工业烟气论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇工业烟气论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：烟气脱硝；建模与仿真；辨识；电站运行

Modeling and simulation of SCR reaction in a power plant

Liao Li， Yang Pengzhi

Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems， Chongqing University， Ministry of Education， Chongqing 400044， PR China

Abstract： The SCR （selective catalytic reduction） technique is an advanced way to removal NOx from the flue gases in coal-fired power plants. Based on the Langmuir adsorption-desorption model and Eley-Rideal reaction mechanism， a dynamic mathematical model is established in this paper to focus on the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor . In additional， identification technique is applied to obtain the exact value of certain kinetic parameters based on the data from a power plant and the assumption that the pre-exponential factor for the DeNOx reaction KNO is a variable which is affected by the NH3/NO concentration ratio at the inlet of the SCR reactor. The SCR model is tested in static state situation and dynamic state situation in different loads in the power plant .The result of simulation suggests that： A）these parameters gained from identification and the SCR model can suit the real SCR reaction in this power plant .B） Temperature， ammonia concentration， nitrogen monoxide concentration as well as gas velocity play crucial roles in SCR reaction .C）In the power plant， the amount of ammonia supply， the control of NH3/NO concentration ratio are effective methods to ensure the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor stays in an appropriate range especially in the load up process or load down process.

Keywords： SCR； modeling and simulation； identification； power plant operation

τ诟玫绯В相比于温度和进口NO的影响，NH3的增加对于脱硫效率的提高较为缓慢，如图3（b）、图6。表3也可以看出，该厂需要的供氨量也很大，氨氮比偏高，在1.4以上，尤其是在负荷变化时，需要更大的氨量，其氨气逃逸量控制在0.015PPM-0.03PPM左右，符合排放标准。在实际运行中，升降负荷时，需提前增大供氨量，保持氨氮比变化率在0.01以内。并随时监视出口NO和NH3的排放量，防止排放超标（该厂出口浓度大于200mg/m3即为超标排放）。

（4）温度与NO共同扰动

选取机组某500MW时稳定状态时的参数值。 图7中，5s时刻，进口NO浓度突然升高至962mg/m3，出口NO的浓度相应的增大至68mg/m3 。 15s时刻，突然增加进口烟气温度至385℃，催化效应增加，出口NO浓度减小，直至25s处，保持温度385℃，进口NO浓度降至924 mg/m3。此时可见出口NO浓度减小至56 mg/m3。 变化过程和趋势符合实际的变化。

六、结论

1依据Langmuir吸附层模型、E-R反应机理、建立反应器出口NO浓度变化的模型，其中未知参数采用多次辨识的方法获得，假设KNO是一个与氨氮比变化率有关的函数，通过拟合得到关系式 。仿真过程的关键是确定不同阶段的负荷时起始修正系数 ，负荷变化时根据前后时间段氨氮比变化率乘以相应 。模型能够较为真实的反应机组运行时出口NO浓度的变化趋势和相应数值，最大误差控制在25%以内。

2模型验证和仿真过程中，反应温度升高、烟气流速降低有利于催化反应的进行，入口NO浓度降低、供氨量增加亦能减小出口NO排放量。

3模型能够对该电厂的脱硝运行过程进行分析和预测，为运行中提供指导防止排放超标：1）入口NO量（通过煤质、负荷）、反应温度、供氨量的控制是保证脱硝效率的主要手段；2）从仿真试验中，该电厂催化剂在360℃-380℃之间温度的增加使得催化效率能明显提高。运行过程中，机组在550MW-660MW时，将烟气温度控制在375℃-385℃之间。400MW-550MW时，应将烟气温度控制在365-375℃。300MW-400MW时，将烟气温度控制在360℃-365℃；3）控制供氨量是运行中保证出口浓度的最主要手段。升降负荷过程中，进口NO浓度变化较大，出口浓度变化剧烈。加入的NH3反应有滞后性，负荷变化时，应提前增减供氨量。确保前后5s内氨氮比变化率控制在0.01以内，即每分钟供氨量的增减控制在30kg/h以内。

参考文献：

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[6] 赵宁，沈伯雄，杨晓燕，刘亭. 烟气选择性催化还原脱硝的数值模拟研究进展[J].化工进展，2010，29：2165-2170.

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[14] 戴佳伟.SCR催化剂氨存储模型的研究及其在老化评价上的应用[D].浙江大学硕士学位论文，2016

篇(2)

关键词：节能；锅炉烟气利用，改进措施

论文主体：

节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。为推动全社会开展节能降耗，缓解能源紧张，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，工业锅炉余热资源的利用是节约能源的重要措施，工业锅炉排烟余热占锅炉热量比重较大。

一、工业锅炉排烟余热的理论依据

由于工业锅炉排出的烟气温度有很大差别，高的超过300℃，低的则在160℃左右。理论上它所具有的余热为。

Q=VyCy﹝ty－t0﹞=BVn﹝hy－h0﹞=Hy-H0

﹝kJ/h﹞【1】

式中Vy______烟气量， m3/h

Cy______烟气平均定压比热容，Cy=1．34+0．000163 ty kJ/﹝m3·℃﹞

ty______烟气温度，℃；

t0______环境温度，℃

B______工业锅炉燃料消耗量，kg/h﹝或m3/h﹞

Vn______单位燃料产生的烟气量，kJ/m3

hy______烟气的单位焓kJ/m3

h0______在环境温度下烟气的单位焓，kJ/m3

Hy、H0______烟气在排气温度及环境温度下的总焓，k J/h。

如一台蒸发量10T/h的工业锅炉引风量11078M3/h，排烟温度180℃，环境温度25℃理论上它所排出的的热量为：

Q=VyCy﹝ty－t0﹞

Q=11078×﹝180－25﹞=1717090 ﹝kJ/h﹞=410198．28 kcal/h

相当与5000大卡的煤为82．03kg

理论上它可回收利用的烟气余热量将小于烟气的焓。余热回收量为

Qyr=﹙H＇y－H〞y﹚λbr= H＇y·λyr

﹝kJ/h﹞

H＇y、H〞y ______烟气进、出余热回收设备的总焓，kJ/h

Λbr______回收设备的保热系数，

λyr______余热回收设备热效率。

上式可写为

Qyr=Vy·Cy﹙t＇y-t″y﹚λbr ﹝kJ/h﹞

式中t＇y、t″y烟气进、出余热回收设备时的温度，℃。

当余热回收设备为空气预热器时，则可达到的空气预热温度tk为

tk= tk0＋﹝VyCy﹙t＇y-t″y﹚﹞×λbr÷VkCk ﹝℃﹞

tk0_____空气预热器的温度，℃

Ck____空气平均定压比热容，Ck=1.298+0.000109 tk kJ/ ﹝m3·℃﹞.

