電石渣在鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

李自凡

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)平頂山信息通信技術(shù)開發(fā)公司，河南 平頂山 467021）

電石渣在鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

李自凡

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)平頂山信息通信技術(shù)開發(fā)公司，河南 平頂山 467021）

本文從電石渣的化學(xué)性能、市場(chǎng)售價(jià)等方面，分析了用電石渣替代傳統(tǒng)消石灰作為中小型熱電廠脫硫劑的可行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、工藝流程分析論證了用電石渣代替消石灰進(jìn)行煙氣脫硫，不但能達(dá)到脫硫效果，而且成本低，以廢制廢，能更好促進(jìn)環(huán)保發(fā)展。

電石渣；脫硫系統(tǒng)；脫硫劑

煙氣脫硫是為了減少燃煤發(fā)電廠SO2排放而建設(shè)的環(huán)境保護(hù)設(shè)施，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保重視地不斷提高，熱電廠鍋爐出口煙氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，要求排放指數(shù)越來(lái)越低。為達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，則需加大脫硫系統(tǒng)投入，脫硫成本所占企業(yè)生產(chǎn)成本的比例也將大幅度提高。目前我國(guó)熱電廠大多采用消石灰作為傳統(tǒng)的脫硫劑，因脫硫系統(tǒng)屬于連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行，脫硫劑用量大，造成脫硫成本高。所以開發(fā)應(yīng)用新的脫硫劑，節(jié)支降耗、對(duì)企業(yè)未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及可行性分析

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)下屬某子公司兩臺(tái)130t/h次高溫次高壓循環(huán)硫化床鍋爐自投運(yùn)以來(lái)，一直采用消石灰做脫硫劑。隨著國(guó)家對(duì)脫硫指標(biāo)的不斷嚴(yán)控、下調(diào)，脫硫成本越來(lái)越高，現(xiàn)每天的消耗費(fèi)用達(dá)到了2萬(wàn)元/臺(tái)左右。為進(jìn)一步挖潛增效，節(jié)能降耗，該公司經(jīng)多方調(diào)研，在脫硫劑的使用上進(jìn)行技術(shù)革新，用價(jià)格低廉的電石渣代替消石灰進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)。

電石渣是化工、機(jī)械等企業(yè)在電石制取 C2H2過(guò)程中大量排放的濕工業(yè)廢棄物，其主要成分是Ca（OH）2、Mg（OH）2等堿性物質(zhì)，可作為煙氣脫硫劑使用。電石渣加工簡(jiǎn)單，成本較低（300元/t），加工好的電石渣CaO含量約50%，折算CaOH約66%，除去一小部分還原為CaCO3，每噸電石渣CaOH含量約為0.3t。因脫硫主要依靠CaOH，所以用電石渣做脫硫劑理論上是可行的。

目前電石渣利用率不高，大量的廢渣堆積，不但占用土地，污染堆放場(chǎng)地附近的水資源，而且電石渣長(zhǎng)期堆放后，容易風(fēng)干起飛灰，形成粉塵和大氣污染，是必須重視和優(yōu)先處理利用的工業(yè)廢棄物。利用電石渣代替消石灰進(jìn)行煙氣脫硫，在降低煙氣脫硫運(yùn)行成本的同時(shí)，可以以廢制廢果，更好地促進(jìn)環(huán)保發(fā)展。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

為了驗(yàn)證電石渣的脫硫效果，2013年 3月 22日，該公司供熱車間進(jìn)行了電石渣代替消石灰進(jìn)行脫硫效果實(shí)驗(yàn)（此時(shí)鍋爐負(fù)荷90t/h）。開始試驗(yàn)前，首先將脫硫劑倉(cāng)內(nèi)的消石灰全部用完，在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)得脫硫除塵出口SO2含量為1700mg/m3左右，表明已無(wú)脫硫劑加入。然后開始往脫硫劑料倉(cāng)內(nèi)加入電石渣，先緩慢開啟加料裝置，閘門開度40mm，給料電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在 35r/min，此時(shí)測(cè)得 SO2值為1100mg/m3，說(shuō)明電石渣開始起反應(yīng)。之后隨著螺旋給料機(jī)轉(zhuǎn)速逐步加快，SO2值開始逐漸減小，當(dāng)脫硫劑閘門開至 100mm，加料電機(jī)轉(zhuǎn)速為 55r/min，SO2值降至120mg/m3（該公司設(shè)計(jì)SO2排放指標(biāo)為＜200mg/m3）。

實(shí)驗(yàn)證明，用電石渣做脫硫劑可以達(dá)到脫硫標(biāo)準(zhǔn)，能滿足對(duì)SO2排放量的控制。表1是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 電石渣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

為確保試驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)人員又用放置一段時(shí)間的電石渣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，除了放置期超過(guò)3個(gè)月的電石渣在料位倉(cāng)內(nèi)下部會(huì)有輕微吸潮堵塞情況外，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同。

為防止堵塞，可每隔一定時(shí)間（不超過(guò)1個(gè)月），將最下部電石渣放掉清理。

通過(guò)反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)果均能滿足脫硫標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明了電石渣完全可以替代消石灰作為脫硫劑應(yīng)用于中小型鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中。

