冲天炉烟气的布袋除尘及脱硫处理

冲天炉以废铁废钢为原料，冲天除尘熔化铁水加工铸造铸件的炉烟硫处理设备。在熔化铁水工序中，布袋冲天炉使用焦炭作为燃料，及脱焦炭的冲天除尘含量为：固定碳82～87%，含S 0.41%，炉烟硫处理灰份8～12%。布袋冲天炉运行过程中产生了烟气，及脱其主要成分是冲天除尘SO2，需经过治理达标后方能排放。炉烟硫处理

冲天炉废气与锅炉烟气类似，布袋污染物均为烟尘和二氧化硫，及脱处理工艺按锅炉烟气的冲天除尘处理工艺进行选择。由于烟尘浓度较高，炉烟硫处理先经过冲天炉除尘器系统进行一级除尘后再进行脱硫处理。布袋

冲天炉除尘器工作原理：冲天炉出来的高温含尘气体首先进入扰流式冷却器，是高温含尘气体得到第一次冷却，温度可下降到150~160 ℃，同时一部分粗颗粒在气体扩张、流速减慢和旋风的作用下沉降下来;然后含尘气体进入多管水冷却器，烟气得到进一步冷却，温度下降到100 ℃以下，含尘气体再进入袋式除尘器彻底除尘;经净化后的气体经风机抽至排气筒排除。袋式除尘器宜选用气箱脉冲袋式除尘器，它集分室反吹和脉冲喷吹等除尘设备的特点，增强了使用适应性，可广泛应用于冶金、铸造、水泥和制药、化工等行业的环保除尘。其烟尘排放浓度≤50 mg/Nm3，除尘效率可达99%以上。

经一级除尘的飞起脱硫工艺采用双碱法烟气脱硫工艺，其脱硫反应速度快，脱硫效率高。双碱法烟气脱硫工艺是石灰石(石灰)/石膏洗涤法的变形，克服了克服石灰石/石灰法容易结垢的缺点，提高了SO2去除率。所以本方案选用“双碱法”工艺。双碱法是湿法中比较重要的工艺，具有脱硫除尘效率高，投资少，占地小，运行费用低等特点，非常适合中国国情。脱硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、还原性。

而二氧化硫溶于水后与碱反应的速度很快不需多加考虑。一般情况下，当冲天炉产生的烟气排入脱硫器，喷入一定量碱液时，碱液的雾化质量越好、脱硫效率越高。本脱硫除尘器独特的设计能使高速运动的气流对碱液作激烈的搅拌，产生涡流内循环，重复雾化，使碱液完全雾化，液滴粒径基本在0.2mm以下，达到最佳雾化质量，液雾与SO2充分搅拌在一起，达到最佳的接触方式与接触面积，从而达到理想的脱硫效果。

用碱性液洗涤含SO2的气体时，首先SO2与水相互反应生成亚硫酸，部分亚硫酸水解生成H-、HSO3-及少量的SO32-离子。同时水中的碱则离解成Na+和OH-离子。生成OH-离子时因下列反应而使H+离子减少：

SO2 H2SO3 H++ HSO3-

OH- + H+ H2O

H+减少的结果是使HSO3-和SO32-离子量增加，从而使溶液中未离解的亚硫酸和物理溶解的SO2含量减少，因此继续从气体中吸收SO2。

起初碱过剩时，SO2与碱反应生成正盐亚硫酸钠(Na2SO3)。

2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O

待至碱耗尽而继续从烟气中吸收SO2时，则生成酸式盐亚硫酸氢钠(NaHSO3)。

Na2SO3 + SO2 +H2O → 2NaHSO3

亚硫酸氢钠与碱反应又再生出正盐亚硫酸钠。

NaHSO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O

在运行过程中，不可避免地会发生副反应，即少量亚硫酸钠被氧化为硫酸钠(Na2SO4)。

2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4

喷淋后流入沉淀池时加入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

亚硫酸钠的氧化率与烟气中的氧含量、烟尘杂质种类及循环液浓度、PH值高低等有关。

系统在正常运行时，脱硫操作是在吸收—再生中循环进行，由此可见，循环液是由Na2SO4--- Na2SO3--- NaHSO3组成的溶液体系，溶液中的Na2SO3与NaHSO3的浓度和比例是影响吸收率的关健因素。其中有脱硫能力的成份是Na2SO3。在不断吸收SO2生成NaHSO3过程中，表现为循环液PH值逐渐下降，循环液面上的二氧化硫分压PSO2逐渐升高，脱硫能力逐渐降低。为了恢复循环液的吸收能力，必须再生Na2SO3。为此，按需要的碱量投入PH调节槽，调节循环液的PH值，即可再生出Na2SO3。

当循环液中的Na2SO3全部变为NaHSO3，继续吸收SO2时，不可能再起化学反应，此时仅因SO2对该溶液的溶解度关系而溶解于溶液中并达到饱和，循环液PH值急剧下降，循环液面上的二氧化硫分压PSO2急剧升高，吸收过程无法进行。因此，循环液的PH值必须控制。Na2SO3、NaHSO3和Na2SO4在水中的溶解度随温度变化而变化，除NaHSO3随温度升高而增加外，其余两种都是在40℃时溶解度最大，然后随着温度的升高而减少。

通常，循环液的温度可升至60~65℃。当循环液浓度较高时，NaHSO3在循环液的温度下处于不饱和状态，而当投入Ca(OH)2再生NaOH时，由于CaSO3溶解度较少，达到饱和并结晶析出，从而使水平中的SO32-浓度下降，达到循环水再吸收SO2的效果。但是因为分压问题，还是需要定时换水，保持循环水喷淋脱硫除尘的效果。

吸收了SO2、SO3和NO2的碱液在塔外混合池中用第二碱石灰或石灰石再生NaOH，生成的CaSO3和部分CaSO4在池内沉淀，上清液返回吸收系统循环使用。

最后，冲天炉的废气经处理后可对外排放，达到《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)标准，烟尘排放浓度≤30mg/m3，林格曼黑度1级，二氧化硫排放浓度≤900mg/m3，氮氧化物排放浓度≤400mg/m3。