75t/h循環(huán)流化床爐電石渣脫硫?qū)嵗治?/h1>
2017-11-22 00:55:28葉詩瑛
綠色環(huán)保建材 2017年5期
葉詩瑛
合肥熱電集團(tuán)有限公司
75t/h循環(huán)流化床爐電石渣脫硫?qū)嵗治?/p>
葉詩瑛
合肥熱電集團(tuán)有限公司
二氧化硫是大氣主要?dú)怏w污染物之一，主要來源于燃煤鍋爐排放。通過煙氣脫硫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)二氧化硫的減排，本文通過對電石渣脫硫可行性和經(jīng)濟(jì)性分析的基礎(chǔ)上，探討電石渣脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)，對于電石渣的脫硫應(yīng)用提供了技術(shù)支持和理論基礎(chǔ)。
電石渣；脫硫；經(jīng)濟(jì)性分析
1 前言
隨著國家對主要污染物減排工作的嚴(yán)格要求，SO2排放控制受各級環(huán)保行政主管部門的高度重視。目前，煙氣脫硫技術(shù)作為我國控制SO2排放的重要手段之一，常用鈣吸收法，脫硫劑一般采用CaCO3、CaO或Ca(OH)2，運(yùn)行成本較高。如何開發(fā)低成本、高效率的脫硫劑具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
電石渣是生產(chǎn)乙炔、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇等過程中排出的廢渣，據(jù)統(tǒng)計，每年我國有數(shù)百萬噸電石渣露天堆放，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。電石渣的主要成分為Ca(OH)2，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常都能達(dá)到80%以上，屬于中等強(qiáng)度的堿性物質(zhì)，易溶于水，具有潛在的脫硫潛力。因此，本文以某熱電廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐為例，探討電石渣脫硫的可行性和經(jīng)濟(jì)性分析，為電石渣的脫硫利用提供理論支撐和技術(shù)支持。
2 試驗(yàn)
2.1 鍋爐運(yùn)行參數(shù)
試驗(yàn)熱電廠鍋爐為中溫、中壓循環(huán)流化床鍋爐，采用旋風(fēng)分離器，爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，過熱器分高、低二級過熱器，中間設(shè)噴水減溫器，尾部設(shè)省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。鍋爐額定蒸發(fā)量75 t/h，設(shè)計熱效率88%，額定蒸汽壓力為3.82MPa，額定蒸汽溫度450℃，排煙溫度135℃，含氧量3～7%，空預(yù)器出口煙氣量173500 Nm3/h，鈣硫比2.5。
在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)期間鍋爐在72t/h穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)煤量為12.5t/h，實(shí)驗(yàn)時間為120分鐘，分別以石灰石、電石渣分別與煤按鈣硫比2.5混合后送入爐膛。表1列出燃煤成分表，在距離位于地面30米排氣筒（100米）中部利用CEMS-2000氣體在線監(jiān)測裝置對二氧化硫濃度進(jìn)行監(jiān)測和記錄。
表1 燃煤成分表
2.2 脫硫劑
本實(shí)驗(yàn)中采用石灰石和電石渣兩種脫硫劑，其中電石渣樣品來自某氯堿化工企業(yè)。電石渣的具體生產(chǎn)過程為：焦炭（C）或者無煙煤和石灰石（CaCO3）在高溫下反應(yīng)生成電石（CaC2），電石與水反應(yīng)生產(chǎn)乙炔氣體和電石渣。具體反應(yīng)過程如下：
電石渣成分因電石來源與生產(chǎn)工藝的差異，可能含有SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，以及P、Cl元素。通過檢測分析，兩種脫硫劑的化學(xué)組成如表2所示。
表2 兩種脫硫劑化學(xué)組成（單位：%）
3 結(jié)果和討論
3.1 脫硫效果比較
試驗(yàn)過程中，鍋爐煙氣排放量在153000 Nm3/h左右，出口煙氣中SO2的質(zhì)量濃度的最大值分別為135mg/m3和143 mg/m3左右，均符合《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）標(biāo)準(zhǔn)中燃煤鍋爐二氧化硫排放濃度限值200 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用兩種不同脫硫劑后，系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表3所示。
表3 不同脫硫劑的技術(shù)指標(biāo)
從表可以看出，兩種脫硫劑均具有較好的脫硫效果，且電石渣的脫硫效率略高于石灰石。
3.2 脫硫原理
電石渣脫硫與石灰石脫硫原理基本相同，電石渣主要成分為Ca(OH)2，溫度在580℃以上時，Ca(OH)2就會發(fā)生分解生成CaO和H2O，因電石渣運(yùn)輸存放過程暴露在空氣中，一部分Ca(OH)2與空氣中CO2反應(yīng)生成CaCO3，故其性質(zhì)與石灰似乎相近。脫硫總反應(yīng)如下：
3.3 電石渣替代石灰石經(jīng)濟(jì)理論分析
以單臺此鍋爐年運(yùn)行時間按6000小時計，年耗煤量為7.5萬噸，且平均含硫量0.5%為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定Ca/S=2.5，分別計算用電石渣和石灰石進(jìn)行脫硫所需物料成本，如表3所示。
