第二章　凈化

第一節　煙氣凈化原理

一、煙氣凈化目的

硫鐵礦焙燒爐或冶煉爐、石膏煅燒窯等出來的煙氣，除含有大量的氮氣（N₂）、二氧化硫（SO₂）和氧氣（O₂）外，還含有一些固態和氣態的有害物質。氣態雜質通常有三氧化二砷（As₂O₃）、氟化物、二氧化硒（SeO₂）、三氧化硫（SO₃）、水蒸氣（H₂O），還可能含有二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）和有色金屬氧化物——氧化鋅（ZnO）、氧化銅（CuO）、氧化鋁（Al₂O₃）、氧化鎳（NiO）、氧化鎘（CdO）等，以及汞的化合物或這些金屬的硫酸鹽。固態雜質有氧化鐵（Fe₂O₃）、四氧化三鐵（Fe₃O₄）及脈石粉粒，統稱礦塵。煙氣凈化的目的就是除去這些有害雜質。

在亞硫酸鈉生產中，作為煙氣凈化對象的雜質主要包括如下幾種。

1.SO₃氣體

在焙燒爐產生的一部分SO₂氣體，由于受三氧化二鐵（Fe₂O₃）的催化作用而變成SO₃氣體。一般認為600℃～700℃的溫度范圍是生成SO₃最多的條件，因此在焙燒工序使用廢熱鍋爐將爐氣急冷，以減少SO₃的生成。一般認為煙氣中SO₂濃度高，氧分壓低時生成的SO₃較少。由于凈化工序是在負壓下操作，當電除霧器等設備漏入空氣時，會形成局部冷凝硫酸，引起鋼材腐蝕，因此，要提高設備的密閉性能。另外，如果煙氣中的SO₃去除不充分，也會影響亞硫酸鈉產品的質量。

2.水分

在實際生產中必須嚴格控制煙氣中的水分含量，因為煙氣中的三氧化硫會與水蒸氣結合成硫酸蒸氣，在換熱降溫過程和吸收塔的下部都有可能形成酸霧。酸霧不易被捕集，絕大部分隨尾氣排出，會導致尾氣煙囪逸出白煙，不但使硫的損失增大，更重要的是污染周邊環境。

3.砷和硒

煙氣中還含有來自礦石中微量的砷和硒的氧化物，這些氧化物在冷卻洗滌塔內被冷卻，并在電除霧器中除去。如果除去不充分，會影響亞硫酸鈉產品的質量。

4.礦塵

有色金屬冶煉煙氣中的礦塵含量（標準狀態）隨熔煉工藝的不同而有所差異，一般為5g/m³～300g/m³。礦塵首先會堵塞管道設備，嚴重者會使生產根本無法進行；其次，它會進入亞硫酸鈉中，使其雜質含量增高，影響產品質量。

二、煙氣凈化原則

對于煙氣中不同的粒子，應選擇相適應的有效分離設備，設備的分離效率一定要和所分離粒子的粒徑大小、輕重程度及其存在形態等因素聯系起來考慮，否則是沒有實際意義的。所以，在煙氣凈化過程中，主要遵循以下原則：首先，煙氣中懸浮微粒的粒徑分布很廣，在凈化過程中采用分段逐級分離的方式，宜先大后小，先易后難；其次，煙氣中懸浮微粒是以氣、固、液三態存在的，質量相差很大，在凈化過程中應按微粒的輕重程度分別進行，要先固、液，后氣體，先重后輕。

三、煙氣凈化原理

1.煙氣中雜質的凈化關系

亞硫酸鈉生產系統中煙氣的凈化方式主要為濕法凈化，所以煙氣中的礦塵、酸霧、三氧化二砷、氟化氫及二氧化硒等雜質是結合在一起同時去除的，這樣整個煙氣濕法凈化過程的主要任務便是對氣溶膠粒子進行分離，而且主要是集中在酸霧的清除上。

2.煙氣的冷卻和除熱

煙氣降溫的方式有兩種：一種是只降溫不移去熱量，即煙氣溫度雖然降下來，但熱量仍在煙氣之中，稱為絕熱降溫或絕熱蒸發，比如，在煙氣凈化過程中不安裝冷卻設備（指洗滌液的冷卻）第一洗滌塔或第一文式管；另一種是除熱降溫，降低煙氣溫度同時移走交換后的熱量，如“塔-電”酸洗流程中間接冷凝器（簡稱間冷器），或用于第二洗滌塔循環液的冷卻器等。這些設備一般是采用噴灑大量洗滌液的辦法，使煙氣中所含的水蒸氣直接冷卻到洗滌液中，或用大量水通過換熱設備（冷凝器、冷卻器等）從煙氣中或從洗滌液中把熱量移走，以達到除熱降溫的目的。