電石渣—石膏法脫硫增容提效改造技術(shù)

福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司 林曉鳳

電石渣—石膏法脫硫增容提效改造技術(shù)

福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司 林曉鳳

目前，國內(nèi)許多火電廠、化工廠的濕法脫硫裝置需要進行增容提效改造。該文介紹山東新龍集團有限公司電石渣—石膏法脫硫增容提效改造技術(shù)、改造內(nèi)容及改造效果，對于后續(xù)同類型的脫硫增容提效改造具有良好的參考和借鑒價值。

電石渣 脫硫 增容提效改造 吸收塔

1 概述

目前，國內(nèi)許多火電廠、化工廠都將脫硫系統(tǒng)增容提效改造提上了日程。主要是因為，一方面由于機組燃用煤種變化，脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度遠(yuǎn)大于系統(tǒng)設(shè)計值；另一方面是國家環(huán)保要求越來越嚴(yán)，特別是“超低排放”標(biāo)準(zhǔn)的實施，導(dǎo)致現(xiàn)有的脫硫系統(tǒng)無法穩(wěn)定、達標(biāo)排放。

山東新龍集團有限公司4#鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的220t/h煤粉爐，已配置電石渣—石膏法脫硫設(shè)施及濕式電除塵器，脫硫設(shè)施為一爐一塔，4#吸收塔直徑5800mm，配4臺循環(huán)泵。吸收塔入口煙氣SO2濃度小于4000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），脫硫效率95.0%，現(xiàn)有脫硫設(shè)施運行SO2排放濃度低于200mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），無法達到“超低排放”的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)塔內(nèi)氧化工藝氧化效果不佳，石膏品質(zhì)較差，不能作為產(chǎn)品外賣。

山東新龍集團有限公司4#鍋爐脫硫裝置的增容提效改造工程由福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司于2016年8月總承包（土建施工除外），業(yè)主要求在土建具備施工條件后，60d完成改造并具備運行條件。改造中，要充分利用原有脫硫設(shè)備，提高脫硫副產(chǎn)物品質(zhì)，施工周期短，投資造價低。改造后脫硫入口煙氣SO2濃度小于5000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），脫硫效率99.3%，脫硫設(shè)施運行滿足低于35mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 脫硫劑——電石渣

電石渣是山東新龍集團有限公司PVC廠的生產(chǎn)廢料。

電石是該集團PVC廠生產(chǎn)聚氯乙稀的主要原料，電石的化學(xué)名稱為CaC2，純碳化鈣是無色透明的固體，但工業(yè)上常用的碳化鈣因含雜質(zhì)較多而成暗灰色，電石的生產(chǎn)工藝為焦炭與石灰在高溫條件下反應(yīng)生成碳化鈣，其反應(yīng)方程式如下：

電石置于乙炔發(fā)生器中，加水進行強烈化學(xué)反應(yīng)生成乙炔氣和氫氧化鈣，其反應(yīng)式如下：

乙炔氣體用于生產(chǎn)聚氯乙稀，而電石渣和其它雜質(zhì)成為影響環(huán)境的廢棄物。

福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司委托福建省分析測試中心對新龍電化集團電石渣的成分作分析，結(jié)果見表1。

表1 電石渣成分分析表

從中可見，電石渣的主要成分是Ca(OH)2，電石渣中的Ca(OH)2占比大于市場采購的生石灰制成的熟石灰中Ca(OH)2的百分含量。因此，電石渣—石膏法的脫硫原理與石灰—石膏法相同。

3 脫硫裝置主要改造內(nèi)容

電石渣—石膏法脫硫裝置分為煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、脫硫劑儲存及輸送系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、事故檢修排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)及電氣儀控系統(tǒng)。其中，脫硫劑儲存及輸送系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、事故檢修排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)大部分保持原狀，僅在系統(tǒng)管道上進行改造修復(fù)。主要改造的是煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)及電氣儀控系統(tǒng)。改造范圍及內(nèi)容如下：

3.1 煙道系統(tǒng)改造

從4#爐引風(fēng)機出口膨脹節(jié)后接口至現(xiàn)有4#濕式電除塵器入口，工藝需要的煙道改造和新增煙道（含保溫、防腐）均屬福建鑫澤環(huán)保施工范圍。

3.2 SO2吸收系統(tǒng)改造

從4#爐引風(fēng)機出口煙道到現(xiàn)有4#濕式電除塵器入口，煙道之間所有主輔設(shè)備（包括氧化塔）的建設(shè)等。

3.3 電氣儀控系統(tǒng)改造

電氣系統(tǒng)方面，山東新龍公司只提供電源接點，其余全部由福建鑫澤環(huán)保公司負(fù)責(zé)。儀控系統(tǒng)方面，本次改造的DCS卡件安裝在原有3#脫硫氧化塔改造的DCS柜內(nèi)，本次包含1臺上位機及1套軟件，并做組態(tài)修改；不含控制柜、主處理器等，主控單元、電源、通訊等均利用原有器材。

