工業(yè)含氟尾氣處理工藝改進設(shè)計

辛 軍, 韓海波, 丁建梅

工業(yè)含氟尾氣處理工藝改進設(shè)計

辛 軍, 韓海波, 丁建梅

（新地能源工程技術(shù)有限公司石家莊分公司，河北 石家莊 050021）

介紹了含氟廢氣處理工藝的改進措施，降低污染物排放的同時節(jié)省了廢氣處理投資，降低操作成本，改善了勞動環(huán)境，提高了勞動安全性。

氟化氫；廢氣；吸收；氧化鈣

含氟廢氣通常是指含有氟化氫、四氟化硅等含有氟元素的工業(yè)廢氣。近年來，隨著化工、冶金、建材、熱電等行業(yè)的迅猛發(fā)展，對各種原料礦石的消耗也大幅增加，含有氟成分的礦石原料在高溫下煅燒、熔融或者發(fā)生化學反應(yīng)，會釋放出大量含氟的工業(yè)廢氣。含氟廢氣的擴散、轉(zhuǎn)移，包括夾雜在酸雨中的沉降，能形成對大氣、水體、土壤的污染，以及對建筑物、設(shè)備的腐蝕和臭氧層的破壞等[1,2]。所有這些，除了對人群造成各種危害外，還對動植物造成危害，氟污染嚴重時可致動物死亡、植物壞死。因此，工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的含氟廢氣必須凈化合格才能排放。文章結(jié)合某工業(yè)企業(yè)含氟尾氣處理工程一期項目存在的問題在二期項目設(shè)計中進行了改進，取得了較好的經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益。

1 含氟廢氣吸收原理

該企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要為 HF、N2、H2O及少量雜質(zhì)組成的含氟廢氣，含氟廢氣的凈化有濕法吸收和干法吸收兩類方法[3]。本項目采用濕法吸收，將廢氣通過密閉管道分別送入廢氣處理塔處理，含氟廢氣在吸收塔內(nèi)用石灰乳噴淋吸收，生成氟化鈣沉淀[4,5]。其原理反應(yīng)式如下：

用泵將堿液池中配制好的 Ca(OH)2水溶液吸入塔內(nèi)，由噴射嘴噴出，與塔底進入的含氟氣體逆向充分反應(yīng)吸收。廢氣體中的HF被大量吸收，塔出口中HF濃度小于1.0 mg/m3，可以達標外排。

2 工藝流程及工藝系統(tǒng)

2.1 工藝流程圖

工藝流程如圖1所示。

2.2 工藝系統(tǒng)

含氟廢氣處理系統(tǒng)包括堿液配制系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、排漿系統(tǒng)及過濾循環(huán)系統(tǒng)等幾個部分。整個系統(tǒng)的設(shè)計按照生產(chǎn)裝置最大負荷并留有10%的裕量。

2.2.1 堿液配制系統(tǒng)

一期項目中，配制飽和石灰乳所使用的生石灰需要工人手推肩扛來人工配制，工作環(huán)境差，勞動強度大，容易出現(xiàn)工傷事故，在工人配制飽和石灰乳的工作過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過工人跌落堿液池被燒傷的事故。而且人工配制石灰乳的方法無法使堿液pH值穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)，在工作時間內(nèi)堿液的pH值呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，對廢氣中有害成分的吸收無法達到最佳效果。因此急需一套既安全、方便又經(jīng)濟、科學的石灰乳配制方案。

針對以上問題，二期項目設(shè)計時，提出利用連續(xù)加料裝置實現(xiàn)石灰乳堿液的連續(xù)自動配制。將原來人工搬運的生石灰改為由散裝水泥罐車送入廠區(qū)，直接利用壓縮空氣將石灰粉送入儲灰罐，儲灰罐下部設(shè)螺旋給料機，電機采用變頻控制，石灰粉采用全封閉通道輸送至化灰池，避免了揚塵，為良好的工作環(huán)境提供保證，同時節(jié)省了勞動力，減輕工人勞動強度，大大避免了工傷事故的出現(xiàn)。由于采用變頻螺旋給料機，石灰粉給料可以實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)節(jié)的功能，這樣就保證了堿液pH值在工作時間內(nèi)一直穩(wěn)定在最佳范圍，保持對有毒有害氣體的最佳吸收效果。

2.2.2 吸收系統(tǒng)

本設(shè)計的廢氣吸收塔采用多級沖擊式吸收噴淋塔，在塔內(nèi)設(shè)有反射碗和噴射嘴。廢氣自下而上與堿液逆流接觸，吸收堿液采用兩層噴嘴噴淋，保證液氣的充分混合和完全凈化吸收反應(yīng)。通過測定吸收塔出口堿液的pH值控制堿液的配制，從而保證含氟氣體的凈化效率。在吸收塔中Ca(OH)2堿液與含HF廢氣接觸反應(yīng)，生成CaF2沉淀隨溶液一起自回流至堿液池進行循環(huán)噴淋，當堿液中CaF2沉淀超過一定濃度時切換堿液池，對飽和CaF2沉淀堿液池的溶液進行過濾，過濾水用來配制堿液，循環(huán)利用。