当回收余热用来产生热水时，产生的热水量为

Gs= VyCy﹙t＇y-t″y﹚×λbr ÷Cs﹙t″s-t＇s﹚ ﹝kg/h﹞

Cs____ 水的比热容，Cs=4.1868 kJ/ ﹝kg·℃﹞

t＇S、t″S____水的进、出口温度，℃。

λbr麻石保热系数1.32【2】

二、实际消耗在水膜除尘的热量

蒸发量为10T/h的工业锅炉，烟气经水膜除尘器后，水所吸收的热量为

进水膜除尘器前烟温180℃，水膜除尘器后烟温53℃，水膜除尘器进口水温度22℃，水膜除尘器出口水温度43℃，供给水膜除尘器水的流量18.5M3/h。

1千卡的热量在1标准大气压下能使1公斤的纯水温度升高1℃。【3】高原地区1公斤标准煤燃烧所放出的热量，比平原地区1公斤标准煤燃烧所放出的热量要低【4】。

在定压情况下【5】实际水所吸收的热量为

Q水吸/小时=﹙t1 –t2﹚G=﹙43–22﹚×18.5 =21×18.5×1000=388500 kcal/h以5000大卡的煤计算每小时消耗的煤、焦耳、功率为

388500÷5000=77.7公斤=1626261千焦耳=451.74千瓦特

三、热量未回收的原因

而现在的一些工业企业对烟气余热都还没进行回收利用，主要考虑的是SO2低温露点腐蚀，和换热器安装问题。

四、采取的预防措施

在蒸发量为10T/h的工业锅炉，进行烟气余热综合利用实现节能时，应注意以下几个问题。

低温露点腐蚀的部位主要在锅炉的空气预热器后，进一步降低排烟温度和提高热效率，要从设计，操作和选材安装等方面采取措施，来防止和减少低温露点腐蚀。

1．

避开烟气露点腐蚀温度

低温露点防腐蚀的一般方法是通过精心的设计，在热效率降低不大的情况下，提高换热面如热管的壁温，使之在烟气露点温度以上。但是，在低温部位如空气预热器空气入口处，由于操作工况的变化，也会出现低于露点温度的情况，造成酸蚀而使热管失效。烟气出口处热管失效后，会使延期露点温度逐步移向附近未失效的热管管壁处，依次发展，直至大部分热管失效。因此，设计上避开烟气露点腐蚀只能作为一般对策。另外，在日常操作中提高锅炉的排烟度，即锅炉的排烟温度高于烟气露点温度20~30℃，使排烟温度在还未降低到露点温度时，已经从预热器中通过了。但是，排烟温度对锅炉的热效率影响较大，排烟温度每升高10℃，热效率下降0.5﹪左右【6］。

2．

采用耐蚀金属材料

ND钢［7］（09CrCuSb）具有较高的抵抗低温腐蚀能力，不但能抗硫酸电腐蚀，而且在Cl-1或Cl-+SO-24中也具有较高的耐蚀性，其力学性能与碳钢相当。

3．

采用低硫煤或在煤中加入CaCO3、MgCO3

燃料中均含有少量的硫，硫燃烧后几乎全部生成SO2，由于燃烧室中有少量的氧气存在，所以有部分SO2进一步氧化形成SO3在正常的过剩空气系数的条件下，全部SO2中有约1﹪~3﹪转化为SO3。在高温烟气中的SO3气体不腐蚀金属，但当烟气温度降到400℃以下，SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸气其反应如下。

SO3+H2OH2SO4

如在煤中加入CaCO3、MgCO3 ，SO2转化为SO3的反应不起催化作用，相反缓慢、抑制了反应的进行，【8】同时它们还会与凝结在它们表面上的硫酸发生反应。燃料中含有相同的硫，所形成SO3的数量却不同，产生的腐蚀结果也各有不同。

4、烟气余热回收利用实现节能主要是在烟气进入水膜除尘器前2m左右的距离内增加烟道截面积的同时加入一组换热器。增加烟道截面积主要是为避免在烟道中加入换热器后影响锅炉的排烟流量和排烟阻力，同时避免增加风机功率。

由于锅炉给水都是用软水，因些在进入换热器内的水需从离子交换器的产水口供给软水经换热器加热后再流入软水箱。换热器选用翅片ND钢。也可选用不锈钢换热器在条件允许的情况下应选用热管换热器。如果被加热的介质是空气则应选用热管加热锅炉助燃空气，提高锅炉进风温度，锅炉进风温度每升高10℃锅炉热效率提高0．5％［2］由于热管的每根管子是独立的传热元件，即便是其中一根发生故障，也不会影响整个换热器的正常工作。烟气回收流程见后图

五、投资与回报

投资材料一览表

名称

规格型号

数量

单价(元)

合计

不锈钢换热器

换热面积18M2

1

12000

12000

金属板

δ5*1000*12000

468kg

4.5

2106

焊条

CE422*3．2

2包

30

60

安装人工费

8

60

480

管子阀门

铝塑管和阀门

50米 阀2个

4

50

350

其它

200

利润

30﹪

4558．8

合计

19754。8

回报

10T/h的工业锅炉烟气在水膜除尘器中，烟气与水的接触比较充分效率高达90﹪，而采用换热器时它只能达到水膜除尘器效率的50﹪左右，烟气在水膜除尘器中水所吸收的热量是388500 kcal/h转贴于 ，当地5000kcal的煤价490元/吨，锅炉每天运行20小时每年运行180天。

388500×50﹪=194250 kcal/h

194250÷5000=38.85kg/h

38.85×20×180=13986 kg

13986÷1000=13.986t

13.986×490=6853.14元

19754。8÷6853.14×180=518.86天

由此可见锅炉只需运行519天就可收回全部投资，采用烟气余热回收系统实现节能，具有重大的理论与现实意义。

参考文献

［1］热能转换与利用

冶金工业出版社 汤学忠主编

［2］管式加热炉安全与管理

中国石话出版社 徐木彬主编

［3］热工基础

高等教育出版社 王补宣张麦贵主编

［4］煤的燃烧与汽化手册

化学工业出版社 李芳芹等编

［5］传热学

高等教育出版社 杨世铭编

［6］云南省耗能设备岗位陪训教程

云南省经济委员会昆明理工大学编

篇(3)

关键字 锅炉;关键环节;自动调节

中图分类号TK229.6文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)20-0044-02

锅炉是将燃料化学能转变成其它工质热能,生产规定参数和品质的工质的设备。工业燃煤锅炉是重要的热能和动力设备,也是能源耗费大户,现阶段我国仍是世界上燃煤锅炉拥有量和使用量最多的国家,每年燃煤需求量将近全国的1/3,如何提高锅炉热效率,提高燃烧的经济性仍是锅炉运行的重要课题。

锅炉最基本的组成部分是汽锅与炉子,吸热的部分称为锅,产生热量的部分称为炉。汽锅是锅炉的汽水系统,大型锅炉的汽锅由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器等设备组成。炉子是锅炉的燃烧系统,大型锅炉的炉子由炉膛、燃烧器、烟道、空气预热器等组成。

1 燃煤锅炉的工作过程

原煤送入磨煤机磨制成煤粉,外界冷空气进入锅炉尾部烟道的空气预热器中,被烟气加热成为热空气进入热风管道。一部分热空气是输送煤粉的介质,对煤进行加热和干燥,另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。煤粉在炉膛内迅速燃烧放热,使炉膛火焰中心的温度急剧升高。炉膛内的水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面,其内部的工质在吸收炉膛的辐射热的同时,降低火焰温度以及保护炉墙。高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道,与布置在水平烟道的过热器进行热量交换,然后进入尾部烟道,并与再热器、省煤器和空气预热器等受热面进行热量交换,使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来,低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰,最后只有少量的细微灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大气。由给水泵送向锅炉的给水,经过高压加热器加热后进入省煤器,吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包,并通过下降管引入水冷壁下联箱再分配给各个水冷壁管。水在水冷壁中吸收高温辐射热,使部分水蒸发变成饱和蒸汽,从而在水冷壁内形成了汽水混合物。汽水混合物向上流动并进入汽包,通过汽包中的汽水分离装置进行汽水分离,分离出来的水继续循环,即煤料的燃烧过程、烟气向水的热传递过程以及水的汽化过程形成锅炉的整个工作过程。

