 10056629(2007)03 000403 中图分类号： G633.8 文献标 识码：C我们在做中学的研究性课题调查环境污染对生物的影响时，与涟源钢铁集 团的环保部联系，对厂区的污染及防治进行了调查。在此活动中，几个学生用 pH试纸检测冲渣水(冲洗煤燃烧后产生的灰渣的废水)，发现溶液呈碱性；在 不远的地方有几个工人在制石灰水，询问后得知是用来净化烟气中的SO2；冲渣水排到污水处理厂处理后排入河流，能否利用来替代石灰水净化酸性氧化物 SO2呢？后在相关部门和老师指导下进行研究，此课题在湖南省青少年科技创 新大赛中获一等奖并在公司应用。现将此课

2、题的主要内容介绍如下。1 实验设计1.1 实验原理 石灰水和除尘冲渣水脱硫包括物理吸收和化学吸收两个基本过程。其中 SO2溶解于液体并不发生显著的化学反应的吸收过程，称为物理吸收。物理吸 收的程度，取决于气液平衡，只要气相中 SO2的分压大于气液相呈平衡时 的 SO2分压，吸收过程就会进行。 SO2与吸收液的组分发生化学反应则称为化 学吸收。化学吸收有效地降低了溶液表面 SO2的分压，增加了吸收过程的推动 力，化学吸收速度比物理吸收大得多。石灰水吸收废气中 SO2的过程主要为：吸收速度由物理吸收速度和化学反应速度决定。 SO2与 Ca(OH)2反应极 快，总速率主要取决于前者。溶液 pH 值对

3、吸收速率有很大影响，提高 pH值， 吸收速度随之增大；当 pH提高到某一值时，吸收速度达到最大值。吸收量取决于、的平衡常数，当达到平衡时，石灰水所吸收的SO2是吸收的极限。对平衡有影响的因素会影响吸收量，很多反应与 SO2吸收有关。 主要反应如下：综合上述反应可得出处理 SO2的一般性结论：亚硫酸盐的氧化促进 SO2 的吸收。 Ca2+等金属离子、 pH值是影响 SO2吸收量的主要因素。 CO2对吸收 SO2的干扰不大。1.2 实验设计除尘水、冲渣水能否代替石灰水净化 SO2，主要取决于其中的 Ca2+、 Mg2+等 金属离子总量和 pH值。所以先在实验室测定除尘水、冲渣水的上述值。除尘 水、

4、冲渣水中镁的含量，如比石灰水高，则对 SO2的吸收有利。如测得两项指标与石灰水接近，则进一步把除尘水、冲渣水打入洗涤净化 系统进行调试实验，比较分析三种液体净化 SO2的数据，得出能否用除尘水、 冲渣水代替石灰水的结论。2 实验数据及分析2.1 三种脱硫剂的对比实验 先后对转炉炼钢除尘废水（沉淀后）、热电厂锅炉冲渣水与石灰水（按用 于脱硫的浓度 0.35%配制）进行了 pH值和钙镁总量的测定，连续四天，每天监 测一次，分别标为 1、2、3、4。检测方法： pH:GB/T6920-1987 玻璃电极法总硬度： GB/T7477-1987 EDTA滴定法检测仪器： pH：pHS-25 酸度计 总硬

5、度：滴定管实验数据见表 21实验数据表明：除尘水的 pH值： 11.112.1 ，钙和镁总量： 1215mg / L 。 除尘水 pH11，与石灰水相当，能满足旋流塔板湿法烟气脱硫除尘设备的要 求，但由于转炉炼钢除尘水加入了一定量的阻垢剂，钙镁离子及其衍生物被阻 垢剂掩蔽，钙镁总量 15mg /L，远远低于石灰水 792864mg / L 的要求，烟气 中的二氧化硫与钙镁总量反应的机率很低，因此，预测转炉炼钢厂除尘水脱硫 效果会很差。热电厂锅炉冲渣水与石灰水的 pH 值比较接近， pH11 满足旋流塔板湿法 烟气脱硫除尘设备的要求。但是，钙镁总量：石灰水 792864mg / L ，而锅炉 冲

