摘要：通过对反渗透浓盐水应用烟气脱硫技术进行优化处理的意义开展分析，本文一共分为三个部分，第一部分对浓盐水反渗透的水质参数进行分析，第二部分介绍了烟气脱硫工艺的内容、原理及方式，第三部分对浓盐水反渗透应用烟气脱硫工艺处理的相关措施进行探究，旨在为同行业相关人士提供参考建议。
关键词：反渗透浓盐水；烟气脱硫应用；优化策略
前言：随着社会经济的蓬勃发展，人们对水资源的需求量越来越高。由于我国的人口基数较大，可利用的水资源较少；再加上工业化城市的发展，城市污水排放量增多，其中浓盐水的占比较大。应用烟气脱硫工艺可以将反渗透浓盐水进行优化处理，实现循环再利用，维护企业的可持续发展。
1反渗透浓盐水概述
反渗透浓盐水中含有的盐分较高，PH值呈碱性，具有导电性。工业生产在应用反渗透技术后，处理浓盐水只能达到50%，剩余的浓盐水会混合污水处理系统中返回生产中。由于含盐量较大，回流到生产各个环节的水循环系统中会影响水资源物质的含量，继而降低了工业生产的质量[1]。
2烟气脱硫技术概述
烟气脱硫技术（Flue gas desulfurization，简称FGD）可以将工业生产烟道及排放的气体中存在的二氧化硫（SO2）及三氧化硫（SO3）除去。根据脱硫物质的不同，可以将烟气脱硫技术的方式分为以下五种——钙脱硫法、镁脱硫法、钠脱硫法、氨脱硫法及有机碱脱硫法。
这种技术的化学原理是酸碱中和反应的实际应用。由于排放气体中存在大量的二氧化硫和三氧化硫，它们属于酸性物质，加入碱性物质正好可以与两者发生中和反应，继而脱去硫化物质。烟道中常用的脱硫碱性物质就是碳酸钙（CaCO3,又称石灰石）、氧化钙（CaO，又称石灰石）和氢氧化钙（Ca(OH)2，又称熟石灰）。碳酸钙的产量较大，价钱较低；而氧化钙和氢氧化钙都是碳酸钙加热后的产物。有时也将纯碱（Na2CO3，又称碳酸钠）、碳酸镁（MgCO3）、氨（NH3）等作为烟气脱硫的碱性物质。当碱性物质与烟气中的硫化物质发生中和反应时，会生成一种混合物质，成分是硫酸盐和亚硫酸盐（使用的碱性物质不同生成的盐类不同，如使用钙中和生成的是钙盐、使用钠中和生成的是钠盐、使用镁中和生成镁盐等等）。硫酸盐和亚硫酸盐的比例与烟气脱硫工艺开展的条件息息相关，也可以达到碱性物质全都转化成硫酸盐的理想状态。碱性物质与硫化物质在溶液环境下发生的反应被称为湿法烟气脱硫技术；碱性物质与硫化物质在固体环境下发生的反应被称为干法烟气脱硫技术或半干法烟气脱硫技术[2]。
湿法烟气脱硫技术在开展应用时，需要应用的碱性物质多为液体状态或浆状态，其与烟道中的气体在喷雾设备中进行反应。烟道中的二氧化硫和三氧化硫溶解在溶液中形成稀释溶液，再与已溶解在溶液中的碱性物质发生中和反应，继而形成硫酸盐和亚硫酸盐。将两种盐类物质从溶液中以结晶的状态分离出来，根据结晶情况可以得到溶液和盐化物的相对溶解能力：硫酸钠（Na2SO4）和硫酸铵(NH4)2SO4）的溶解能力较好；硫酸钙（CaSO4•2H2O，又称石膏）的溶解能力较差。需要注意的是，为了确保中和反应的完全反应，需要将固体碱性物质进行研磨捣碎。半干法烟气脱硫技术在开展应用时，需要先加入水，使其在碱性物质表面形成薄薄的液体膜，为二氧化硅和三氧化硅与固体碱性物质的反应创造了良好环境，起到催化作用。