2 燃煤锅炉运行中的自动调节问题

2.1 燃烧蒸汽压力控制

蒸汽压力是衡量蒸汽状况的重要参数。蒸汽压力必须维持在正常范围内,过高或过低都会影响锅炉负荷设备以及金属导管。若压力太低,则不能够提供设备要求的蒸汽品质,若压力过高,金属的蠕变会加速。锅炉运行工况中,蒸汽压力降低,表示负荷设备的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量,否则,表明负荷设备的蒸汽消耗量比锅炉的蒸发量小。控制蒸汽压力是维持负荷设备正常工作的前提,也是经济燃烧的保障。热平衡的失调引起了锅炉蒸汽压力的变化,而燃烧热和蒸汽热则是影响热平衡的主要因素,我们所说的内扰和外扰两种扰动则分别是由燃烧热和蒸汽热的波动而引起的,为弱化这两种扰动对蒸汽压力的影响,在各个基本的单炉蒸汽压力控制系统中,输入到锅炉的燃烧热必须能同步蒸汽热的变化来保持热量的平衡状态,同时要依据蒸汽压力和压力给定值之间的偏差来调节燃料量用以控制蒸汽压力的增减。可设计带前馈的串级PID控制模式实现,主环压力控制根据蒸汽压力与设定值的偏差来调节燃料量以保证压力的稳定,副环燃料控制器根据主环输出与前馈信号的合成指令去控制进入锅炉的原煤,克服煤料波动,使压力能够保持在稳定的范围内。

2.2 燃烧经济性控制

空气和燃料维持适当的比例有助于提高锅炉的效率和经济性,实现锅炉燃烧最佳工况。否则,将会增加热量损失,污染环境、降低经济型。传统的采用氧量计的燃烧控制系统的锅炉设备是一个复杂的被控对象。风煤比是空气与煤粉比例的衡量值,是燃烧效率的重要影响因素。传统PID控制模式因其特性直观,控制迅速,将风煤比简化视为负荷的单一函数并近视拟合为比值关系,在工业锅炉燃烧控制系统中广泛使用,但因在不同的负荷下,合适的过剩空气率变化较大,单纯的比值控制特性无法保证锅炉在任何工况下都能达到最佳的燃烧状态。另外,对于由不同的煤种和煤粉特性、炉排转速、煤层厚度不均匀等原因引起的燃料方面的扰动,其最佳过剩空气率也会有较大变化,单纯的PID控制对于经济燃烧的实现无能为力。采用固定风煤比加变氧量校正的方案,可通过风煤比曲线粗调给风量,然后由烟气中含氧量加以校正,由于不同负荷下的过剩空气系数有所不同,采用变氧量校正方案有效克服传统控制的不足和弊端,但这种方案也不尽完善,目前越来越多的锅炉采用的是以炉膛温度为被控量的燃烧控制系统。

2.3 炉膛燃烧负压控制

正常运行的锅炉,炉膛负压需保持在规定范围内。炉膛的负压必须实现自动调节,以促其正常和稳定。因为负压过大会产生严重漏风现象,增加总风量,同时会增加烟气热量的损失和引风机的电能损耗,背离经济燃烧的原则;负压如果偏正,会产生炉膛的向外喷火现象,不利于环境,影响安全生产。

2.4 汽包水位的控制

水位控制常见的问题是“虚假水位”现象,即当锅炉的蒸汽负荷突然加大时,给水量小于蒸发量,从汽包贮水量的角度来讲,汽包的水位应该是下降的,恰恰相反的是,蒸汽负荷增加时,蒸发量比锅炉给水量大,水位未降反升。虚假水位主要是由于蒸汽流量增加使得汽包内的汽压下降,炉水的沸点降低,这使炉管和汽包内的汽水混合物中的汽容积增加,形成体积膨胀,产生了汽包的水位上升。在锅炉的自动控制中,为了克服这种现象,可以设计三冲量控制系统,以汽包水位为主调节信号,蒸汽流量为前馈信号,给水流量为副调节信号的前馈加串级PID控制的调节系统。

参考文献

[1]吴明永.工业锅炉控制策略研究与控制系统设计[D].中国 优秀硕士学位论文全文数据库,2009(11).

篇(4)

关键词：铝电解烟气净化系统；集气效率；有效途径

Abstract: in recent years, in recent years, aluminum smelting industry in China's rapid development, has made important contribution to the growth of the national economy. But the overall level and aluminum industry advanced countries there is a certain gap, environmental protection treatment facilities difficult to stable and efficient operation, inevitably produce large amounts of harmful gas, the destruction of the ecological environment. This paper briefly analyses the factors affecting the efficiency of gas collecting aluminum electrolysis flue gas purification system, and sums up the effective way to improve the efficiency of gas purification system of aluminum electrolysis fume, minimizing pollutant emissions, reduce environmental pollution.Keywords: aluminum electrolysis flue gas purification system; collection efficiency; effective way

中图分类号：TM535+.1文献标识码：A

引言

铝电解厂在生产过程中,产生大量的含氟烟气,而氟化盐高温时与水分发生水解反应后产生的氟化氢气体，其是有害气体，污染环境。因此，铝电解企业在生产过程中其净化处理是铝电解企业的重要环保课题。目前,国内外均采用干法净化技术治理电解槽排出的含氟烟气。铝电解烟气干法吸附净化技术能够以较低的反应段固气比获得较高的氟净化效率，利用氧化铝吸附烟气中的氟化氢,净化烟气中的有害物,控制氟化物排放量,提高电解烟气净化系统净化效率,能有效减少烟气中有害物的有组织排放减少对环境的污染。采用生产原料氧化铝吸附含有氟化氢烟气的干法净化技术是一种高效、经济、先进成熟的烟气净化技术，使长期困扰我国铝电解工业的烟气污染问题基本得到解决.

1.铝电解烟气净化系统的意义

我国电解铝工业已跻身于世界电解铝工业先进行列,但环保治理设施难以稳定高效运行,不可避免存在着污染物异常生产的情况。而电解烟气净化系统主要分为烟气捕集和烟气净化两部分,提高电解槽烟气集气效率,减少电解铝生产吨铝氟化盐单耗，降低生产成本，提高电解烟气净化系统净化效率,又能减少电解铝生产过程中污染物的排放能有效减少电解槽的无组织烟气的排放,因此，为实现电解铝工业可持续发展,必须提高工艺技术清洁生产和污染防治措施治理水平,最大限度减少污染物排放量,减轻环境污染，符合当前企业“节能、环保、高效”的发展要求。所以，对铝电解烟气中的有害物质，必须经净化系统处理，达到国家排放标准后方可排放。

2.影响烟气净化系统集气效率的因素

2. 1净化系统的烟气流程

电解槽产生的含氟烟气主要是通过电解车间天窗和烟气净化系统烟囱两条途径排放。而对于电解槽烟气中污染物的控制是总量的控制,即电解槽产生的含氟含尘烟气，在净化系统主排烟机产生的负压作用下，由电解槽集气罩收集经电解槽支烟管进入主烟管，到达水平排烟总管，进入地下烟道。在主烟管中或除尘器入口烟管中烟气与净化系统加入的新鲜氧化铝充分混合发生吸附反应,在地下烟道，由于氧化铝的孔隙较高,比表面积较大,属两性化合物,对酸性气体(如氟化氢气体)具有良好的吸附性.通过吸附电解烟气中的氟化氢来完成的净化过程.由新鲜氧化铝吸附烟气中的HF气体，与高速流动的烟气布袋除尘器进行沸腾状混合，载氟氧化铝和净气通过脉冲布袋除尘器进行气固分离，分离后的载氟氧化铝通过风动溜槽，一部分进入气力提升机，提升至载氟氧化铝贮仓，通过超浓相（浓相）输送系统供电解生产使用。一部分进入地下烟道与烟气进行第二次吸附反应。

