本文是化学工程专业工程硕士论文，主要研究赤泥与石灰石湿法烟气脱硫的工程运行。

1绪论

1.1课题任务来源、研究目的和意义

我国的资源结构特点决定了以煤为主要能源的能源结构将长期存在，燃煤排放的S02 (占90%以上）污染问题不可避免，给居民正常生活和工农业的健康发展带来严重影响。同时，因S02产生的酸雨污染也为我国带来了每年高达1100亿元的巨大经济损。因此，燃煤带来的S02污染控制是目前中国大气污染控制领域最紧迫的任务之一。赤泥是炼银工业的固体废弃物，碱性高难以得到大规模综合利用，目前利用率仅为4%左右，大多数赤泥仍然是筑琐堆存，这种消极的堆存长期占用大量土地，造成土壤碱化、污染水源和空气。虽然国内目前已经有较多的赤泥脱碱研究，但由于成本高，并未推广。因此赤泥的高效综合利用是目前亟待解决的—个重要问题本研究来自2010年河南省重大公益科研项目（编号：101100910200)的子课题“氧化招赤泥工业烟气脱硫研究”，旨在探索出一种实现废弃物资源化利用的脱硫工艺。将赤泥用于工业烟气脱硫是将两种对环境都有害的物质相互作用，脱硫后的烟气经检测达到国家排放标准[3]直接排放，而赤泥在脱硫后经脱水干燥可作为工业原材料、赤泥桂韩肥等应用于其他行业。为赤泥的大规模利用幵辟了一条新途径，实现“以废治废”和资源的综合利用。

1.2燃煤S02污染控制技术

1.2.1我国S02污染现状

国家环境保护局多年检测全国2000多个环境监测站得知，有62.3%的城市的空气S02浓度超过空气质量二级标准。近年来，于未达标空气中的城市人口占全部统计人口的将近2/3[4-5]。在中国大多数城市，特别是需要冬季供暖的北方城市，锅炉燃煤S02的排放仍然是中国城市空气污染的主要来源[6]。因此，根据中国的能源特点和燃煤质量，研究经济有效和适合中国能源情况的脱硫装置和工艺就具有重要的意义。

1.2.2 二氧化硫旳主要危害

二氧化硫气体可用于生产硫以及作为多种化学试剂的添加剂。在大气中，S02会氧化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。酸雨可使江、河、湖、海等水源受到污染，同时可造成土壤酸化、加速土壤中的矿物组分流失，改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物正常生长；酸雨还能诱发植物病虫害，使农作物大幅减产，由于酸雨影响，全国粮食产量减少10%左右。酸雨还可造成工业及民用设施、材料的严重腐蚀，塑像及艺术品毁坏等，造成重大的经济损失。S02对人体也存在极大的危害，当大气中S02浓度在0.5ppm以上对人体已有潜在影响；在1?3 ppm时多数人开始感到刺激；在400~500 ppm时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。S02污染已成为全球三大公害之一，严重威胁人类的生存环境，因此治理S02污染就成为亟待解决的问题。

1.2.3 S02污染控制技术简介

目前我国治理S02污染的主要措施有加大政府政策调控、加大燃煤电厂燃气污染治理力度、釆用先进的技术控制燃煤电厂外排烟气中S02的浓度等[8]。燃煤S02污染控制技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和烟气脱硫。燃烧前脱硫主要是指将煤中的硫脱除或在原煤中加入碱性物质，这种方法简单，但脱硫效率一般在50%左右，效率较低。燃烧中脱硫是向燃煤锅炉内喷洒碱性物质，与燃烧中的S02发生中和反应，但该过程脱硫率和韩利用率很低[9]。目前大多数燃煤电厂采用的脱硫技术主要是燃烧后脱硫，即烟气脱硫。

2赤泥湿法脱硫的基础研究

作为湿法脱硫工艺的脱硫剂，对粒度要求很高，如石灰石-石膏湿法脱硫工艺中所用的脱硫剂石灰石粒度要求44 (325目）以下的占到总量的90%以上。因为吸收剂粒度越小，则吸收剂的比表面积越大，在脱硫过程中与烟气接触的面积就会越大，有利于吸收反应的进行和吸收剂的充分利用。如图2.2所示，是采用激光粒度分析仪测定的联合法赤泥的粒度分布，从图中可以看出粒度在以下的赤泥量占到了赤泥总量的97%以上，赤泥粒度比一般石灰石粒度更细，更适合用作脱硫吸收剂。由于赤泥中含有多种有效固硫成分，并且满足作为脱硫剂所需的粒度要求，所以将赤泥应用于工业烟气脱硫是可行的。为了研究赤泥湿法脱硫的工艺过程，我们在郑州新力电力有限公司现场搭建了实验室，采用自行设计的1700X60min玻璃吸收塔进行脱硫实验，并配置了实验所需的配套设备，如：风机、架液循环菜、气体转子流量计、液体转子流量计、天平、pH计、烟气分析仪等。

