電石渣在燃煤電廠脫硫工藝中的應用研究進展

李翠

摘要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝因其技術成熟、運行穩定及脫硫效率高等優勢，成為國內大型燃煤機組的主流脫硫工藝，但作為脫硫劑的石灰石（粉）耗量較大，占脫硫運行成本的35%以上，隨著近年來石灰石礦的開采及運輸受到日趨嚴格的環保政策的影響，石灰石礦采購難度進一步加大，采購價格逐年上漲，進一步提高了石灰石-石膏濕法脫硫系統的運行成本。

關鍵詞：電石渣;干法脫硫;濕法脫硫;再生水深度處理系統

引言：電石渣是電石水解制取乙炔后的殘渣，屬于Ⅱ類一般工業固體廢棄物，來源廣泛、價格低廉，其主要成分Ca（OH）2是良好的SO2吸收劑。采用電石渣代替石灰石或作為原材料制備碳酸鈣進行煙氣脫硫，不僅可以大幅度降低脫硫運行成本，而且還可以在根本上解決電石渣的處理問題。

1試驗注意事項及預防措施

因電石渣粉漿液與SO2反應迅速，吸收塔漿液的pH值變化比較明顯，出口SO2可能突升突降，波動較大，可能會造成出口二氧化硫瞬時超標超標時間長，導致小時均值超標采取措施。①運行人員需要隨時對供漿量進行調整，控制出口二氧化硫瞬時值不能長時間超標，合理調控漿液箱制漿密度，如果控制困難，可隨時申請中斷試驗采用石灰石漿液代替。②目前部分項目已將供漿管路改至濾液水箱一路，試驗前將濾液水箱排空注入石灰石漿液，做好隨時供石灰石漿液的準備工作。③做好隨時切換循環泵準備工作。發現石膏含水量大應停止使用電石渣粉，拿石灰石粉替代進行漿液置換調整。電石渣粉脫硫后產生石膏粒徑小，容易對現有雙層濾布造成堵塞，需對現有雙層濾布更換為單層濾布。

2電石渣在濕法脫硫工藝中的應用

2.1電石渣的消溶特性

在濕法煙氣脫硫過程中，脫硫劑的消溶特性是控制脫硫效率的重要步驟。國內外對脫硫劑的消溶特性研究主要以石灰石及石灰為主，對電石渣的消溶特性研究較少。電石渣消溶屬于非催化均相反應過程，溶解速率主要取決于液膜擴散控制、固體顆粒表面化學反應速率，釆用改良的未反應收縮核模型可以較好地解釋電石渣消溶機理。電石渣消溶反應分為兩個階段，初期階段主要受液膜擴散控制，反應后期階段主要受表面化學反應控制，在液膜擴散控制階段，液相主體與石灰石顆粒表面的H+濃度差是傳質反應的推動力，其反應活化能為（7.64±1.8）kJ/mol，影響因素有漿液pH、溫度、攪拌速率、金屬陽離子含量等。轉化率由H+的傳質速率和傳質邊界層上的化學反應共同控制，降低pH可以提高傳質的表觀系數，增大電石渣最終消溶量，在實驗室條件下，將CaCl2溶液的pH由7.5降低至4.3時，電石渣的轉化率增加了22.4%;電石渣消溶的最佳pH為4.0～4.8，并給出了漿液pH對電石渣消融速率的影響。但在電石渣-石膏法脫硫工藝中，脫硫漿液的pH一般為5.5～6.5，并在實際運行中，往往需要將pH控制在7.0～9.0才能獲得較高的脫硫效率，不利于電石渣的消溶，造成電石渣浪費嚴重。漿液溫度與攪拌作用的影響機制類似，均可以增大脫硫劑的表面傳質系數，加快H+從液相主體向石灰石顆粒表面的傳質，提高消溶速率，但對脫硫劑最終的消溶量影響不大，而Mg2+等金屬陽離子的含量過高則可以抑制該過程。

2.2亞硫酸根的氧化特性

亞硫酸根的氧化對脫硫效率及石膏脫水至關重要，亞硫酸根氧化不及時可導致脫硫漿液中毒現象，影響脫硫效率，造成石膏脫水困難。在濕法脫硫工藝中，漿液pH可以控制亞硫酸根的氧化反應速率，亞硫酸根氧化動力學的研究表明，其在pH為4.5時氧化速率達到最大，而pH≥5時，隨著pH升高，亞硫酸鈣的氧化效率逐漸受到抑制。為了兼顧脫硫效率及氧化效率，在石灰石-石膏濕法脫硫單塔系統中，往往將pH控制在5.0～5.8，而電石渣-石膏法的漿液pH浮動較大，一般為5.5～9.0，導致亞硫酸鈣的氧化率偏低。此外，電石渣中的Na2S、K2S、H2S等還原性硫化物及Fe2O3對亞硫酸鈣的氧化率也有一定的影響，其濃度高于1.0mmol/L時，對亞硫酸鹽氧化過程具有較大的抑制作用，而適量Fe2O3對亞硫酸鈣氧化具有促進作用，其濃度在0.05～0.10g/L時對亞硫酸鈣氧化具有明顯的改善作用。

3采用電石渣為原料生產碳酸鈣

城市中水水質較為穩定，部分電廠將其作為循環冷卻用水，但由于中水中含有微生物、鈣、鎂離子以及少量的重金屬雜質，需要采取生石灰對其進行深度處理，即向水中投加純度為90%左右的Ca（OH）2來降低水的硬度及堿度，過程中產生的主要成分為CaCO3的中水污泥，可以作為良好的脫硫劑。因此，采用電石渣為原料，利用電廠現有燃煤機組的再生水深度處理系統中的石灰混凝澄清過濾工藝生產石灰石漿液是一種可行的思路。中水深度處理過程中產生的污泥一般由電廠委托具有資質的第三方公司進行處置，在污泥回用脫硫系統方面鮮有報道，主要面臨的問題是污泥中含有的雜質較多，其中有機物、Fe2+/Mg2+、酸不溶物含量較高，影響脫硫漿液及石膏品質，同時易產生吸收塔溢流現象。在實驗室條件下，采用NaHSO3配制成模擬脫硫漿液，在靜態機理試驗臺上研究了污泥摻配比例對漿液性質及石膏品質的影響，結果表明當中水污泥的摻配比例在20%內時，可保證脫硫漿液和石膏品質的穩定性，摻配比例過高則易導致石灰石活性降低，漿液嚴重起泡及石膏脫水困難等問題，影響脫硫系統的穩定運行，未在實際煙氣條件下考察污泥摻配量對漿液穩定性、起泡特性、漿液氧化特性石膏品質的影響。

結束語：本文提出了一種利用再生水深度處理系統中的石灰混凝澄清過濾工藝生產石灰石漿液的工藝，生產的石灰石漿液可以直接進行入脫硫系統進行脫硫，可以大幅度降低碳酸鈣的生產成本。

參考文獻

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