2. 2 影响净化系统集气效率的因素

净化系统烟气的捕集从电解槽集气罩开始，到净化系统的地下烟道，是影响净化系统集气效率的主要因素。而铝电解烟气净化系统的集气效率是指由净化系统所收集到的烟气量占电解槽所产生的烟气总量的百分比。由于电解烟气净化系统是一项系统工程，集气效率的高低不仅与电解烟气的捕集有关，而且与净化系统的正常运行、电解作业有着密切的联系，因此，影响净化系统集气效率的因素主要有：铝电解槽槽型的影响，铝电解烟气净化系统布局的影响，电解槽支烟管调节阀门开启角度的影响，净化系统密封性能的影响，集气罩、支烟管的是否畅通，水平烟道、地下烟道是否畅通等。

3.国内烟气净化技术现状

长期以来,“重工艺、轻环保”的想法在电解铝行业普遍存在,尽管近年来，我国电解铝技术取得了长足进展，铝电解生产的主要技术经济指标已达到国际先进水平,但对污染控制、烟气治理技术的研究却相对滞后。目前原铝电解烟气净化系统存在一些主要问题，少数铝冶炼企业由于投入不足,便缩小烟气净化方面的投资,致使烟气捕集效率低，系统运行负荷大，运行效率低下,净化指标达不到国家标准。随着国家对环境保护要求的日益严格,虽然我国的新标准还与国际主要铝生产国的标准存在一定的差距，但逐步向国际标准靠拢的趋势及要求逐步显现。目前,我国较为先进的电解铝企业,绝大部分均采用干法净化技术进行烟气治理,从而使烟气排放达到国家标准。

4.提高铝电解烟气净化系统集气效率的途径

4.1加强对电解槽的密封管理，提高电解槽密封性能

电解槽槽上盖板的结构形式、材质选择、加工精度直接影响电解槽的密封性。电解车间要确保电解槽槽盖板的盖放完好率，减小盖板间的缝隙，并且要利用电解槽大修机会,或在电解槽不停产的情况下，清理集气罩内的积灰,除此之外，也要对槽盖板破损的要及时进行修补或更换；对相邻槽盖板间的缝隙用石棉布进行密封；通过制定电解槽作业规程改善电解槽上部密封性能，尽量减少氟化物及氧化铝的无组织排放。另一方面，电解槽打壳下料锤头杆处的密封也不能忽视,加强对槽上部结构水平罩与阳极导杆、水平罩与打壳头周围的密封，有效减少烟气上窜，散失，并且氟化盐料箱盖子四周加密封毡或及时调量，杜绝料箱冒料现象的发生。

4.2合理控制电解槽支烟管阀门的开启角度，确保每台电解槽所需的负压

电解厂房中的支烟管道阀门要定期调整，电解槽支烟管阀门的开启角度必须遵循以下原则，末端电解槽的支烟管阀门开到最大,然后由远到近,按照一定的比例逐步减小支烟管调节阀门的开启角度,最终系统中首段电解槽支烟管阀门开启角度最小，在调节过程中要保证所有电解槽集气罩内负压均衡，保持在同一个水平线上。同时在停槽时要将槽盖板盖严实，要保证整个系统的密闭，以减少系统的泄漏，控制漏风率在设计值 10%的范围之内。

4.3确保净化系统正常运行，为电解槽烟气的捕集提高足量的风量和负压

由于电解槽烟气捕集所需的风量和负压由净化系统的主排烟机提供，而净化系统不能正常运行时，大量氧化铝进入排烟干管,从而使排烟干管造成堵塞,影响电解槽的排烟,引起集气效率下降。因此为了提高系统的集气效率，必须合理设计超浓相输送系统的排风系统和确定输送系统风压，从而确保排烟机的正常运行。也可以通过合理开启排烟机阀门，保证净化系统集气所需风量；确保除尘器和清灰系统正常工作，降低布袋除尘器的阻力，提高净化系统的载氟烟气压力。

5.结语

随着铝电解槽型日益大型化发展，环境污染成为一个严重的问题，人们对环保意识也越来越强，国家及各生产单位对污染物的合理排放越来越受重视，提高电解烟气的集气效率和净化效率，对烟气净化进行深入的研究,认真实践,才能减少电解铝生产吨铝氟化盐单耗，降低生产成本，又能减少电解铝生产过程中污染物的排放能有效减少电解槽的无组织烟气的排放,因此，为实现电解铝工业可持续发展,必须提高工艺技术清洁生产和污染防治措施治理水平,最大限度减少污染物排放量,减轻环境污染，才能保证净化效果，实现电解铝工业可持续发展。

参考文献：

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[3] 胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2010.

篇(5)

论文摘要:介绍邯钢西区烧结双压余热锅炉及双压补汽式汽轮机余热发电技术，此发电技术不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体;且大幅度减少环冷机对空排放的热量，减少热污染效果显著，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境的多重意义。

前言

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序，位居第二。在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。由于烧结环冷机废气的温度不高，仅150~450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往给人以“造价高，发电少，回收年限长”的印象，长期以来被人们忽略遗忘。

1、邯钢烧结环冷机余热回收班义

环冷机余热的回收，是通过环冷烟气低温余热锅炉回收烟气的低品味余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸汽来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的最新成套技术;其与火力发电相比，不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体;它是当前工业企业节能和环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境的多重意义。具体来讲环冷余热回收的意义体现在如下几个方面:

1)利用烧结环冷机烟气余热发电，部分代替来自电网的以化石燃料为能源的供电量，从而起到减少温室气体排放的效果;

2)降低邯钢烧结工序能耗，促进资源节约，降低邯钢的单位产值的能耗，增加企业的效益;

3)有利于企业可持续发展目标的实现，减少当地由常规火电厂带来的S02， NOX、粉尘之类的大气污染物，有助于改善当地的能源结构，提高能源安全。

2、邯钢新区烧结余热发电技术

邯郸钢铁厂邯钢新区2条烧结生产线，每条烧结生产线配置1台360m2烧结机和1台415m2环冷机。每台环冷机配置5台相同的鼓风机，每台鼓风机风量为45. 3~48. 4X 104Nm3/h，风压约为3648~-4070Pa，上述鼓风机的送风穿透环冷机上矿料料层，矿料被冷却到150~200℃后送入下一道工序;冷风和矿料换热后变为450~150℃的热烟气，分别排向大气，上述热烟气中含有的一定数量的矿物粉尘也随之排向空中。为利用钢铁厂烧结环冷机所产生的废气的显热，邯钢新区烧结配置2套68t/h双压低温余热锅炉，和1套25MW低温补汽凝汽式汽轮发电机组，将废气通过余热锅炉回收热量而产生的过热蒸汽，用于汽轮发电机组发电。

2. 1烧结环冷机烟气系统。烧结环冷机原有22个相通的风室，烧结余热发电工艺将其1 # ~5#风室(对应1#风机)和6 #~10#风室(对应2#风机)的烟气收集起来，分别从通过烟气系统的1#和2#烟道进入余热锅炉，作为余热锅炉的热量来源。