钙脱硫法是现阶段企业比较常用的烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫技术的优点是可以提高反应速度，设备配置要求较低，脱硫效果较好；但腐蚀性掌控难度较大，生产运营成本投入较高，发生二次污染的频率较高。干法烟气脱硫技术的优点是酸废气排出量较少，设备损耗较小，发生反应后烟道排气效果好，二次污染较少；但脱硫效果不能够满足企业的实际需求，反应发生时间较长，设备体积较大。半干烟气脱硫技术主要分为两种发生状态：其一是先在干燥环境下碱性物质进行脱硫工作，再在湿润环境下重生；其二是先在湿润环境下碱性物质进行脱硫工作，再在干燥环境下处理产物。这种技术的优点是效果好、速度快，尤其是第一种方式。国际上将烟气脱硫技术分为湿抛、湿回收、干燥三种工艺。
3应用烟气脱硫优化反渗透浓盐水的相关探究
3.1反渗透浓盐水开展烟气脱硫的可行性分析
实质上，浓盐水与海水的成分大致相同，但盐含量较高。海水脱硫的原理是利用其弱碱性，浓盐水比海水的碱性更高。所以，从理论角度上讲浓盐水的脱硫效果应该高于海水，发展前景较好。现阶段，我国对于这方面的研究仍处于初级阶段，大部分文献都研究于二氧化硅与浓盐水的溶解能力。通过对这些文件分析可知：浓盐水中碱含量的浓度越高，吸收二氧化硅的效果越好。而对于浓盐水和盐浓度的溶解关系仍存在探索阶段。在烟气脱硫技术实际开展过程中，烟道中的气体与浓盐水同时吸入塔设备中，伴随中和反应排出气体，气体排放量和浓盐水性质与时间没有关系。但这方面内容并没有相关文献进行介绍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当下反渗透浓盐水应用烟气脱硫工艺优化存在以下问题：一方面，许多工业企业在建厂阶段并没有应用烟气脱硫技术的基础设施。由于在应用过程中需要许多的浓盐水，企业需要安装可以处理浓盐水的设备才可以进行后续的烟气脱硫工艺。另一方面，我国对于这方面的研究较少，没有可供参考的文献资料[3]。
以某集团的实际情况展开案例分析，该集团应用湿法烟气脱硫技术，每小时需要消耗100吨水，每天需要工作20个小时。这些水可以在水箱中生产石灰浆液，浆液中的水可以在脱硫工艺作用环境下蒸发烟道内气体，剩下的可以被生成的石膏带出，因此应用水资源的频率和量较大。由于我国各地的水资源短缺，供水能力较差，所以企业必须要开发水资源、提升工业废水的利用率，这也是企业发展中首要解决的问题。
3.2烟气脱硫优化反渗透浓盐水的工作
我们可以将湿法烟气脱硫技术加入到反渗透浓盐水循环利用的项目中。这个技术能够提升浓盐水的消耗量，缓解浓盐水渗入污水处理系统的频率，有助于提高污水处理系统的水处理质量，降低处理费用。烟道气体引入的上端放置吸收设备，且在吸收设备顶端摆放喷射碳酸钙浆液的设备。烟道中气体的运动轨迹呈由下至上的趋势，当遇到喷射的碳酸钙浆液可以产生反应，生成半水亚硫酸钙（CaSO3 1/2H20）沉淀物，这时空气管道向钙浆池中注入氧化物质，强制氧化反应的产生，继而生成硫酸钙。通过上述我们得到相应的化学反应方程式：
吸收反应为：2CaCO3+H2O=2CaSO3•1/2H2O+2CO2↑
氧化反应为：2CaSO4•1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4•2H2O↓