3石灰石湿法烟气脱硫的工程运行分析........... 32

3.1脱硫系统分析.......... 32

3.1.1脱硫工艺流程简介 ..........32

3.1.2脱硫工艺子系统分析 ..........  33

3.2 脱硫影响因素分析..........36

3.3脱硫工程运行性能分析.......... 37

3.4  394赤泥湿法烟气脱硫的工程运行.......... 41

4.1赤泥脱硫系统分析.......... 41

4.2赤泥脱硫工程放大工艺分析.......... 48

4.2.1吸收赚pH值 ..........48

4.2.2 液气比 U/G) .......... 49

4.2.3 液固比(1/S) .......... 52

4.2.4烟气流量(G) .......... 52

4.3赤泥脱硫工程运行经济分析.......... 52

4.4小结.......... 53

5赤泥与石灰石湿法脱硫对比.......... 54

结论

本文对赤泥脱硫进行了基础研究，并分析了赤泥和石灰石湿法脱硫工程运行概况，得出以下结论：

1)赤泥含有大量有效固硫成分，粒度小、比表面积大，可以作为良好的脱硫剂用于工业烟气脱硫，赤泥脱硫机理可以釆用双膜理论来解释。

2)小试实验获得赤泥湿法脱硫的较佳工艺条件：当液气比为15:1、液固比为7:1、烟气流量为3.6m3/h时，赤泥脱硫率可以达到95%以上。

3)采用改造的连续实验装置，在最佳液气比、液固比和烟气流量下进行赤泥连续脱硫条件考察。连续脱硫操作中，浆液pH值降到5.9时添加10%的新鲜装液，脱硫率始终保持在95%以上。

4)石灰石湿法脱硫主要工艺参数为：液气比10-15 (L/m3)、液固比6:1~9:1(kg/kg)、烟气流速3~5m/s、钙硫比1.01~1.05。该系统运行可靠性较高，但需防止结垢等对系统安全运行的影响，并釆用控制系统对脱硫系统进行实时监控，保证脱硫稳定进行。石灰石湿法脱硫成本较高、脱硫后产生与吸收的so2等量的C02是目前石灰石法脱硫系统存在的主要问题。

5)对赤泥脱硫的工程运行进行了分析，针对小试阶段中没有考虑和无法实现的问题，在工程运行分析中提出了建议和解决方案。控制系统监测并即时调控其他系统中的脱硫影响因素，保证脱硫安全稳定进行和烟气达标排放。考虑了工程运行特点和放大效应，赤泥湿法脱硫的工程运行条件应为：浆液pH值保持在5.9以上，液气比11?21 (L/m3),液固比7:1 (kg/kg)，烟气流速3~5m/s，烟气流量为(1.78-2.97)xl06 m3/h。

参考文献

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[2]何小芳，朱克山，刘源等.赤泥在材料方面的利用研究进展[J].江苏建材，2011，(4)：27-30

[3]国家质量监督检验检疫总局.GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准[S].北京：中国标准出版社，2011

[4]国家环境总局.中国环境状况公报[EB]. 2011

[5]孙荣庆.我国二氧化硫污染现状与控制对策[J].能源与环境，2003，25(3)： 25-28

[6]匡江红，赵爱华.工业锅炉二氧化硫污染控制现状与对策[J].上海工程技术大学学报，2004, 18(2)： 144-147

[7]熊振湖，费学宁，池永志.大气污染及防治技术[M].北京：机械工业出版社，2003:167-218

[8]姜秀刚.燃煤电厂排放的二氧化硫现状和发展趋势以及治理措施[J]，应用技术，2012,12： 175

[9]李斌，胡晓明，李晶.燃煤二氧化硫污染的防治对策[J].煤矿现代化，2001，6(45)：20-22

[10]崔敬媛，焦红光，陈清如等.燃煤S02污染及其控制技术综述[J].水力釆煤与管道运输，2007’ 4： 5-8