电石渣浆—石膏湿法脱硫工艺的应用

2014-02-27武秀梅

化工技术与开发 2014年5期

武秀梅

(南宁化工股份有限公司，广西南宁 530031)

目前国内治理二氧化硫的主要途径有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）。在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分，可分为以下5种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，因此石灰-石膏湿法锅炉烟气脱硫技术的应用范围较广。

氯碱行业在生产电石法聚氯乙烯的过程中会产生电石渣，电石渣的产生曾一度成为制约电石法聚氯乙烯生产的难题。电石渣浆应用于锅炉烟气脱硫的技术为电石渣的处理提供了一条清洁的、可持续的一种循环利用模式。

1 锅炉烟气炉外脱硫除尘技术

1.1 工艺流程

烟气经过布袋除尘器除尘后由引风机进入脱硫装置与脱硫剂（电石渣浆）反应，去除烟气中的SO2，SO2降低至规定浓度以下，然后经过装置上段的除雾装置分离烟气中的雾滴，经过烟道加热器加热升温后的烟气进入烟囱达标排放。聚氯乙烯厂将电石渣浆液送到电石渣浆液罐，然后用电石渣输送泵输送到脱硫塔。循环泵将塔内电石渣浆液循环送到喷淋层进行喷淋脱硫。电石渣浆液与烟气接触反应后，进入脱硫塔底部的持液槽，经搅拌器搅拌和氧化风机氧化后形成石膏浆液，由石膏浆液排出泵抽出，通过水力旋流器和真空过滤机对石膏浆液进行脱水处理；水力旋流器的溢流液和水平真空过滤机的滤液回流到电石渣浆液溢流罐，然后由溢流浆液泵输送到脱硫塔底部的持液槽经循环泵循环使用，而脱水后石膏外送水泥厂生产使用。

1.2 工作机理

(1) 在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分电离：

(2) 与吸收塔浆液中的Ca(OH)2细颗粒反应生成CaSO3·1/2H2O细颗粒：

(3) CaSO3·1/2H2O被鼓入的空气中的氧气氧化，最终生成石膏CaSO4·2H2O

上述反应中第一步是较关键的一步，即SO2被浆液中的水吸收。根据SO2的化学特性，SO2在水中能发生电离反应，易于被水吸收，只要有足够的水，就能将烟气中绝大部分SO2吸收下来。但随着浆液中和离子数量的增加，浆液的吸收能力不断下降，直至完全消失。因此要保证系统良好的吸收效率，不仅要有充分的浆液量和充分的气液接触面积，还要保证浆液的充分新鲜。上述反应中第二步和第三步其实是更深一步的反应过程，目的就是不断地去掉浆液中的和离子，以保持浆液有充分的吸收能力，从而推动第一步反应的持续进行。

2 电石渣浆替代石灰在石灰-石膏湿法锅炉烟气脱硫技术的应用效果

南宁化工股份有限公司5#炉和6#炉分别是35t·h-1和65t·h-1的中压煤粉锅炉，配套的脱硫除尘设施为麻石水膜除尘脱硫一体化的装置，随着使用年限的增加，效率低下。这种技术除尘效率低且不稳定，不属于国家节能减排技术，为进一步提高烟气的除尘脱硫效率，建设单位拟按照国家减排要求对5#炉和6#炉的烟气除尘脱硫设备进行改造。根据烟气脱硫效率及本企业的实际情况，烟气除尘采用布袋除尘器，脱硫工艺采用电石渣浆-石膏法（湿式），脱硫剂采用本企业生产过程中产生的电石渣浆液，同时达到废渣综合利用的目的。

项目建设内容包括新增脱硫塔、布袋除尘器、引风机、真空皮带脱水机等装置，替代原水膜麻石脱硫除尘装置，利用现有公用工程和设施进行锅炉烟气脱硫技术改造，项目新增脱硫工艺楼、5#炉引风机房、6#炉引风机房、循环泵房及烟道支架，建筑面积约1125m2。项目总投资2134.64万元。

2.1 原水膜麻石塔脱硫除尘设施运行效果

项目改造前，脱硫除尘设施的运行情况具体为：脱硫效率为50%，未安装在线监测设施的情况下，SO2的平均排放浓度＞900mg·Nm-3，高于国家排放标准GB 13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》Ⅱ时段、二类区要求（≤900mg·Nm-3）。

2.2 改造后的脱硫设施运行效果

以电石浆替代石灰应用于石灰-石膏湿法锅炉烟气脱硫后，2011年，设施的脱硫效率为98.8%，SO2的平均排放浓度为117mg·Nm-3；2012年，设施的脱硫效率为92.9%，SO2的平均排放浓度为103mg·Nm-3。设施建成投运后，整个脱硫系统运行平稳，在线监测数据显示SO2平均排放浓度为100～200mg·Nm-3，远远低于国家900 mg·Nm-3的排放标准。