3 工藝流程分析

該公司鍋爐脫硫系統(tǒng)采用半干法煙氣脫硫凈化+布袋除塵器工藝，脫硫系統(tǒng)主要包括:煙氣脫硫塔及煙道系統(tǒng)；布袋除塵器系統(tǒng)；脫硫劑貯存輸送系統(tǒng)、灰循環(huán)系統(tǒng)；吸收劑制備及給料系統(tǒng)；噴水增濕系統(tǒng)；脫硫灰輸送及存儲(chǔ)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。本次實(shí)驗(yàn)采用干態(tài)的電石渣粉末作為吸收劑，煙氣由流化床下部布風(fēng)板進(jìn)入流化床反應(yīng)塔，與電石渣顆粒充分混合，煙氣中的HCl、SO2、HF、SO3和其他有害氣體與電石渣反應(yīng)，生成CaCL2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O和CaCO3等。反應(yīng)產(chǎn)物由煙氣從反應(yīng)塔上部帶出，經(jīng)循環(huán)除塵器分離。分離出的固體絕大部分被送回流化床反應(yīng)器，以延長(zhǎng)吸收劑的作用時(shí)間，提高利用效率。將水直接噴入反應(yīng)室下部，使反應(yīng)溫度盡可能接近露點(diǎn)溫度，以提高脫硫效率。經(jīng)吸收塔脫硫反應(yīng)后的煙氣從頂部排出，進(jìn)入布袋除塵器，除塵達(dá)標(biāo)后再經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排放。

在循環(huán)流化床內(nèi)，電石渣粉末、煙氣和噴入的水分，在流化狀態(tài)下經(jīng)過(guò)充分的混合，并通過(guò)電石渣粉末多次再循環(huán)，使循環(huán)流化床內(nèi)參加脫硫反應(yīng)的電石渣粉末量遠(yuǎn)大于新投入的電石渣粉末量，從而使煙氣中HCl、SO2、SO3、HF等酸性氣體被充分吸收，實(shí)現(xiàn)了高效脫硫的目的。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程示意圖

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

脫硫系統(tǒng)在達(dá)到SO2設(shè)計(jì)排放指標(biāo)的情況下，一臺(tái)130t/h循環(huán)流化床鍋爐，如果用消石灰每小時(shí)用量為2t，每天消耗48t，消石灰現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià):450元/t，成本約2萬(wàn)元/d，每年費(fèi)用（按照年運(yùn)行7200h計(jì)算）:

如果用電石渣，每小時(shí)用量 2.5t。每天消耗60t/h，每噸電石渣市場(chǎng)價(jià)230元/t，每天成本約1.4萬(wàn)元

年可節(jié)約成本:

由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得出:

一臺(tái)130t/h循環(huán)流化床鍋爐僅脫硫劑一項(xiàng)費(fèi)用每年可節(jié)約成本234萬(wàn)元左右。

4.2 社會(huì)效益

1）利用電石渣作脫硫劑，降低了脫硫成本，為脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

2）用電石渣做脫硫劑，不僅減少了廢渣對(duì)環(huán)境的污染，而且為以廢治廢開辟了新途徑，促進(jìn)了資源綜合利用，有利于保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié)論

用電石渣代替消石灰做脫硫劑應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中，不僅能有效利用工業(yè)廢棄物，減少環(huán)境污染，而且節(jié)約脫硫成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。即經(jīng)濟(jì)環(huán)保、又安全可行，值得在中小型熱電廠鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。

［1］張國(guó)維，袁德春.平煤集團(tuán)80萬(wàn)t/a聯(lián)堿120萬(wàn)t/a真空制鹽項(xiàng)目配套（3×130t/h）供熱工程可行性研究報(bào)告［Z］.中國(guó)核電工程有限公司鄭州分公司，2008.

［2］申景芳，王兵，張明穎平，等.煤集團(tuán)80萬(wàn)t/a聯(lián)堿120萬(wàn)t/a真空制鹽項(xiàng)目配套（3×130t/h）供熱工程可行性研究報(bào)告［Z］.河南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，2009.

［3］任永紅.循環(huán)流化床鍋爐使用培訓(xùn)教材［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［4］龔德鴻，錢進(jìn)，朱兵.電石渣在電廠煙氣脫硫中的應(yīng)用［J］.鍋爐技術(shù)，2008，39（6）：13-17.

Research and Application of Carbide Slag in Boiler Flue Gas Desulfurization System

Li Zifan
（Pingdingshan Coal，China Shenma Group Information and Communication Technology Development Company，Pingdingshan，He'nan 467021）

Rticle from the carbide slag chemical aspects of performance，price，analysis of carbide slag instead of the traditional lime as desulfurizer for medium and small thermal power plant is feasible.Experimental data，process analysis of flue gas desulfurization of carbide slag replacing lime，not only can achieve the effect and low cost，scrap waste，to better promote the development of environmental protection.

carbide slag；desulfurization system；desulfurizer

李自凡（1974-），女，河南省平頂山人，工程師，主要從事培訓(xùn)工作。