电石渣湿法脱硫工艺中烟气脱硫的应用

马晓辉 李钧

(中钢集团天澄环保科技股份有限公司湖北武汉430025)

1 前言

工业生产产生大量的电石渣副产物，目前电石渣主要应用于水泥、制砖、建筑材料等方面，利用量较少，整体利用率不足30%，国内外尚无较好的方法进行综合利用。大多数电石渣仍采取集中堆放处理，占用大量的土地，同时对周边环境造成极大的潜在危害。

用电石渣代替石灰石作脱硫剂，为电石渣的综合利用提供了一条很好的解决出路。首先，电石渣作为脱硫剂，以废治废，降低脱硫剂采购成本，降低脱硫运行整体成本。其次，电石渣作脱硫剂，可以减少二氧化碳的产生，二氧化碳是一种可以造成温室效应的气体，二氧化碳排放量的减少能有效的改善环境。

2 电石渣湿法烟气脱硫的原理

由于脱硫塔内充分的气/液接触，在气－液界面上发生了传质过程，烟气中的二氧化硫(S02)溶于水后生成亚硫酸(H2SO3):

S02+H2O=H2SO3

电石(CaC2)水解生成电石渣［Ca(OH)2］和乙炔(C2H2):

CaC2+H2O=Ca(OH)2+C2H2

电石渣浆液中的主要成分［Ca(OH)2］与二氧化硫(S02)溶于水后生成亚硫酸(H2SO3)反应生成亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O):

2Ca(OH)2+2H2SO3=2CaSO3·1/2 H2O+3H2O

亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)经过氧化空气氧化后生成二水硫酸钙即石膏(CaSO4·2H2O):

2CaSO3·1/2 H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O

3 石灰石－石膏湿法脱硫工艺和电石渣—石膏湿法脱硫工艺的比较

石灰石－石膏湿法脱硫工艺和电石渣—石膏湿法脱硫同属于钙基固硫法脱硫技术大类，其工艺路线、系统流程、两者区别主要在于Ca元素基的化合态不同，石灰石法的Ca元素存在与Ca-CO3中，电石渣法的Ca元素存在与Ca(0H)2中。

3.1 与石灰石法相比，电石渣法的优势

因电石渣中Ca基化合物Ca(0H)2的反应活性远高于CaCO3，且Ca(0H)2为微溶化合物，CaCO3为难溶化合物，液相中Ca2+浓度有数量级上的差异，电石渣脱硫发的固硫反应在脱硫塔（喷淋空塔）喷淋反应区段和浆池内的反应速率要远高于石灰石法，所以脱硫塔气液两相交换的液气比要低于石灰石法。在脱硫塔入口烟气量及烟气含硫量在同等条件下，假设石灰石法脱硫的液气比为10L/m3,电石渣脱硫法的液气比可以设定为：5～7 L/m3，这意味着使用电石渣作为固硫剂时，浆液循环量小，降低运行成本。

3.2 与石灰石法相比，电石渣法的劣势

因电石渣法脱硫是固硫反应的速率很快，在脱硫剂供应管路自动控制阀门为电动蝶阀的前提下，电石渣浆的进浆量与脱硫塔浆池pH值的联合动作反应时间跟不上固硫反应速率造成的pH值波动，所以电石渣法脱硫的脱硫塔浆池内pH值控制区间为6～8，而石灰石法脱硫的pH值控制区间为5～6，电石渣脱硫法浆池pH值变化区间大，且位于酸碱性交接区段，所以石灰石法脱硫的系统运行稳定性优于电石渣法。

电石渣浆在一般情况下Mg2+及其它盐溶性高的碱金属离子浓度含量一般较高，吸收剂中Mg含量（以MgCO3计）如超过2%或更高的话将产生如下不利影响：

>影响脱硫塔浆池亚硫酸根离子的氧化反应，需加大氧化空气量；

>影响塔内化学反应传质过程；

>影响结晶石膏的晶体性状，严重恶化固体副产物脱水性能；

同时，电石渣浆中的主要成份为Ca(OH)2，为保持浆液反应活性，阻止Ca(0H)2与空气接触而氧化成CaCO3，电石渣浆的存储和输送应尽量采用密闭式容器和管路输送。

4 电石渣脱硫存在的问题及解决措施

（1）工业生产产生电石渣通常含有一定量的杂质，作为脱硫剂进入系统后易造成管路和设备磨损，同时会沉积在设备及浆液箱体的底部。长时间运行会产生大量沉积物，造成浆液箱有效容量的减小，影响系统的有效出力，同时沉积物还会磨损浆液箱的搅拌器等附属设备。所以在电石渣脱硫剂的制备前需加装一套过滤装置，有效除去其中的杂质。

（2）使用电石渣作脱硫剂存在发生结垢的可能性，控制结垢常用的办法是避免浆液过饱和，即控制电石渣进塔浓度和进料量。因Ca(0H)2分子量小于CaC03分子量，根据脱硫塔对固硫剂Ca元的mol量需求，电石渣浆进塔量要小于石灰石浆液进塔量，为保证脱硫塔内水平衡稳定，进塔电石渣浆含固量宜控制在15%左右。通常电石渣含固量约40%～70%，因此电石渣在进塔前应进行稀释处理。

5 结论

将电石渣作为脱硫剂使用，实现以废治废，符合减量化、资源化、再利用的循环经济发展模式。一方面大大减少了工业生产产生的固体废弃物电石渣的堆放量，减少占地和环境破坏，具有较好的环境效益；另一方面又为烟气脱硫提供了低成本的脱硫剂，避免了再开采石灰石矿以消耗有限资源，对石灰石矿产资源进行了有效保护。因此，电石渣脱硫具有一定的推广意义。

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