在1#风机范围内的排气烟道上设置1座冲击挡板沉降式除尘器，1#和2#鼓风机范围内烟气共用1台循环风机(液力偶合器调速)和1座备用排空烟囱，并在每套余热锅炉的烟气系统上分别设置3套三通挡板门，以利于余热回收系统故障时随时隔离余热回收系统，保证烧结生产的正常进行。

循环风机出口风(I#， 2#环冷风机作备用)通过环冷机被加热到4000C左右后，分别通过挡板门引入到余热锅炉，(当余热炉故障时挡板风门可切换到排空)，1#， 2#被加热的烟风在进入余热炉之前先以简易挡板式除尘器简单除尘(除尘50%)。通过余热炉热后烟气被降为1500 C左右。通过除尘器除尘之后，经循环风机通过闸板门再次进入环冷机，当余热炉故障时闸板门关闭，环冷机需要的冷却风仍从原1#. 2#环冷风机入口。

循环风机入口前需要再补充15%的冷风进入，以使进入环冷风的风量能达到原来的数值。

2. 2烧结余热发电工艺参数:邯钢新区烧结配置2套68t/h双压低温余热锅炉QC400 (400) /450

本锅炉采用塔式布置(紧身密封)，当锅炉进入工作状态时，烟气水平流向锅炉顶部的入口转角烟道，依次流经本体各受热面，经换热后的烟气从锅炉底部排出。

本锅炉的汽水系统由前述各受热面管箱、高压锅筒、低压锅筒、减温器、过热器集汽集箱所组成。锅炉的给水(凝结水)经各自的给水操纵台进入省煤器加热后，接近饱和温度的水进入锅筒，锅筒内的水经下降管进入蒸发器，在蒸发器内受热后成为汽水混合物又回到锅筒(分离器)，在锅筒(分离器)内进行汽水分离，分离下来的水回到锅筒的水空间，饱和蒸汽则通过饱和蒸汽引出管被送到过热器，饱和蒸汽在过热器内被加热成过热蒸汽，然后经减温器调温，达到规定的蒸汽温度后，经主汽管送入汽轮机。

3、烧结余热发电环保节能效益

烧结冷却风机目前共有10台，按以前工艺流程，废气均不经处理，直接向大气排放。烧结余热发电工艺的废烟气排放由开式改为闭式，进入余热炉的烟尘原则上不排放，烧结余热发电工艺上马后，每台每小时可减排7. 7t/h，按年运行8000小时计算，2套烧结机每年可减排12. 32万t烟尘。

烧结余热发电工艺为了减少循环风机的的磨损，环冷机排出的冷却风进入了循环风机前均进行了除尘，综合除尘效率大约为80，按锅炉含尘量lOg/m3，总烟气量770100m3/h计算，2台余热锅炉烟尘(主要为铁砂)收集量12. 32t/h。每年可收集铁砂9. 856万吨。

4、邯钢烧结余热发电工艺兵.如下特点和优势

1)烧结余热发电工艺采用环冷机废烟气余热回收发电，不但不需要消耗任何化石燃料，而且邯钢集团烧结环冷机余热发电工程大幅度减少环冷机对空排放的热量，减少热污染效果显著。

2)余热锅炉尾气返送进环冷机循环利用，一方面提高了锅炉的进口烟温，增大了锅炉的蒸发量，增加了汽轮发电机组的发电量:另一方面阻止了环冷废气中矿尘的向空排放，对环境保护起到重要作用。

3)余热利用烟气系统带100%旁路系统，若余热锅炉发电机组出现故障，控制系统可快速的启动原1#， 2#环冷风机，同时关闭烟囱上烟气切换挡板门，切换到原有工况下运行，充分保证烧结主工艺的安全和正常运行。

篇(6)

关键词：烧结机；烟气脱硫；SD-FGD；

1 前言

我国“十一五”规划纲要明确提出：要建设资源节约型、环境友好型社会，把单位GDP能耗降低20%，主要污染物排放总量减少10%，这是具有法律效力的约束性指标。当前，SO2的减排呼声最高，压力最大。钢铁企业是SO2排放的第二大户，存在巨大的减排空间，在电厂脱硫已取得较大成效的情况下，减排的压力正日益突出。烟尘主要来自烧结机的烧结过程及冷却机的冷却过程，SO2 主要来自烧结机头烟气。而烧结机头烟气中SO2 仍然采用烟囱高空排放，如果不对这些污染源加以控制，势必造成污染物的肆意排放，仍然会严重污染厂区环境，影响正常的生产，危害职工身体健康。

本文以济钢铸管集团公司为例，介绍了一种新型的SD-FGD系列喷射旋流曝气脱硫塔技术。

2 工程概述

2.1 工程简述

济钢铸管公司现有两台52m2烧结机，烧结机工艺设计分为两条主抽风烟道，配备有多管除尘器，排放烟气含尘浓度

2.2 烧结机烟气的特点

（1）烟气温度较高，随工艺操作状况的变化，烟气温度一般在120～180℃之间。

（2）烟气挟带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成，一般浓度达10g/Nm3。

（3）含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以含尘烟气的含湿量较大，按体积比计算，水分含量在10%左右。

（4）含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程，均产生一定量的HCl、SOx、NOx等。

（5）CO含量较高。

（6）含SO2平均浓度较低，根据原料和燃料差异而变化，一般在1000～3000mg/Nm3。

（7）重金属污染物。

（8）含二噁英类。目前钢铁行业的二噁英排放居世界第2位，仅次于垃圾焚烧行业。

3 烧结机脱硫技术

3.1 脱硫工艺的选择

目前国内外的脱硫方法主要有干法脱硫、半干法脱硫及湿法脱硫。除尘技术主要有电除尘、机械除尘、过滤式除尘等，根据除尘过程中是否用水或其他液体，还可将除尘器分为干式和湿式两大类。2006年石钢3#、4#烧结机新上的脱硫系统采用的是密相干塔工艺，即干法脱硫，除尘系统采用的是电除尘器；2007年福建三钢的180m2烧结机脱硫采用的是循环流化床干法脱硫，除尘系统采用布袋除尘器；2008年5月梅钢180m2烧结机采用的是喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫工艺，属于湿法脱硫；2008年12月邯钢400m2烧结机采用的是气固再循环半干法脱硫，除尘系统为布袋除尘器。

由于烧结烟气具有前述的特点，必须采用适合烧结烟气特点的烟气净化装置；而且应具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等特点。山东球墨铸铁管有限公司所提供场地面积较小，因次对工艺的选择必须考虑到系统占地面积等因素，在本项目中我公司选择了双碱法作为脱硫主要工艺。

3.2 除尘方案的选择

由于冶金行业的烟气具有粉尘细，易黏附结垢的特点，而湿式除尘器利用水与含尘气体作用，在净化粉尘的同时，具有净化有毒气体的作用，且设备体积较小、投资较省，考虑到现场的情况我们选择湿式除尘方案。湿式除尘方法中文丘里管除尘器具有除尘效率高，能消除1：m以下的细尘粒，结构比较简单，而且还能用于除雾、降温等方面，符合烧结机烟气的特点，因此在本项目中我们选择了文丘里管湿式除尘法。

除尘射流器应用原理是依据文丘里原理开发出的一种产品，文丘里除尘的工作原理是靠高速运动的气流及流经的管道截面发生变化，使气溶胶与洗涤液或吸收液在高速气流中发生相对运动，从而达到气溶胶与空气分离的目的，文丘里洗涤器净化原理图如图1所