2.2.3 排漿系統(tǒng)

該項目一期設(shè)計中，將堿液池設(shè)計成類似污水處理系統(tǒng)具有眾多流道互相交錯的形式，利用流道寬窄來控制噴淋塔出口的堿液流速，達到使生成的CaF2沉淀與堿液自行沉降分離的效果。然而，堿液池復(fù)雜的構(gòu)造極大增加了土建投資和施工難度。而自由沉降下來的 CaF2沉淀需要在堿液池清理階段由工人人工作業(yè)清除，增加工人勞動危險性和勞動強度，效率低下。

針對一期設(shè)計在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題和弊端，在項目二期設(shè)計時將堿液池的復(fù)雜流道去掉，改為簡單的矩形結(jié)構(gòu)，池底設(shè)計成具有一定傾斜度的坡面，坡向堿液池內(nèi)用來收集自由沉降下來的 CaF2沉淀的收集坑，收集坑中的廢液泵定期將含有大量CaF2沉淀的廢堿液抽送至過濾循環(huán)系統(tǒng)。此措施降低土建投資和施工難度的同時又節(jié)省了勞動力，提高了整個生產(chǎn)過的機械化程度和安全性。

2.2.4 過濾循環(huán)系統(tǒng)

由廢液泵送來的富含 CaF2沉淀的廢堿液被直接送入甩干機進行甩干，濾餅裝桶定期外售，濾液進入化灰池配置堿液進行循環(huán)利用，本設(shè)計既節(jié)能環(huán)保又增加項目經(jīng)濟效益。

3 改造后工藝的優(yōu)點

改造后的含氟廢氣處理工藝具有以下優(yōu)點：

①堿液配制實現(xiàn)機械自動化，生石灰通過全封閉通道輸送至化灰池，避免了揚塵，為良好的工作環(huán)境提供保證，節(jié)省了勞動力，減輕工人勞動強度，避免了工傷事故的出現(xiàn)。使堿液pH值在工作時間內(nèi)穩(wěn)定在最佳范圍，保持對有毒有害氣體的最佳吸收效果，節(jié)省生石灰的使用量。

②吸收塔內(nèi)設(shè)有反射碗和噴射嘴，保證液氣的充分混合和完全凈化吸收反應(yīng)，塔出口氣體中 HF含量小于1 mg/m3，大大小于一期凈化氣的6 mg/m3。

③堿液池結(jié)構(gòu)簡單化，節(jié)省土建投資；堿液池中設(shè)置廢液泵，定期進行排污，操作方便簡單，減輕工人勞動強度。

④甩干后濾餅中CaF2品質(zhì)好，Ca(OH)2含量低，售價高；濾液回用，節(jié)省一次水用量，提高經(jīng)濟效益。

工藝改進前后的技術(shù)經(jīng)濟指標對比見表1。

4 結(jié) 論

生產(chǎn)實踐結(jié)果證明，改進后的含氟廢氣處理工藝優(yōu)于一期工程設(shè)計，能獲得更好地HF吸收效果，而且具有可連續(xù)操作、環(huán)保、安全和節(jié)省勞動力等優(yōu)點，有較好的經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益。尾氣排放能夠滿足日益嚴格的環(huán)境保護要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］ 王瑾．工業(yè)含氟廢氣的凈化與利用[J]. 無機鹽工業(yè)，2010， 42(7)：5-8．

［2］ 薛河南，明大增，李志祥,等．磷肥副產(chǎn)氟硅酸制白炭黑技術(shù)[J] .無機鹽工業(yè)，2007，39(5)：8-9．

［3］ 劉文華，劉芬，劉能鑄，李強,等．鉭鈮礦溶解含氟廢氣治理技術(shù)及工程實踐[J]. 湘潭礦業(yè)學院學報，2002，17(4)：92-94．

［4］ 汪思，智廣林，梅炳初，周衛(wèi)兵．溶液pH值對直接沉淀法制備CaF2納米粉體的影響[J]. 納米加工工藝，2010，7(4)：32-39．

［5］ 杜慶洪，解家偉．含氟酸性廢水處理技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 非金屬礦，2002，25(6)：51-52．

Improvement Design of Treatment Process for Industrial Fluoride Containing Waste Gas

XIN Jun,HAN Hai-bo,DING Jian-mei
(Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. Shijiazhuang Branch, Hebei Shijiazhuang 050021, China)

Improvement measures of the treatment process of fluorine containing waste gas were reviewed. The improved treatment process can reduce pollutant emission, decrease the waste gas processing cost, improve the working environment, and increase labor safety.

Hydrogen fluoride; Waste gas; Adsorption; Calcium oxide

TQ 028.1

： A

： 1671-0460（2015）05-1163-02

2015-03-21

辛軍（1964-），女，遼寧東港人，高級工程師，1988年本科畢業(yè)于沈陽化工學院，現(xiàn)從事煤化工及相關(guān)管理工作，E-mail：petrelxin@163.com。