沖天爐以廢鐵廢鋼為原料，熔化鐵水加工鑄造鑄件的設(shè)備。在熔化鐵水工序中，沖天爐使用焦炭作為燃料，焦炭的含量為：固定碳82～87%，含S 0.41%，灰份8～12%。沖天爐運行過程中產(chǎn)生了煙氣，其主要成分是SO2，需經(jīng)過治理達(dá)標(biāo)后方能排放。
沖天爐廢氣與鍋爐煙氣類似，污染物均為煙塵和二氧化硫，處理工藝按鍋爐煙氣的處理工藝進(jìn)行選擇。由于煙塵濃度較高，先經(jīng)過沖天爐除塵器系統(tǒng)進(jìn)行一級除塵后再進(jìn)行脫硫處理。
沖天爐除塵器工作原理：沖天爐出來的高溫含塵氣體首先進(jìn)入擾流式冷卻器，是高溫含塵氣體得到第一次冷卻，溫度可下降到150~160 ℃，同時一部分粗顆粒在氣體擴(kuò)張、流速減慢和旋風(fēng)的作用下沉降下來;然后含塵氣體進(jìn)入多管水冷卻器，煙氣得到進(jìn)一步冷卻，溫度下降到100 ℃以下，含塵氣體再進(jìn)入袋式除塵器徹底除塵;經(jīng)凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)抽至排氣筒排除。袋式除塵器宜選用脈沖袋式除塵器，它集分室反吹和脈沖噴吹等除塵設(shè)備的特點，增強(qiáng)了使用適應(yīng)性，可廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、水泥和制藥、化工等行業(yè)的環(huán)保除塵。其煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3，除塵效率可達(dá)99%以上。
經(jīng)一級除塵的飛起脫硫工藝采用雙堿法煙氣脫硫工藝，其脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高。雙堿法煙氣脫硫工藝是石灰石(石灰)/石膏洗滌法的變形，克服了克服石灰石/石灰法容易結(jié)垢的缺點，提高了SO2去除率。所以本方案選用“雙堿法”工藝。雙堿法是濕法中比較重要的工藝，具有脫硫除塵效率高，投資少，占地小，運行費用低等特點，非常適合中國國情。脫硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、還原性。
而二氧化硫溶于水后與堿反應(yīng)的速度很快不需多加考慮。一般情況下，當(dāng)沖天爐產(chǎn)生的煙氣排入脫硫器，噴入一定量堿液時，堿液的霧化質(zhì)量越好、脫硫效率越高。本脫硫除塵器獨特的設(shè)計能使高速運動的氣流對堿液作激烈的攪拌，產(chǎn)生渦流內(nèi)循環(huán)，重復(fù)霧化，使堿液完全霧化，液滴粒徑基本在0.2mm以下，達(dá)到最佳霧化質(zhì)量，液霧與SO2充分?jǐn)嚢柙谝黄?，達(dá)到最佳的接觸方式與接觸面積，從而達(dá)到理想的脫硫效果。
用堿性液洗滌含SO2的氣體時，首先SO2與水相互反應(yīng)生成亞硫酸，部分亞硫酸水解生成H-、HSO3-及少量的SO32-離子。同時水中的堿則離解成Na+和OH-離子。生成OH-離子時因下列反應(yīng)而使H+離子減少：
SO2 H2SO3 H++ HSO3-
OH- + H+ H2O
H+減少的結(jié)果是使HSO3-和SO32-離子量增加，從而使溶液中未離解的亞硫酸和物理溶解的SO2含量減少，因此繼續(xù)從氣體中吸收SO2。
起初堿過剩時，SO2與堿反應(yīng)生成正鹽亞硫酸鈉(Na2SO3)。
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
待至堿耗盡而繼續(xù)從煙氣中吸收SO2時，則生成酸式鹽亞硫酸氫鈉(NaHSO3)。
Na2SO3 + SO2 +H2O → 2NaHSO3
亞硫酸氫鈉與堿反應(yīng)又再生出正鹽亞硫酸鈉。
NaHSO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O
在運行過程中，不可避免地會發(fā)生副反應(yīng)，即少量亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉(Na2SO4)。
2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4
噴淋后流入沉淀池時加入Ca(OH)2，再生成NaOH和石膏等沉淀物
Na2SO3 + Ca(OH)2 → CaSO3↓ + 2NaOH
Na2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4↓ + 2NaOH
亞硫酸鈉的氧化率與煙氣中的氧含量、煙塵雜質(zhì)種類及循環(huán)液濃度、PH值高低等有關(guān)。
系統(tǒng)在正常運行時，脫硫操作是在吸收—再生中循環(huán)進(jìn)行，由此可見，循環(huán)液是由Na2SO4--- Na2SO3--- NaHSO3組成的溶液體系，溶液中的Na2SO3與NaHSO3的濃度和比例是影響吸收率的關(guān)健因素。其中有脫硫能力的成份是Na2SO3。在不斷吸收SO2生成NaHSO3過程中，表現(xiàn)為循環(huán)液PH值逐漸下降，循環(huán)液面上的二氧化硫分壓PSO2逐漸升高，脫硫能力逐漸降低。為了恢復(fù)循環(huán)液的吸收能力，必須再生Na2SO3。為此，按需要的堿量投入PH調(diào)節(jié)槽，調(diào)節(jié)循環(huán)液的PH值，即可再生出Na2SO3。
當(dāng)循環(huán)液中的Na2SO3全部變?yōu)镹aHSO3，繼續(xù)吸收SO2時，不可能再起化學(xué)反應(yīng)，此時僅因SO2對該溶液的溶解度關(guān)系而溶解于溶液中并達(dá)到飽和，循環(huán)液PH值急劇下降，循環(huán)液面上的二氧化硫分壓PSO2急劇升高，吸收過程無法進(jìn)行。因此，循環(huán)液的PH值必須控制。Na2SO3、NaHSO3和Na2SO4在水中的溶解度隨溫度變化而變化，除NaHSO3隨溫度升高而增加外，其余兩種都是在40℃時溶解度最大，然后隨著溫度的升高而減少。
通常，循環(huán)液的溫度可升至60~65℃。當(dāng)循環(huán)液濃度較高時，NaHSO3在循環(huán)液的溫度下處于不飽和狀態(tài)，而當(dāng)投入Ca(OH)2再生NaOH時，由于CaSO3溶解度較少，達(dá)到飽和并結(jié)晶析出，從而使水平中的SO32-濃度下降，達(dá)到循環(huán)水再吸收SO2的效果。但是因為分壓問題，還是需要定時換水，保持循環(huán)水噴淋脫硫除塵的效果。
吸收了SO2、SO3和NO2的堿液在塔外混合池中用第二堿石灰或石灰石再生NaOH，生成的CaSO3和部分CaSO4在池內(nèi)沉淀，上清液返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。
最后，沖天爐的廢氣經(jīng)處理后可對外排放，達(dá)到《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078-1996)標(biāo)準(zhǔn)，煙塵排放濃度＜20mg/m3，林格曼黑度1級，二氧化硫排放濃度≤300mg/m3，氮氧化物排放濃度≤400mg/m3。
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