图一 文丘里洗涤器净化原理图

3.3 工艺流程

我公司与日本住友金属工業（株）和歌山製鉄所環境部合作，结合我国冶金行业的特点，对日本及欧洲冶金行业的脱硫成熟技术进行引进与消化吸收。共同开发出了SD-FGD系列喷射旋流曝气脱硫塔。该设备集脱硫、除尘于一体，脱硫、除尘效率均较高，投资低、占地少，在国内处于先进水平该技术在日本冶金行业得到广泛应用。该技术吸取了我公司在济南庚辰钢铁有限公司24平米烧结机应用石灰石法脱硫工艺中的不足，解决了塔内及管道结垢缺陷，解决了出风含水量大的问题。我公司针对山东球墨铸铁管有限公司实际情况，对52平米烧结机进行专项设计，除尘、脱硫工艺中所配备的SD-PS80-Ⅱ喷射旋流曝气脱硫塔，具有气液传质好、脱硫除尘效率高、液气比小、装置内无活动部件、工程造价低、节省运行费用等优点。

本系统主要包括除尘系统、脱硫系统、脱硫液循环系统、除尘液循环系统。

4、 设计参数

4.1 文丘里洗涤器的最佳操作条件

（1）.喉管面积A0=2.83m2

（2）.喉管直径D0=1.7m

（3）.喉管长度L0=1.6m

（4）.收缩管的进气截面积A1=7.6m2

（5）.收缩管的进气端直径D1=3.2m

（6）.收缩管的长度L1=2.3m

（7）.渐扩管出口直径D2=3.2m

4.2 脱硫方法

由双碱法的原理可以看出氧化反应主要是将SO32-和CaSO3氧化，而H++SO32-（HSO3-，故系统pH的高低也决定着氧化反应发生的程度。

对于脱硫效果来讲，塔进口pH越高，吸收液脱硫能力也就越强。但pH过高后，可能会增加系统中Ca2+的浓度，从而增加系统中CaSO4的过饱和度，引起系统的结垢和堵塞。为了防止系统的结垢和堵塞，下面对系统运行各个阶段的pH进行研究。

图1 清液池pH与再生池pH变化规律

图2 混浆池pH=11时再生池各阶段pH

由图1可知，随着清液池pH升高，无论是低pH运行还是高pH运行，再生液的pH都会升高。当低pH运行时，由于塔出口pH较低，且塔出口中大部分为HSO3-，HSO3-+OH-（SO32-，快速消耗OH-，故在开始阶段上升幅度较大，在pH=11.0左右时，再生液pH上升趋势才趋于平缓，此时再生液的pH也接近于7。高pH运行时，塔出口pH较高，随着清液池pH值升高，再生液pH继续升高，但上升的幅度整体趋于平缓。如果不断提高混浆池的pH值，即增加投入Ca（OH）2的量，可以增强脱硫液的脱硫效率，但一方面增加了系统的运行花费，另一方面投入Ca（OH）2的量增加，Ca2+也随着增加，将有可能引起系统结垢和堵塞。

4.3 脱硫液循环系统

脱硫液与烟气接触反应后，经塔体底部水封口由排水沟流入循环水池，循环水池由再生反应池、氧化池、沉淀池和清水池四部分组成。从脱硫装置底部出来的脱硫液首先进入再生反应池，与石灰浆液发生再生反应，然后进入氧化池，通过搅拌并鼓入空气将水池中的CaSO3氧化为CaSO4，经沉淀后的池底浓浆由浓浆泵将CaSO4抽出，送到板框压滤机，制成脱硫渣滤饼综合利用或抛弃，滤液流到循环水池。在清水池旁设有pH值检测仪，并补充NaOH溶液，调节pH值后，由循环水泵抽送到脱硫装置进行脱硫。

4.4 除尘液循环系统

除尘液与烧结烟气接触后，经管道流到后面的惯性分离器，固液分离后，除尘液经底部水封口流入循环池，循环池由泥浆池和清液池组成。从分离器底部出来的除尘液首先进入泥浆池沉淀，停留一段时间后，上清液进入清液池，由循环水泵抽送到除尘装置进行除尘；池底泥浆则由浓浆泵抽送到板框压滤机，压缩脱水后，定期由运渣车外运。

以上四个单元是本系统的主要单元，除此之外，本系统还包括脱硫剂制备系统及电气和自控系统等。

4.5 SD-FGD曝气脱硫塔原理

应用文丘里除尘、惯性分离等原理设计的高效喷射旋流曝气除尘脱硫塔，高效旋流曝气脱硫塔为圆柱形塔体，塔外有高效射流器，塔内安装有若干层高负荷旋流装置和高效除雾装置。脱硫工作时，烟气由塔底切向进入，形成旋转气流上升，烟气通过塔板旋流叶片的导向作用使烟气呈旋转上升。经二次扩散，使得气体里所含的二氧化硫散发，并与上部两层喷淋的脱硫浆液充分接触，从而增大气液间的接触面积；液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后液滴被甩到塔壁上沿壁流下，经过溢流装置到下层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。如上所述，液体在与气体充分接触后得到有效分离，避免雾沫夹带，其气液负荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄，开孔率大而使压降较低，比达到同样效果的一般旋流板塔的压降约低50%，因此，综合性能优于常用的旋流板塔。

由于装置内部提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收的效果好；采用较低的液气比是1：0.8～1.2。高效喷射旋流脱硫除尘装置上部装有高效除雾装置，安装两层折板除雾器，从而使气流带出塔的雾滴很少。减少出口烟气带水的危害。

烟气进入射流器，由于有降尘水及烟尘里有烧结机烟尘带出来的氧化钙，可以作为一级脱硫处理，效率在30%左右。在旋流脱硫塔内进行二级脱硫处理，效率在65%以上，总的脱硫效率在95%以上。

5 存在不足

由于此工程为老厂改造，因此可用场地面积较小，该系统整体的设备与管路布局不够理想，造成系统阻力稍大。另外由于工程指标要求该技术没有涉及到脱硝的内容，以后的应用中将逐步完善技术，使其应用范围更加广泛。

6 结论

1. 在钢铁行业烧结机脱硫塔主体材料采用玻璃钢塔为国内首创。脱硫塔采用玻璃钢整体制造，密封性能好，无跑冒滴漏现象，耐腐蚀性比其它材料强，使用寿命长达25年不用维护。

2.该工艺采用的两段法工艺，在预处理部分采用的除尘液为高炉冲渣水，该水呈碱性，除对烟气的润湿作用外也提高了对硫化物的吸收率，并且提高了水资源的利用率，减少了水资源的消耗。脱硫部分采用的双碱法湿式脱硫。

3.脱硫塔为我公司自创的喷射旋流曝气脱硫塔（SD-FGD），塔底部设有导气旋流装置，使烟气在塔内流动均匀，并且通过控制脱硫塔进口的pH值解决了塔内的结垢问题。

参考文献：

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[5]赛俊聪，吴少华，汪洪涛，等.中国烟气脱硫脱销技术现状及国产化问题.电站系统，2003，

19（1）：53-54.