6、渣水为 628660mg / L ，低于石灰水近四分之一。原因是煤中含有一定量的 碳酸钙，燃烧后生成氧化钙，经循环水冲洗至平流池，水渣沉降后流入清水 池。清水池中的水含有氢氧化钙等碱。预测热电厂锅炉冲渣水有较好的脱硫效 果, 但脱硫率比石灰水低。2.2 三种脱硫剂的脱硫实验 我们用洒水车将转炉炼钢除尘水、热电厂锅炉冲渣水运至热电厂石灰乳化 池，分别用除尘水、冲渣水、冲渣水中加入纯石灰脱硫时石灰用量的四分之一 代替石灰水进行脱硫实验。每次试验时都读取安装在烟塔上的二氧化硫测试仪 上的数据，分析脱硫前后二氧化硫浓度的变化。三类实验的数据见表 2 -2 。数据表明：用不同的脱硫剂、同样的设备和数量处

7、理热电厂燃煤锅炉高硫 煤（脱硫前 SO2浓度大于 5000）、中硫煤（脱硫前 SO2浓度在 5000 至 3000之 间）、低硫煤（脱硫前 SO2浓度小于 3000）燃烧时烟气中的二氧化硫。转炉炼 钢厂除尘水脱硫效果很差，平均脱硫效率 20%左右，用中硫煤试验，脱硫后的 最低浓度为 2392，远高于国家规定的排放标准（ 1200mg / m3）。热电厂燃煤锅 炉冲渣水脱硫效果较为理想，脱硫率为 71.5-75.4% ，燃烧中、低硫煤时，脱硫 后二氧化硫浓度（ 707 947 ）低于国家排放标准。在锅炉冲渣水中加入纯石灰 用量的四分之一后，平均脱硫率 88.8 90.4% ，最低排放值为 234

8、，最高为 624，燃烧高、中、低硫煤外排二氧化硫浓度都远低于国家排放标准。整个试验 结果与预期基本相符，说明脱硫剂中的 pH 值和钙镁总量是决定脱硫效果的关键 因素。3 结论和建议3.1 冲渣水的 pH 值与石灰水持平，钙镁总量较石灰水低 1/4 ，加入 1/4 的石灰水后、钙镁总量与石灰水相等时，脱硫率相同。证明冲渣水中的其它物 质没有干扰脱硫，冲渣水能替代四分之三的石灰水。3.2 用冲渣水脱硫，可采用两种方案。一是直接使用燃煤锅炉冲渣水处理 锅炉烟气中的二氧化硫，不加任何辅助脱硫剂。可降低净化成本80%。二是在冲渣水中加四分之一的石灰水，脱硫率与石灰水相当，运行成本降低34%。这样能使目前

9、因运行成本过高而停用的 SO2净化设备运转，按中硫煤计算，热电 厂两座燃煤锅炉每年减少二氧化硫排放 2200t 。4 收获与体会（1）本课题从立项到结题，历经半年多的时间，上百次的试验，查阅大量 资料，联系多家部门，学生克服了许多困难。在此过程中，学生锻炼了意志、 扩大了眼界、培养了科学研究的兴趣和耐心。通过接触生产实际，体会工人和 技术人员的劳动，培养了爱劳动、关心身边事物、理论联系实际的美好情感。 当学生看到自己的学习和劳动能为公司解决难题时，那种兴奋和教育作用是课 堂教学达不到的。（2）积极挖掘教育资源，做好研究性课题。大部分学生和教师都感到课题 不好找，课题资源缺乏，走出校园、走向社会，多开展一些社会实践、调研活 动，充分利用学校周围的教育资源来做好研究性课题。本课题是学生看到厂里 冒出浓烟并经常听到一些环境污染的知识后，结合课堂教学、在学生好奇心和 兴趣的驱使下，利用我校为厂子校的有利条件来开展的课题研究。（3）课题研究、解决实际问题往往不是单靠哪一门课程，而是要多科目甚 至要和校外技术人员合作、要利用学校和校外的设备。环保问题在中学的生 物、化学、物理等学科中都有涉及，每一门课程的老师如能通晓其 它课程的一些知识，则更能引导学生发现问题、找到灵感、