電石渣漿—石膏濕法脫硫工藝的應用

武秀梅

(南寧化工股份有限公司，廣西 南寧 530031)

目前國內治理二氧化硫的主要途徑有燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫。燃燒后脫硫，又稱煙氣脫硫（Flue gas desulfurization，簡稱FGD）。在FGD技術中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下5種方法：以CaCO3（石灰石）為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業(yè)化技術是鈣法，所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產物，具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，因此石灰-石膏濕法鍋爐煙氣脫硫技術的應用范圍較廣。

氯堿行業(yè)在生產電石法聚氯乙烯的過程中會產生電石渣，電石渣的產生曾一度成為制約電石法聚氯乙烯生產的難題。電石渣漿應用于鍋爐煙氣脫硫的技術為電石渣的處理提供了一條清潔的、可持續(xù)的一種循環(huán)利用模式。

1 鍋爐煙氣爐外脫硫除塵技術

1.1 工藝流程

煙氣經過布袋除塵器除塵后由引風機進入脫硫裝置與脫硫劑（電石渣漿）反應，去除煙氣中的SO2，SO2降低至規(guī)定濃度以下，然后經過裝置上段的除霧裝置分離煙氣中的霧滴，經過煙道加熱器加熱升溫后的煙氣進入煙囪達標排放。聚氯乙烯廠將電石渣漿液送到電石渣漿液罐，然后用電石渣輸送泵輸送到脫硫塔。循環(huán)泵將塔內電石渣漿液循環(huán)送到噴淋層進行噴淋脫硫。電石渣漿液與煙氣接觸反應后，進入脫硫塔底部的持液槽，經攪拌器攪拌和氧化風機氧化后形成石膏漿液，由石膏漿液排出泵抽出，通過水力旋流器和真空過濾機對石膏漿液進行脫水處理；水力旋流器的溢流液和水平真空過濾機的濾液回流到電石渣漿液溢流罐，然后由溢流漿液泵輸送到脫硫塔底部的持液槽經循環(huán)泵循環(huán)使用，而脫水后石膏外送水泥廠生產使用。

1.2 工作機理

(1) 在脫硫吸收塔內，煙氣中的SO2首先被漿液中的水吸收，形成亞硫酸，并部分電離：

(2) 與吸收塔漿液中的Ca(OH)2細顆粒反應生成CaSO3·1/2H2O細顆粒：

(3) CaSO3·1/2H2O被鼓入的空氣中的氧氣氧化，最終生成石膏CaSO4·2H2O

上述反應中第一步是較關鍵的一步，即SO2被漿液中的水吸收。根據(jù)SO2的化學特性，SO2在水中能發(fā)生電離反應，易于被水吸收，只要有足夠的水，就能將煙氣中絕大部分SO2吸收下來。但隨著漿液中和離子數(shù)量的增加，漿液的吸收能力不斷下降，直至完全消失。因此要保證系統(tǒng)良好的吸收效率，不僅要有充分的漿液量和充分的氣液接觸面積，還要保證漿液的充分新鮮。上述反應中第二步和第三步其實是更深一步的反應過程，目的就是不斷地去掉漿液中的和離子，以保持漿液有充分的吸收能力，從而推動第一步反應的持續(xù)進行。

2 電石渣漿替代石灰在石灰-石膏濕法鍋爐煙氣脫硫技術的應用效果

南寧化工股份有限公司5#爐和6#爐分別是35t·h-1和65t·h-1的中壓煤粉鍋爐，配套的脫硫除塵設施為麻石水膜除塵脫硫一體化的裝置，隨著使用年限的增加，效率低下。這種技術除塵效率低且不穩(wěn)定，不屬于國家節(jié)能減排技術，為進一步提高煙氣的除塵脫硫效率，建設單位擬按照國家減排要求對5#爐和6#爐的煙氣除塵脫硫設備進行改造。根據(jù)煙氣脫硫效率及本企業(yè)的實際情況，煙氣除塵采用布袋除塵器，脫硫工藝采用電石渣漿-石膏法（濕式），脫硫劑采用本企業(yè)生產過程中產生的電石渣漿液，同時達到廢渣綜合利用的目的。

項目建設內容包括新增脫硫塔、布袋除塵器、引風機、真空皮帶脫水機等裝置，替代原水膜麻石脫硫除塵裝置，利用現(xiàn)有公用工程和設施進行鍋爐煙氣脫硫技術改造，項目新增脫硫工藝樓、5#爐引風機房、6#爐引風機房、循環(huán)泵房及煙道支架，建筑面積約1125m2。項目總投資2134.64萬元。

2.1 原水膜麻石塔脫硫除塵設施運行效果

項目改造前，脫硫除塵設施的運行情況具體為：脫硫效率為50%，未安裝在線監(jiān)測設施的情況下，SO2的平均排放濃度＞900mg·Nm-3，高于國家排放標準GB 13271-2001《鍋爐大氣污染物排放標準》Ⅱ時段、二類區(qū)要求（≤900mg·Nm-3）。

2.2 改造后的脫硫設施運行效果

以電石漿替代石灰應用于石灰-石膏濕法鍋爐煙氣脫硫后，2011年，設施的脫硫效率為98.8%，SO2的平均排放濃度為117mg·Nm-3；2012年，設施的脫硫效率為92.9%，SO2的平均排放濃度為103mg·Nm-3。設施建成投運后，整個脫硫系統(tǒng)運行平穩(wěn)，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示SO2平均排放濃度為100～200mg·Nm-3，遠遠低于國家900 mg·Nm-3的排放標準。

2.3 脫硫設施在運行過程中出現(xiàn)的問題

2.3.1 電石渣漿供應不足，造成脫硫效率下降

原因分析：由于電石渣漿容易結垢，易造成管道堵塞，致使脫硫劑供應不足，造成脫硫效率下降。

處置措施：(1) 對電石渣漿的輸送管道進行反沖洗。(2) 同時啟動備用脫硫劑系統(tǒng)，開啟石灰乳漿液管閥門，送石灰乳漿液暫時代替電石渣漿液進行脫硫。

2.3.2 電石渣漿濃度不均衡，造成脫硫效率時高時低

原因分析：原電石渣漿的輸送系統(tǒng)與聚氯乙烯的生產系統(tǒng)直接相連，生產系統(tǒng)的不穩(wěn)定容易造成電石渣漿的濃度不穩(wěn)定。

處置措施：在輸送系統(tǒng)前增加均質池，使送脫硫系統(tǒng)的電石渣漿濃度均衡穩(wěn)定。

3 結論

在實際運行中發(fā)現(xiàn)利用電石渣作為脫硫劑的脫硫效果要比石灰乳的較果更為突出，由于電石渣的主要成分為氫氧化鈣，電石渣是電石與水反應放出乙炔氣體后形成的，比表面積大于石灰乳，因此脫硫的效果會更好。

利用電石渣漿作為脫硫劑用于濕法鍋爐煙氣脫硫技術是可行的，能夠達到預期效果，并實現(xiàn)了企業(yè)“以廢治廢”，綜合利用的循環(huán)經濟模式。