具體的改造內(nèi)容詳見圖1。

改造后煙氣系統(tǒng)的工藝流程為：鍋爐引風(fēng)機→氧化塔→原吸收塔→原濕式電除塵器→原煙囪，即在鍋爐引風(fēng)機和原吸收塔中間增加了進出氧化塔的煙氣管道。圖1中，虛線方框內(nèi)為新建的氧化塔。新建的氧化塔工藝流程為：在氧化塔底部設(shè)塔釜，經(jīng)脫硫后的脫硫液落入塔釜，脫硫漿液由氧化塔循環(huán)液泵輸送至塔頂噴淋。新增的氧化風(fēng)機將空氣鼓入氧化塔塔釜，在攪拌器的作用下，空氣被破碎并充分分散于漿液中，將亞硫酸鈣氧化為石膏。原吸收塔內(nèi)的漿液通過漿液排出泵輸送到氧化塔的塔釜，使原脫硫漿液在吸收塔和氧化塔進行兩級氧化，延長了氧化時間，提高了脫硫效率及脫硫石膏的品質(zhì)。氧化塔內(nèi)的漿液通過氧化塔石膏排出泵輸送至原有水力旋流器進行脫水處理。

圖1 脫硫改造工藝流程圖

4 新建氧化塔的原因

SO2吸收系統(tǒng)是整個煙氣裝置的核心，也是增容提效改造的核心。對于噴淋塔而言，煤種的適應(yīng)性與漿液的循環(huán)量、系統(tǒng)塔氧化槽的容積以及是否有足夠的氧化風(fēng)量密切相關(guān)。目前，脫硫提效改造的措施有：①增加液氣比（增加噴淋層數(shù)及增加噴淋密度），塔內(nèi)提效構(gòu)件（均流裝置及防煙氣逃逸裝置）；②單塔雙循環(huán)；③新建塔外漿池；④串塔方式；⑤吸收塔重建。

針對山東新龍項目，吸收塔進口SO2濃度由4000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）提高為5000 mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），且出口SO2濃度由200mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）降為35 mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）。脫硫效率需大幅提高，且需氧化的SO32-濃度增大，原系統(tǒng)氧化能力嚴(yán)重不足，故選擇增設(shè)氧化塔的串塔方式。新建氧化塔的凈煙道作為原吸收塔的入口煙道，實現(xiàn)兩個塔串聯(lián)處理煙氣。通過新增的氧化塔對SO2及其他污染物進行部分脫除，再進入原來的吸收塔脫除剩余的污染物，通過兩級脫硫，滿足排放要求。新建的氧化塔可提前獨立施工，在煙道與原系統(tǒng)煙道接通時，主機才需停機。因此大大縮短了主機停機時間，也縮短了整個施工周期。

5 脫硫改造效果

經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定，山東新龍集團有限公司4#鍋爐脫硫增容提效改造工程取得良好的脫硫效果。脫硫改造效果見表2。

由表2可見，改造后，脫硫效率由95.0%提高至99.3%，鍋爐每小時多脫除SO2247kg；鍋爐脫硫每小時多消耗電石渣0.34t（因脫硫總量增加），按一年運行8000h計，一年可減少電石渣外排2720t，減少了這些廢渣對環(huán)境的污染。原有脫硫裝置產(chǎn)生的石膏品質(zhì)較差。改造后，鍋爐脫硫裝置每小時產(chǎn)生3.45t石膏（含水率10%），改造后產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物石膏，亞硫酸鈣含量低，游離水含量為10%，可以作為產(chǎn)品外賣，節(jié)省了脫硫產(chǎn)物的排污費。因此，山東新龍集團有限公司4#鍋爐脫硫增容提效改造工程產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

表2 脫硫改造前后參數(shù)對比

6 結(jié)束語

本脫硫提效改造工程，充分利用了原有設(shè)備，提高了脫硫效率，消減了污染物的排放，脫硫產(chǎn)物石膏品質(zhì)顯著提高，可綜合利用。并且，在脫硫施工中，主機停爐時間短，對山東新龍集團有限公司主機生產(chǎn)運行影響小，具有良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。改造工程對于后續(xù)同類型脫硫增容提效改造具有良好的參考和借鑒價值。

[1]劉劍軍，趙志華，嚴(yán)學(xué)安，等，濕法脫硫裝置SO2吸收系統(tǒng)增容改造方案探討[J].電力科技與環(huán)保，2011,27(6)：33-35.

[2]李偉.淺談電石渣脫硫工藝[J].新疆電力技術(shù),2010(3)：64-66.

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