篇(7)

关键词:废弃物;脱硫石膏;合理利用;发展前景

Analysis for Prospect of Comprehensive utilization and cigarette

and Waste desulfurate made by The heating and power plant

SUN Liang-shun GUO Shan-ji ZHAOMan-man SU Qiao WANG Dan

(School of Chemistry&Environmental Science,Shanxi University of Technology,Hanzhong 723001,China)

Abstract:The article analyzed the harmfulness of flue gas desulphurization wastes of thermal power plant to the environment, and illustrated the basic causes of Gypsum of flue gas desulphurization waste of thermal power plant .According to a comprehensive re-use of the research situation for Gypsum in many countries in recent years, it also analyzed the utility and developing space for Gypsum and drew on the theories of foreign technology. According to the characteristics about Gypsum and the reality of usage of our country, it put cycled economic concept of resource utilization forward as well as specific measures and advice. Conclusion: Theoretical studies have shown that the Gypsum which is fully applied to the construction industry, agriculture, mining, roads, and many other fields not only can reduce the cost of materials in their respective sectors, but also can effectively solve the problem of environmental pollution caused by flue gas gypsum for producing long-term environmental and social benefits as well as economic benefits.

Keywords:Waste; Gypsum; the rational use; prospects

在经济迅猛发展的今天,环境污染已成为世界各国共同面临的一项重大问题,各国对环保日益重视。据世界卫生组织报道:全球每年来自热电厂和供暖设备的S02高达2亿吨,已成为空气的重要污染物。然而,根据我国能源现状分析,以煤电为主(占总发电量的80 %)的电力格局在短时期内难以改变[1],预计2010年S02排放量将高达 3 300 万吨,居世界第一[2],因此减少S02的排放量,防治S02污染已成为我国主要社会问题之一。为解决该问题,政府相继出台了一系列规定,严格限制S02的排放。据统计,我国90%的S02源于热电厂。而随着烟气脱硫系统的诞生,明显降低了SO2的排放量。然而,在减少大气污染的同时,却又形成了大量的烟气脱硫废弃物――脱硫石膏。预计未来几年我国石膏的年产量将达850万吨[3]。大量的脱硫石膏,如果不合理开发利用,不但占用大量土地资源而且还会污染环境,将形成严重的二次污染。因此,如何合理利用脱硫石膏将成为现阶段一项重要的研究内容。

21世纪是绿色物流时代,在减少物流对环境造成危害的同时,实现对物流环境的净化,使物流资源得到最充分的利用。绿色物流管理观念要求有效控制污染并建立废弃物处理和回收再利用的物流系统,加强对废弃物物流的管理和控制[4]。尽管我国目前已采取相应措施对废弃物进行管理。但从总体上看,相对于西方发达国家还有很大差距,对经济和社会发展仍存在严重的消极影响。合理利用脱硫石膏,不仅对我国的的环境尤其是生态环境保护有着重要意义,而且具有良好的经济效益和社会效益。

1 脱硫石膏定义及其发展历程

1.1 脱硫石膏的定义及产生过程

1.1.1 对脱硫石膏的定义,虽然各国略有差异, 如欧洲定义为:来自烟气脱硫过程、具有高分散度的湿态晶体,是高品位的二水硫酸钙。美国测试学会对脱硫石膏的定义是烟气脱硫过程中产生的副产物,主要由含2个结晶水的硫酸钙组成[5]等等,但究其主要成分均为二水硫酸钙(CaSO4•2H2O) 。

1.1.2 随着对SO2污染危害性的认识,国家的有关环保法规也愈来愈严格, 2005年5月,国家发展和改革委员会印发了《关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见》,明确要求要加快热电厂烟气脱硫工作的进程。因此,热电厂实施烟气脱硫生产势在必行,而且也已成为当前解决环境中SO2污染问题的最有效途径。在众多的烟气脱硫工艺中,由于湿式石灰石法以其稳定、高效等优点成为世界上最成熟、应用最广泛的脱硫工艺,然而伴随着该工艺的发展与全面的应用也产生了大量副产物――脱硫石膏。

1.2 摘要及关键词脱硫石膏的发展历程

脱硫石膏的利用研究始于20世纪70年代末80年代初,目前一些发达国家对脱硫石膏的应用已形成较为完善的研究、开发、应用体系[6]。特别是欧、美、日等国家非常重视对工业副产品石膏的综合利用,脱硫石膏利用率达80%～90%,脱硫石膏不但在建筑行业得到应用,而且也被广泛的用于生产熟石膏粉、石膏制品、水泥添加剂等,通过解决脱硫石膏的成块、干燥、煅烧、运输等问题,其生产工艺设备已达专业化、系列化[7]。然而,我国对脱硫石膏的利用研究目前仍很少,主要用于水泥缓凝剂、制石膏板等,利用的范围非常局限,使得部分热电厂的脱硫石膏仍未能得到利用,尤其在我国西部地区对脱硫废弃物的利用研究几乎仍旧处于空白状态。脱硫石膏的堆放不仅浪费大量的土地,而且对生态环境也会产生新的污染,其程度很可能要超过SO2所带来造成的污染,形成更为严重的二次污染。

2 脱硫石膏的综合利用

根据检测结果,脱硫石膏性能与普通石膏并无差别,且无安全隐患。目前我国脱硫石膏主要用作水泥缓凝剂等材料,部分应用于建材等(例如生产纸面石膏板、粉刷石膏、石膏砌块、石膏空心条板[8]以及用于矿山的充填、农田改良等)。由于石膏建材质轻、节能、变形小、对人体无害、可循环利用等特点, 被称为绿色环保的建筑材料[9],因而,对其综合的应用研究显得极为重要。

2.1 脱硫石膏在水泥生产中的应用

脱硫石膏其主要成分和天然石膏一样,都是二水硫酸钙(CaS02•2H20),与天然石膏相比,经煅烧后得到的熟石膏粉在水化动力学、凝结特征、物理性能上无显著的差别[10]。石膏作为水泥生产中重要的缓凝剂,加到熟料中可以调节水泥的凝结过程。张丽萍通过对烟气脱硫石膏和天然石膏的对比研究,发现脱硫石膏用作水泥缓凝剂,在相同的粉磨时间内,与天然石膏相比,制成的水泥比表面积偏大、强度稍高。试验表明脱硫石膏能够延长硅酸盐水泥的凝结时问,并且对水泥其它性能几乎没有影响,工业试生产结果同样表明,脱硫石膏作为添加剂生产的水泥各项质量指标均能达标准。因此,研发一种低能耗技术,克服脱硫石膏在工业生产中的缺陷,使脱硫石膏更好的应用于水泥生产工业,在合理利用废弃资源的同时确保产品最好的品质。

2.2 脱硫石膏在其它建筑材料的应用

2.2.1 脱硫石膏板:石膏板是一种新型轻质墙体材料, 被广泛用于一般建筑的非承重内隔墙材料,以脱硫石膏替代天然石膏进行生产,不但可以解决环境问题,同时也可以降低生产成本。由于质轻、施工便利、美观大方等一系列优点,应用十分广泛[11]。

2.2.2 脱硫石膏制作轻质石膏砌块:石膏砌块是以石膏为主要原料,根据不同型号和种类的要求,掺加适量水泥、珍珠岩、纤维、矿渣、粉煤灰、无机和有机增强剂、防水剂等辅助原料,经浇筑、压制成型、自然固结等工艺制成的轻质建筑材料。与传统材料的建筑材料相比,具有低能耗、低污染、质轻、防火、隔热、隔音、收缩率小、可钉、可锯、可粘结等优点[12]。目前,由于建筑用砖的生产严重浪费了土地等资源,对生态产生不良影响,石膏砌块作为取代红砖的理想材料,具有广阔的开发前景,在国外,尤其是欧洲地区的建筑业中已经成为传统材料的替代产品,而我国在石膏砌块的生产研究该领域的研究尚处于初级阶段,仍有许多问题急需解决。