CaO質(zhì)量為計算如下：
再根據(jù)實(shí)驗(yàn)中石灰石（CaO含量52.5%）和電石渣（CaO含量50.85%）的CaO含量，分別計算得所需石灰石質(zhì)量為3125.33t和電石渣質(zhì)量為3226.75t。
表3 電石渣與石灰石脫硫經(jīng)濟(jì)分析
由上表可知，采用電石渣脫硫劑后，年節(jié)省費(fèi)用約35.96萬元，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時，提高了電石渣的利用價值，實(shí)現(xiàn)廢棄物高值循環(huán)利用。
3.4 電石渣脫硫劑的優(yōu)缺點(diǎn)比較
電石渣是工業(yè)副產(chǎn)品，價格非常低廉，每噸成本大約29元（含運(yùn)費(fèi)），可大大節(jié)省了降低了運(yùn)行費(fèi)用，主要成分為Ca(OH)2，從其物理、化學(xué)分析可以看出電石渣的顆粒小、比表面積很大，有較好的化學(xué)活性，能充分的與SO2反應(yīng)，提高脫硫效率；同時由于電石渣與SO2反應(yīng)的條件較低，對于運(yùn)行床溫要求也相對較低。
4 結(jié)論
（1）電石渣是良好的SO2吸收劑，可替代石灰石進(jìn)行脫硫，具有較高的脫硫效率。
（2）電石渣作為脫硫劑可大大地節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。
[1] 王志軒,潘荔,彭俊.電力行業(yè)二氧化硫排放控制現(xiàn)狀、費(fèi)用及對策分析.環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(4):11～20.
[2] 程新金,et al.中國二氧化硫排放控制的效果評估[J].大氣科學(xué),2004,28(2):174～186.
[3] 劉志全,陸永琪.關(guān)于燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策的探討[J].環(huán)境保護(hù),2001(2):8～10.
[4] 趙鵬高,嚴(yán)晨敏,潘超.二氧化硫排放總量控制若干問題的思考[J].電力科技與環(huán)保,2006,22(4):1～3.
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葉詩瑛
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二氧化硫是大氣主要?dú)怏w污染物之一，主要來源于燃煤鍋爐排放。通過煙氣脫硫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)二氧化硫的減排，本文通過對電石渣脫硫可行性和經(jīng)濟(jì)性分析的基礎(chǔ)上，探討電石渣脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)，對于電石渣的脫硫應(yīng)用提供了技術(shù)支持和理論基礎(chǔ)。
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2 試驗(yàn)
2.1 鍋爐運(yùn)行參數(shù)
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電石渣成分因電石來源與生產(chǎn)工藝的差異，可能含有SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，以及P、Cl元素。通過檢測分析，兩種脫硫劑的化學(xué)組成如表2所示。
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表3 不同脫硫劑的技術(shù)指標(biāo)
從表可以看出，兩種脫硫劑均具有較好的脫硫效果，且電石渣的脫硫效率略高于石灰石。
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CaO質(zhì)量為計算如下：
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表3 電石渣與石灰石脫硫經(jīng)濟(jì)分析
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3.4 電石渣脫硫劑的優(yōu)缺點(diǎn)比較
電石渣是工業(yè)副產(chǎn)品，價格非常低廉，每噸成本大約29元（含運(yùn)費(fèi)），可大大節(jié)省了降低了運(yùn)行費(fèi)用，主要成分為Ca(OH)2，從其物理、化學(xué)分析可以看出電石渣的顆粒小、比表面積很大，有較好的化學(xué)活性，能充分的與SO2反應(yīng)，提高脫硫效率；同時由于電石渣與SO2反應(yīng)的條件較低，對于運(yùn)行床溫要求也相對較低。
4 結(jié)論
（1）電石渣是良好的SO2吸收劑，可替代石灰石進(jìn)行脫硫，具有較高的脫硫效率。
（2）電石渣作為脫硫劑可大大地節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。
[1] 王志軒,潘荔,彭俊.電力行業(yè)二氧化硫排放控制現(xiàn)狀、費(fèi)用及對策分析.環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(4):11～20.
[2] 程新金,et al.中國二氧化硫排放控制的效果評估[J].大氣科學(xué),2004,28(2):174～186.
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