電石渣在燃煤電廠脫硫工藝中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李翠

摘要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝因其技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定及脫硫效率高等優(yōu)勢，成為國內(nèi)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(yán)格的環(huán)保政策的影響，石灰石礦采購難度進(jìn)一步加大，采購價格逐年上漲，進(jìn)一步提高了石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的運行成本。

關(guān)鍵詞：電石渣;干法脫硫;濕法脫硫;再生水深度處理系統(tǒng)

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(yè)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(jìn)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(yù)防措施

因電石渣粉漿液與SO2反應(yīng)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(biāo)超標(biāo)時間長，導(dǎo)致小時均值超標(biāo)采取措施。①運行人員需要隨時對供漿量進(jìn)行調(diào)整，控制出口二氧化硫瞬時值不能長時間超標(biāo)，合理調(diào)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(zhǔn)備工作。③做好隨時切換循環(huán)泵準(zhǔn)備工作。發(fā)現(xiàn)石膏含水量大應(yīng)停止使用電石渣粉，拿石灰石粉替代進(jìn)行漿液置換調(diào)整。電石渣粉脫硫后產(chǎn)生石膏粒徑小，容易對現(xiàn)有雙層濾布造成堵塞，需對現(xiàn)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(yīng)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(nèi)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(yīng)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(xué)反應(yīng)速率，釆用改良的未反應(yīng)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(yīng)分為兩個階段，初期階段主要受液膜擴散控制，反應(yīng)后期階段主要受表面化學(xué)反應(yīng)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(zhì)反應(yīng)的推動力，其反應(yīng)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(zhuǎn)化率由H+的傳質(zhì)速率和傳質(zhì)邊界層上的化學(xué)反應(yīng)共同控制，降低pH可以提高傳質(zhì)的表觀系數(shù)，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(zhuǎn)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(yán)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?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)，加快H+從液相主體向石灰石顆粒表面的傳質(zhì)，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(guān)重要，亞硫酸根氧化不及時可導(dǎo)致脫硫漿液中毒現(xiàn)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(yīng)速率，亞硫酸根氧化動力學(xué)的研究表明，其在pH為4.5時氧化速率達(dá)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(tǒng)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(dǎo)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(jìn)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(chǎn)碳酸鈣

城市中水水質(zhì)較為穩(wěn)定，部分電廠將其作為循環(huán)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(zhì)，需要采取生石灰對其進(jìn)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(chǎn)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(xiàn)有燃煤機組的再生水深度處理系統(tǒng)中的石灰混凝澄清過濾工藝生產(chǎn)石灰石漿液是一種可行的思路。中水深度處理過程中產(chǎn)生的污泥一般由電廠委托具有資質(zhì)的第三方公司進(jìn)行處置，在污泥回用脫硫系統(tǒng)方面鮮有報道，主要面臨的問題是污泥中含有的雜質(zhì)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(zhì)，同時易產(chǎn)生吸收塔溢流現(xiàn)象。在實驗室條件下，采用NaHSO3配制成模擬脫硫漿液，在靜態(tài)機理試驗臺上研究了污泥摻配比例對漿液性質(zhì)及石膏品質(zhì)的影響，結(jié)果表明當(dāng)中水污泥的摻配比例在20%內(nèi)時，可保證脫硫漿液和石膏品質(zhì)的穩(wěn)定性，摻配比例過高則易導(dǎo)致石灰石活性降低，漿液嚴(yán)重起泡及石膏脫水困難等問題，影響脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，未在實際煙氣條件下考察污泥摻配量對漿液穩(wěn)定性、起泡特性、漿液氧化特性石膏品質(zhì)的影響。

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

參考文獻(xiàn)

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