2.2.3 脱硫石膏在防火材料中的应用:建筑物中楼板与墙体间往往留有大量的管道口以及建筑缝隙,一旦发生火灾,火焰和有毒烟气等会通过这些缝隙向邻近场所蔓延,加大了火灾的危害性。因此,对孔口和缝隙进行防火处理,对提高建筑预防火灾事故的能力具有十分重要的意义。目前一般采用防火封堵的方法对孔口和缝隙进行密封,阻止火、热、以及烟气的扩散,从根本上阻止火灾的蔓延,以减少火灾事故损失。目前常用的无机防火材料主要是石膏粉[13](与水拌和后使用,能快速固化,施工方便,且耐火极限高,水密性和气密性好,能维持环境温湿度的动态平衡),既能承载一定的重量,又有一定的可拆性,特别适用于较大的孔洞和楼层间孔洞的封堵以及线路基本不变动的场所,在施工和火灾中无毒无味、不产生有害气体,属于环保绿色建材。石膏具有凝结硬化快、防火隔热性能好等特点,是一种在建筑工程中广泛应用的建筑材料。

2.3 脱硫石膏的农业应用

2.3.1 用脱硫石膏制硫酸铵:由于碳酸钙在氨溶液中的溶解度远小于在氨溶液中的溶解,硫酸钙易转化为碳酸钙,经过转化,可以将价值较低的碳酸铵转化为价值较高的、营养成分较多的硫铵肥料。

2.3.2 脱硫石膏对土壤的改良:脱硫石膏不但在建筑领域有着很多的应用,而且还可以用于土壤的改良。脱硫石膏的主要成分是CaS04,性质与天然石膏相似,并含有丰富的S、Ca、Si等植物必需的矿物营养,在土壤改良有着很好的前景。发达国家利用脱硫石膏改良土壤的研究始于20世纪90年代,大多集中在美国[5],而国内在该领域的研究涉及的范围很小,关于利用脱硫石膏改良土壤的研究报道也较少,该项研究主要通过对植物的促生长效应和对环境的影响两个方面进行研究,农业应用目前还处于实验室研究水平,田间大规模的应用还比较少,这是今后研究的重要方向。

2.4 脱硫石膏用于路基及矿山的充填

矿山是排放固体废料最多的行业之一,占工业固体废物总量的80%左右。冶金矿山年排尾矿量达百亿吨。目前不少矿山面临着无地建设尾矿库,尾矿处理无出路的难题。通过试验证明,利用烟气脱硫石膏取代50%的水泥胶结成具有一定强度的胶结体,无论是理论上还是试验中均具可行性[6],以此充填地下采空区,露天坑或塌陷区,既解决了尾矿的出路问题,又解决了采空区存在的安全隐患及其塌陷造成的地表生态破坏等问题,该方法不仅可以节约矿山充填成本,还能促进矿山胶结充填采矿工艺的发展,加快湿式烟气脱硫工艺的发展,为充填胶凝材料的研究开辟了新的思路。

胡术刚、牛海丽等人研究发现,用脱硫石膏制备半水石膏,证明用半水石膏代替部分水泥的方法是可行的,而且用脱硫石膏代替50%的水泥(即水泥∶脱硫石膏=1∶1),其胶结充填体的抗压强度可以满足尾矿充填要求;王方群、原永涛等人通过一系列研究发现:粉煤灰和脱硫石膏两大固体废物在空气自然养护条件下可产生良好的固结性,少量添加剂可有效激发体系活性使固结材强度增加[14]。利用电厂两大固体废物和工业废料添加剂在自然条件下制备固结材料,不仅成本低,且具有良好环境和经济效益,可广泛应用于填埋、铺路等对固结性要求不高的领域。不仅可以节省水泥用量,降低路基和尾矿回填成本,而且综合利用了热电厂固体废弃物――脱硫石膏。

3 添加剂对脱硫石膏性能的影响

石膏建材因质轻、节能、防火、变形小、施工高效、对人体无害等优点, 被国际上推崇为节能型绿色建材。烟气脱硫石膏的主要成分是结晶硫酸钙, 颜色微黄, 其酸碱度与天然石膏相当, 呈中性或略偏碱性。欧洲国家研究发现:脱硫石膏与天然石膏性质无明显区别,从质量上看脱硫石膏纯度较高, 成分较为稳定, 但是含水量较高, 粒度较小[15]。由于我国脱硫石膏品位高、杂质少,尤其可溶性杂质少,可以代替天然石膏作建筑材料。目前,我国对传统建材,尤其是墙体材料的结构调整,建筑节能、可持续发展战略的实施为石膏材料的发展带来了前所未有的发展机遇。使用外加剂是提高石膏建材性能的核心技术[16],随着对外加剂研究的深入,必将对石膏工业及相关领域产生积极而深远的影响。

3.1 缓凝剂对石膏性能的影响

通过国内外对石膏缓凝剂研究的研究发现:通常在石膏胶结料中广泛使用的缓凝剂主要有三类:碱性磷酸盐类、有机酸及其可溶性盐类、以及蛋白质类等。试验证明,大多数缓凝剂在发生缓凝作用的同时,会不同程度的破坏石膏的结构与强度,大大制约了缓凝剂在石膏基材料中的应用。而柠檬酸及其碱盐掺量较小时就能产生较强的缓凝作用,是常用的石膏高效缓凝剂,但在掺量较大时将导致建筑石膏强度剧烈下降[17]。缓凝剂的加入,使石膏凝结时间延长,水化放热变缓,早期水化率大大降低,但终期水化率不受影响[18]。

3.2 减水剂对石膏性能的影响

石膏制品由于含水量大,制品烘干能耗高,硬化后制品强度较低,从而影响了制品的成本、质量与档次。由于减水剂可以保持相同流动度的情况下降低石膏拌合的用水量,在生产石膏制品时,常根据不同的需要掺加一些石膏减水剂(减水率通常在10 %～20 %)[19]。目前,国外尤其是德国、日本等国家对石膏减水剂进行了较细致的研究,不仅研究了减水剂对石膏晶体形貌、硬化体孔结构以及力学强度等性能的影响,而且相继开发出一系列适用于石膏体系的减水剂。我国目前石膏减水剂尚处在起步阶段,因此,石膏减水剂的研究与开发对建筑石膏(特别是脱硫石膏) 的应用与发展至关重要。

4 结论

与发达国家相比,我国烟气脱硫石膏产生的历史还较短暂,烟气脱硫技术研究进展缓慢,大部分脱硫石膏尚未被合理利用,尤其我国的西部地区,热电厂大量的脱硫石膏不仅未能实现资源的合理开发利用,而且严重浪费土地资源。

4.1 根据热电厂脱硫废物利用的性质,可将其广泛应用于建筑基材的生产、路基和矿山的回填以及土地改良等方面;

4.2 国内在该领域的研究尚处于初级阶段,对如何更好的利用脱硫石膏还没有形成统一的见解;

4.3 该文章在理论上强调并支持将脱硫石膏广泛应用于建筑、公路、矿山、以及农业等领域,尤其是对新型石膏砌块的研究,将推进国内脱硫石膏再利用的进程;

总之,深入研究并开发利用热电厂废弃物资源,不但可以降低其生产成本,而且也能保证良好的环境和经济效益。

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