電石渣濕法脫硫工藝中煙氣脫硫的應(yīng)用

馬曉輝 李鈞

(中鋼集團(tuán)天澄環(huán)保科技股份有限公司湖北武漢430025)

1 前言

工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生大量的電石渣副產(chǎn)物，目前電石渣主要應(yīng)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(guó)內(nèi)外尚無(wú)較好的方法進(jìn)行綜合利用。大多數(shù)電石渣仍采取集中堆放處理，占用大量的土地，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)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(gòu)成本，降低脫硫運(yùn)行整體成本。其次，電石渣作脫硫劑，可以減少二氧化碳的產(chǎn)生，二氧化碳是一種可以造成溫室效應(yīng)的氣體，二氧化碳排放量的減少能有效的改善環(huán)境。

2 電石渣濕法煙氣脫硫的原理

由于脫硫塔內(nèi)充分的氣/液接觸，在氣－液界面上發(fā)生了傳質(zhì)過(guò)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(yīng)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(jīng)過(guò)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(shù)大類(lèi)，其工藝路線(xiàn)、系統(tǒng)流程、兩者區(qū)別主要在于Ca元素基的化合態(tài)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(yōu)勢(shì)

因電石渣中Ca基化合物Ca(0H)2的反應(yīng)活性遠(yuǎn)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(shù)量級(jí)上的差異，電石渣脫硫發(fā)的固硫反應(yīng)在脫硫塔（噴淋空塔）噴淋反應(yīng)區(qū)段和漿池內(nèi)的反應(yīng)速率要遠(yuǎn)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(shè)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(shè)定為：5～7 L/m3，這意味著使用電石渣作為固硫劑時(shí)，漿液循環(huán)量小，降低運(yùn)行成本。

3.2 與石灰石法相比，電石渣法的劣勢(shì)

因電石渣法脫硫是固硫反應(yīng)的速率很快，在脫硫劑供應(yīng)管路自動(dòng)控制閥門(mén)為電動(dòng)蝶閥的前提下，電石渣漿的進(jìn)漿量與脫硫塔漿池pH值的聯(lián)合動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間跟不上固硫反應(yīng)速率造成的pH值波動(dòng)，所以電石渣法脫硫的脫硫塔漿池內(nèi)pH值控制區(qū)間為6～8，而石灰石法脫硫的pH值控制區(qū)間為5～6，電石渣脫硫法漿池pH值變化區(qū)間大，且位于酸堿性交接區(qū)段，所以石灰石法脫硫的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性?xún)?yōu)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(jì)）如超過(guò)2%或更高的話(huà)將產(chǎn)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(yīng)，需加大氧化空氣量；

>影響塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)傳質(zhì)過(guò)程；

>影響結(jié)晶石膏的晶體性狀，嚴(yán)重惡化固體副產(chǎn)物脫水性能；

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

4 電石渣脫硫存在的問(wèn)題及解決措施

（1）工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生電石渣通常含有一定量的雜質(zhì)，作為脫硫劑進(jìn)入系統(tǒng)后易造成管路和設(shè)備磨損，同時(shí)會(huì)沉積在設(shè)備及漿液箱體的底部。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量沉積物，造成漿液箱有效容量的減小，影響系統(tǒng)的有效出力，同時(shí)沉積物還會(huì)磨損漿液箱的攪拌器等附屬設(shè)備。所以在電石渣脫硫劑的制備前需加裝一套過(guò)濾裝置，有效除去其中的雜質(zhì)。

（2）使用電石渣作脫硫劑存在發(fā)生結(jié)垢的可能性，控制結(jié)垢常用的辦法是避免漿液過(guò)飽和，即控制電石渣進(jìn)塔濃度和進(jìn)料量。因Ca(0H)2分子量小于CaC03分子量，根據(jù)脫硫塔對(duì)固硫劑Ca元的mol量需求，電石渣漿進(jìn)塔量要小于石灰石漿液進(jìn)塔量，為保證脫硫塔內(nèi)水平衡穩(wěn)定，進(jìn)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(jìn)塔前應(yīng)進(jìn)行稀釋處理。

5 結(jié)論

將電石渣作為脫硫劑使用，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，符合減量化、資源化、再利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。一方面大大減少了工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的固體廢棄物電石渣的堆放量，減少占地和環(huán)境破壞，具有較好的環(huán)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(kāi)采石灰石礦以消耗有限資源，對(duì)石灰石礦產(chǎn)資源進(jìn)行了有效保護(hù)。因此，電石渣脫硫具有一定的推廣意義。

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［3］吳金樂(lè).電石渣脫硫技術(shù)的探討［J］．機(jī)電技術(shù)，2008．

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