由浓盐水反渗透的实验结果我们可以看出：浓盐水中各元素的含量对烟气脱硫技术开展的影响较小。在实际开展烟气脱硫技术时，选择湿法烟气脱硫工艺的效果较好，能够实现零排放，但会对喷射设备造成大面积腐蚀，且定位维修养护需要的成本投入较高。通过对管道整体的分析，我们可以知道污染含量较高的废水形成原因在于碳酸钙泥浆和废水管道的循环部分。其中大浓度氯离子（Cl-）的汇集使塔设备整体结构受到腐蚀，含量可达到常规含量的数值的3倍以上，因此会增加设备维修费用。
为了将大浓度氯离子汇集问题进行解决，我们可以将部分经过烟气脱硫技术应用的废弃浆液进行分离处理，将其传送到高炉设备中作为燃烧肥料，置换质量可达200t/天。我们在上述了解中已经对湿法烟气脱硫技术的工艺、流程、运行条件有了一定的基础，企业需要以“少投入、简操作、稳运行”的指导思想出发，对浓盐水反渗透的烟道气体脱硫技术进行优化。不仅要建立完整的优化体系，还要根据实际情况创新优化手段。具体操作如下：可以将真空吸收过滤设备分离的浆液体进行水提取用于置换。这是由于这种浆液体产生于真空设备中，氯离子的含量较高，没有颗粒和其他杂质，而且对整个系统的影响较小。也可以加设一个玻璃钢材质的水箱，适用体积为10立方米，并且具有短时间的缓冲能力。还可以将材质为玻璃钢的内部管道进行加厚处理，通常采用公称直径为65的管道进行铺设，并将管道与冲压泵房进行连接，突出实验设计的零排放要求[4]。
由于硫酸钙固体和液体的分离需要连续开展作业，因此为了满足检修要求和降低突发事件发生导致缓冲停机的频率，可以将水箱的缓冲时间设计为60分钟。也可以将分离器管道与冲水箱顶部相连，并在冲水箱顶部设立公称直径为100的管道用于溢流。这样既可以防止出现回流污染水箱中的水，还可以提升浆液的外排放能力。还可以在冲水箱的底部假设排污阀门，以实际工作情况为基础，定期安排检修人员排除泥浆泥沙的混合物。另外由于水的凝固点较低，冬季的温度容易冷冻水箱内的水，为了防止这种情况的发生，维修人员应该在内部加设液体计量仪器和自动供水开关，并应用公称直径为50的管道为水箱输水。若内部的水位处于液体计量仪器的下限以下，水箱就会发出警报，并自动启动补水阀门补满箱内的水，提升管道的输水能力和水泵的供水能力。与此同时，这种装置也可以减少管道内部的杂质。维修人员可以应用这个装置向管道内部加入清洗物质，防止管道长时间运行出现堵塞情况，提升设备的稳定性。另外，过滤后的氯离子含量降低，弱化了各离子对环境污染的能力，与我国可持续发展理念融合，为企业的发展奠定良好的基础。
结论：综上所述，将反渗透浓盐水应用烟气脱硫技术进行优化，可以弱化总排放量的一半以上，降低其与污水混合处理的概率，优化企业对污水处理的资金投入，从根本上控制循环水的总质量。同时，这种工艺的使用可以为脱硫水离子创造一个良好的排放环境，降低其对环境的影响。
参考文献：
[1]周丽芳.反渗透浓盐水处理方案选择[J].能源与节能,2013(12):121-122.
[2]本刊讯.国内外烟气脱硫技术发展趋势[J].涟钢科技与管理,2014(6):57.
[3]陈胜喜,张国祥,许凤林.反渗透浓盐水烟气脱硫工艺优化[J].河北冶金,2016(07):61-62.
[4]陈胜喜,张国祥,许凤林.反渗透浓盐水烟气脱硫应用优化[J].北方钒钛,2016(3):45-46.
论文作者:曾德兴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：烟气论文; 盐水论文; 反渗透论文; 物质论文; 碱性论文; 技术论文; 浆液论文; 《电力设备》2018年第31期论文;