为了去除在热加工过程中钦及钦合金板材表面形成的金属氧 化物薄膜,就必须进行酸洗处理。由于钦及其合金的酸洗工艺采用的是30~4%的HN03加上5%~7%的HF和H2O。因此,在酸洗过程中会产生有毒的酸雾,严重损害操作工人的身体健康。西部钦业公司板带厂采用单张板喷淋式的连续酸洗线,该酸洗线工艺段采用全封闭式,有效解决了酸雾挥发的问题。在酸洗过程中产生的酸雾必须经过收集进入酸雾净化塔进行净化处理,在达到GB16297-1996伏气污染物综合排放标准》规定的氟化物排放浓度≤9mg/m3,氮氧 化物排放浓度≤240mg/m3的标准之后排放到大气中。
在实际生产过程中,偶尔发现喷淋净化塔出现冒“黄烟”的问题,严重影响周围的环境,对厂房的墙壁和设备腐蚀严重,必须彻底解决并预防此类问题的再次发生。
1“黄烟”形成原因分析
酸雾净化塔的工作原理
酸雾在风机的负压下,通过连接风管进入净化塔的塔底,并沿着塔向塔顶输送,在此过程中与自塔顶向下喷淋的M1吸收液逆流接触,在填料层的表面完成传质过程,经净化塔处理后,氟化氢、氮氧 化物中的二氧 化氮(NOx)及混合酸雾的一部分被捕集吸收并转入吸收液中。经过塔净化处理后,废气的温度降低,有利于后级净化塔的捕集吸收。二级吸收塔为氧 化塔,选用M2氧 化吸收液,其作用是将废气中难以捕集吸收的一氧 化氮,以及因二氧 化氮溶入吸收液后新产生的一氧 化氮氧 化为二氧 化氮,然后转化成为可溶性硝酸盐,进入到吸收液中,达到净化处理的目的。三级吸收塔仍为氧 化吸收塔,吸收液为M2氧 化吸收液,其作用与二级塔相同。四级塔为还原吸收塔,吸收液为M3还原吸收液,废气中的污染物经前三级吸收塔氧 化吸收后,废气中少量未被吸收的污染物(主要为N0x),被M3还原剂还原为无毒无害的氮气,进入风机和排放管排空观。
酸雾净化塔冒“黄烟”问题的根本原因就是酸雾净化得不彻底。“黄烟”的主要成分是NO2,N2O4、气态的硝酸分子和氢氟酸分子。由于钦在含有氟离子的硝酸液中酸洗时,硝酸被还原,生成氟化钦络合物、水和无色的一氧 化氮,若暴露在大气中,则一氧 化氮被迅速氧 化成棕色有毒的二氧 化氮,所以没有除尽的酸雾呈现出黄色。造成酸雾净化不彻底的原因主要有以下两方面。
①工艺方面因素
酸洗工艺不完善钦及钦合金采用的是硝酸+氢氟酸混酸酸洗,由于每一批钦合金板材的成分不同,需要经常重新配酸。酸洗时针对不断降低的酸液浓度,还要及时补充酸。为防止钦材酸洗时吸氢,还要保证硝酸与氢氟酸的配比大于5,硝酸含量过大,会造成一氧 化氮气体增多,生成二氧 化氮相应增加。并且由于硝酸过多,酸液温度也会相应升高,将会使硝酸和氢氟酸挥发量增多。此外,酸雾温度过高也会影响吸收液的吸收效率。因此,酸雾大量增加是造成酸雾净化塔净化不彻底,形成“黄烟”现象的主要原因。
喷淋废气净化塔工艺不完善不同材质的钦材需要采用相应配比的酸洗工艺,产生的酸雾的浓度也不相同,导致酸雾吸收液的配比也就不同。因此,一旦吸收液因配比浓度问题不能完全中和吸收酸雾,就会产生“黄烟”现象。在酸雾净化过程中,酸雾浓度是不变的,而吸收液的浓度在中和过程中不断下降,如果不能及时补充吸收液就会使净化不彻底,形成“黄烟”问题。此外,净化液中加入的M1药剂和M2药剂中都含有强氧 化剂的高锰 酸钾,该氧 化剂的水溶液不稳定,遇光容易分 解,因此吸收液在使用一段时间后就会由于“老化”而失效,这也容易造成“黄烟”问题。
②设备方面因素
喷嘴堵塞在四级吸收塔中均采用喷淋式中和酸雾方法,即吸收液从喷嘴由上向下喷出,在与下面的酸雾逆流接触过程中发生化学反应净化酸雾。由于冬季气温低,氢氧 化钠容易结晶,则吸收液在工作时容易堵塞喷淋喷嘴。由此造成吸收不完全,形成“黄烟”。
泵的压力不足酸雾净化塔中采用一备一用,共8台酸雾净化喷淋泵,由于该泵一直工作在强碱性环境中,受到腐蚀比较严重,一般工作寿命只有4个月,而且容易发生故障。而一旦其中一台泵发生故障,就会影响到吸收塔的净化效果,导致“黄烟”问题的产生。
2预防及解决方案
①对于不同材质的钦材,首先还是设计出科学合理的酸洗工艺,即在保证清洗掉氧 化层的前提下,尽可能降低硝酸的浓度,以便在源头上控制酸雾的浓度。
②针对不同的酸洗工艺,要通过实验总结相匹配的净化工艺,废气净化塔在工作中要监控药液的浓度,发现浓度偏低时要及时补充。一般净化液的使用期限为4~6个月,一旦发现药液失效必须立即更换,重新配制。
③在夏季,当发现废气排放温度过高时,应立即采取降温措施,必要时加冰块降温。而在冬季,为预防药液结晶,必须防止喷淋药液浓度过高的问题。
④定期检查酸雾喷淋泵的出口压力,一旦发现压力增高应立即检查酸雾净化塔的喷嘴是否堵塞,并且及时清理。
⑤定期检修酸雾净化喷淋泵,发现出口压力减小时应立即检查喷淋泵是否已经损坏。
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