電石渣濕法脫硫工藝中煙氣脫硫的應用

馬曉輝 李鈞

(中鋼集團天澄環保科技股份有限公司湖北武漢430025)

1 前言

工業生產產生大量的電石渣副產物，目前電石渣主要應用于水泥、制磚、建筑材料等方面，利用量較少，整體利用率不足30%，國內外尚無較好的方法進行綜合利用。大多數電石渣仍采取集中堆放處理，占用大量的土地，同時對周邊環境造成極大的潛在危害。

用電石渣代替石灰石作脫硫劑，為電石渣的綜合利用提供了一條很好的解決出路。首先，電石渣作為脫硫劑，以廢治廢，降低脫硫劑采購成本，降低脫硫運行整體成本。其次，電石渣作脫硫劑，可以減少二氧化碳的產生，二氧化碳是一種可以造成溫室效應的氣體，二氧化碳排放量的減少能有效的改善環境。

2 電石渣濕法煙氣脫硫的原理

由于脫硫塔內充分的氣/液接觸，在氣－液界面上發生了傳質過程，煙氣中的二氧化硫(S02)溶于水后生成亞硫酸(H2SO3):

S02+H2O=H2SO3

電石(CaC2)水解生成電石渣［Ca(OH)2］和乙炔(C2H2):

CaC2+H2O=Ca(OH)2+C2H2

電石渣漿液中的主要成分［Ca(OH)2］與二氧化硫(S02)溶于水后生成亞硫酸(H2SO3)反應生成亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O):

2Ca(OH)2+2H2SO3=2CaSO3·1/2 H2O+3H2O

亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O)經過氧化空氣氧化后生成二水硫酸鈣即石膏(CaSO4·2H2O):

2CaSO3·1/2 H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O

3 石灰石－石膏濕法脫硫工藝和電石渣—石膏濕法脫硫工藝的比較

石灰石－石膏濕法脫硫工藝和電石渣—石膏濕法脫硫同屬于鈣基固硫法脫硫技術大類，其工藝路線、系統流程、兩者區別主要在于Ca元素基的化合態不同，石灰石法的Ca元素存在與Ca-CO3中，電石渣法的Ca元素存在與Ca(0H)2中。

3.1 與石灰石法相比，電石渣法的優勢

因電石渣中Ca基化合物Ca(0H)2的反應活性遠高于CaCO3，且Ca(0H)2為微溶化合物，CaCO3為難溶化合物，液相中Ca2+濃度有數量級上的差異，電石渣脫硫發的固硫反應在脫硫塔（噴淋空塔）噴淋反應區段和漿池內的反應速率要遠高于石灰石法，所以脫硫塔氣液兩相交換的液氣比要低于石灰石法。在脫硫塔入口煙氣量及煙氣含硫量在同等條件下，假設石灰石法脫硫的液氣比為10L/m3,電石渣脫硫法的液氣比可以設定為：5～7 L/m3，這意味著使用電石渣作為固硫劑時，漿液循環量小，降低運行成本。

3.2 與石灰石法相比，電石渣法的劣勢

因電石渣法脫硫是固硫反應的速率很快，在脫硫劑供應管路自動控制閥門為電動蝶閥的前提下，電石渣漿的進漿量與脫硫塔漿池pH值的聯合動作反應時間跟不上固硫反應速率造成的pH值波動，所以電石渣法脫硫的脫硫塔漿池內pH值控制區間為6～8，而石灰石法脫硫的pH值控制區間為5～6，電石渣脫硫法漿池pH值變化區間大，且位于酸堿性交接區段，所以石灰石法脫硫的系統運行穩定性優于電石渣法。

電石渣漿在一般情況下Mg2+及其它鹽溶性高的堿金屬離子濃度含量一般較高，吸收劑中Mg含量（以MgCO3計）如超過2%或更高的話將產生如下不利影響：

>影響脫硫塔漿池亞硫酸根離子的氧化反應，需加大氧化空氣量；

>影響塔內化學反應傳質過程；

>影響結晶石膏的晶體性狀，嚴重惡化固體副產物脫水性能；

同時，電石渣漿中的主要成份為Ca(OH)2，為保持漿液反應活性，阻止Ca(0H)2與空氣接觸而氧化成CaCO3，電石渣漿的存儲和輸送應盡量采用密閉式容器和管路輸送。

4 電石渣脫硫存在的問題及解決措施

（1）工業生產產生電石渣通常含有一定量的雜質，作為脫硫劑進入系統后易造成管路和設備磨損，同時會沉積在設備及漿液箱體的底部。長時間運行會產生大量沉積物，造成漿液箱有效容量的減小，影響系統的有效出力，同時沉積物還會磨損漿液箱的攪拌器等附屬設備。所以在電石渣脫硫劑的制備前需加裝一套過濾裝置，有效除去其中的雜質。

（2）使用電石渣作脫硫劑存在發生結垢的可能性，控制結垢常用的辦法是避免漿液過飽和，即控制電石渣進塔濃度和進料量。因Ca(0H)2分子量小于CaC03分子量，根據脫硫塔對固硫劑Ca元的mol量需求，電石渣漿進塔量要小于石灰石漿液進塔量，為保證脫硫塔內水平衡穩定，進塔電石渣漿含固量宜控制在15%左右。通常電石渣含固量約40%～70%，因此電石渣在進塔前應進行稀釋處理。

5 結論

將電石渣作為脫硫劑使用，實現以廢治廢，符合減量化、資源化、再利用的循環經濟發展模式。一方面大大減少了工業生產產生的固體廢棄物電石渣的堆放量，減少占地和環境破壞，具有較好的環境效益；另一方面又為煙氣脫硫提供了低成本的脫硫劑，避免了再開采石灰石礦以消耗有限資源，對石灰石礦產資源進行了有效保護。因此，電石渣脫硫具有一定的推廣意義。

［1］孫成永,張鵬.電石渣在火電廠濕法煙氣脫硫中的應用［J］.重慶電力高等專科學校學報,2012.

［2］姚超良.電石渣脫硫可行性分析［J］.機電信息，2009．

［3］吳金樂.電石渣脫硫技術的探討［J］．機電技術，2008．

［4］衛泳波，薛維漢，郝強，等．電石渣漿在大型火電機組煙氣脫硫中的應用［J］．山西能源與節能，2006．