电解铝固废脱硫脱氟除尘工艺设计说明

第二章 工艺设计说明

一：脱硫工艺

1、脱硫工艺选择

目前国内外脱硫技术应用最广泛的是湿式石灰石—石膏法。双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作为第二碱，处理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。由于采用钠碱液作为吸收液，不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐速率快，所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗。

因此，本工程采用钠钙双碱法脱硫工艺。

2、 钠钙双碱法工艺反应原理

钠钙双碱法，在启动时以NaOH或碳酸钠吸收SO2，吸收液用石灰乳液再生。吸收液再生后,循环使用。循环过程中的主要反应如下:

(1)脱硫过程

2NaOH+ SO2→Na2SO3+H2O                 (1)

Na2SO3+ SO2+H2O→2NaHSO3               (2)

其中式(1)为启动阶段NaOH溶液吸收SO2的反应；式(1)为吸收液pH值较高时(高于9)溶液吸收SO2的主要反应；式(2)为吸收液pH值较低(低于9)时的主要反应。

(2)再生过程(用生石灰)

CaO+H2O→Ca(OH)2                                    (3)

2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3+2H2O     (4)

Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3             (5)

如有氧气存在下，还会发生以下反应
  式(3)生石灰生成石灰乳的反应；式(4)第1步再生反应；式(5)再生过程在pH> 9以后继续发生的主反应.所生成的CaSO3及副产物CaSO4 以半水化合物形式共沉淀.

式(3)生石灰生成石灰乳的反应；

曝气后继续发生反应：

2CaSO3+ O2→2CaSO4                         (6)

式（6）反应生成的CaSO4可资源化利用。

本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以石灰作为主脱硫剂，钠碱为助脱硫剂。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，脱硫系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。且由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。

3、脱硫工艺

具体如下所述：经除尘器除尘后的烟气靠引风机的动力，进入脱硫塔，与布置在进口烟道的初级喷淋装置喷淋进行传质换热，初级降温并去除部分SO2，进入塔内的烟气螺旋上升，与从塔内上部喷淋布水装置大面积喷淋出来的吸收液充分混合接触，由于旋流装置的合理设计，烟气在塔内产生气动旋流，强劲的上旋力与冲击力对SO2吸收液激烈搅动，获得最佳的雾化效果，单位面积内的洗涤液表面积增加上千倍，雾化的洗涤液与烟气中的二氧化硫充分混合，达到最理想的接触面积与方式，吸收溶解及反应充分。烟气经多级净化处理达到要求的脱硫效果。

在脱除SO2的过程中，烟气经碰撞、拦截、凝聚、粘附、分离等作用，烟气中的粉尘也逐渐被脱除。净化后的烟气至烟囱达标排放。

4、本工艺的优点

Ø  工艺先进，技术指标完全能满足环保要求和厂家要求；

Ø 采用特制进口高效、防腐、耐磨喷头，喷雾液滴800～1200μm，具有极大的比表面积，同时又不易引起二次夹带；

Ø  脱硫效果好，脱硫效率达90%，脱硫塔烟所出口浓度不高于35mg/m3；

Ø  投资省、运行费用低，具有良好的经济性；

Ø  防结垢、防堵性能好，运行稳定，安全性能高；

Ø  防腐性能好，使用寿命长（主体设备在20年以上）；

Ø  阻力小，压降低（湿法脱硫系统小于1000Pa）；

Ø  操作弹性宽，运行管理方便，系统简便，投资省；

Ø  可确保风机安全可靠长期运行。

二：脱氟工艺

2.1脱氟工艺原理

含氟废气治理的湿法净化技术采用碱性溶液或某些盐类溶液来吸收含氟废气中的氟化物，同时得到副产品氟硅酸、冰晶石、氟硅酸钠等。

碱吸收法基于氟化氢与四氟化硅极易溶于水，又基于酸碱中和的原理，相对水吸收法而言，净化效率更高，可用于净化铝厂的氟化氢烟气，同时生成副产品冰晶石等氟化盐。

碱吸收法一般采用NaOH或碳酸钠吸收。

碳酸钠洗涤电解铝厂烟气时，烟气中的氟化氢和碱液反应生成氟化钠，如下：

HF+Na2CO3=NaF+NaHCO3   2HF+Na2CO3=2NaF+CO2+H2O

当吸收液中NaF达到一定浓度时，加入定量的偏铝酸钠可制得冰晶石。

2.2脱氟塔的主体结构与特点脱氟塔是脱氟工艺的核心设备，

图2-1 脱氟塔塔结构图

脱氟塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以特别适用于处理有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。碳酸钠洗涤液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。

本次烟气脱氟装置主要包括以下几个系统：

1）脱氟剂制备系统

2）脱氟三级吸收系统

3）液循环系统

4）渣处理系统