试析电石渣湿法烟气脱硫石膏的环保处理

王鹏 李兵成

摘要：就烟气脱硫而言，湿法烟气脱硫工艺因其吸收剂来源广泛、技术成熟、脱硫效率高等特点成为目前最主流的脱硫工艺，但湿法烟气脱硫工艺由于需要控制系统内氯离子的浓度而不可避免的产生脱硫废水，目前主流的石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理已经有了一定的研究成果，并得到了一定范围的应用。本文主要对电石渣湿法烟气脱硫石膏的环保处理进行研究与分析。

关键词：电石渣湿法；烟气脱硫石膏；环保；处理

引言

电石渣-石膏湿法脱硫废水与石灰石-石膏湿法脱硫废水存在差异，主要体现在悬浮物与COD较难去除，采用在中和池添加助凝剂与曝气池添加氧化剂的方法，可在沿用石灰石法脱硫废水处理工艺设计的前提下达到对电石渣法脱硫废水的良好处理效果。

1脱硫石膏的产生

电石渣是在电石制取乙炔过程中大量排放的湿工业废弃物，其主要成分是Ca（OH）2、Mg（OH）2等碱性物质，可作为烟气脱硫的脱硫剂。目前，利用电石渣等碱性工业废弃物进行烟气脱硫以湿法居多，采用电石渣作为脱硫剂对于降低烟气脱硫运行成本、以废制废、保护环境具有重要意义。

2脱硫石膏的环保处理

因生产工艺的原因，脱硫石膏含有多种杂质成分，其质量无法与天然石膏相比，在工业生产各领域中难以得到广泛应用。而对脱硫石膏的处理，国内大多采用“抛弃法”。被抛弃的脱硫石膏经太阳暴晒后，蒸发出的酸性物质又加重了酸雨的危害；经雨水冲刷后的脱硫石膏还渗入土地、农田，污染地下水资源和地表植被，对人们的生存环境造成不可逆转的二次污染。

脱硫石膏的细度大，在水泥中能与水泥颗粒及混合料充分接触，迅速发生反应，有效调节水泥凝结时间，可用作水泥生产所需的缓凝剂。针对这一特性，结合整个企业的循环经济链，新疆天业集团有限公司对脱硫石膏进行资源化处理，将有较高附着水含量的原状脱硫石膏进行干燥脱水处理，使其表面含水质量分数从10%降至4%，以满足水泥使用的基本要求，并得到了较好的利用。

2.1脱硫石膏干燥工艺

2.1.1工艺概述

干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发性湿分（大多数情况下是水）而获得一定湿含量固体产品的过程。湿分存在于物料中有两种形式，一种是结合水分，另一种是非结合水分。湿分以松散的化学结合形式或以液态溶液存在于固体中，或积聚在固体的毛细微结构中，这种液体的蒸汽压低于纯液体的蒸汽压，称之为结合水分。而游离在物料表面的湿分则称之为非结合水分。物料的干燥过程实际上包括两个过程：①恒速干燥过程，②降速干燥过程。液体以蒸汽形式从物料表面排除，此过程的速率取决于温度、空气温度、湿度和空气流速、暴露的表面积和压力等外部条件，此过程称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。物料内部湿分的迁移是物料性质、湿度和湿含量的函数，此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程。在整个干燥过程中，两个过程相继发生，并先后控制干燥速率。

气流干燥是对流干燥的一种，它把呈泥状、粉粒状或块状的湿物料送入热气流中与之并流，利用载热空气的快速运动带动湿物料，使汽化表面不断更新，从而得到分散成粒状的干燥产品。脉冲式气流干燥机的管径交替缩小和扩大，可以充分发挥加速段具有高的传热、传质作用，以强化干燥过程。经过气流干燥的物料，非结合水分几乎可以全部除去，所干燥的物料不会产生变质现象，产量比采用一般干燥机有显著提高，其主要特点有以下4点。

（1）干燥强度大。

气流干燥由于气流速度高，粒子在气相中分散良好，可以把粒子的全部表面积作为干燥的有效面积，因此，干燥的有效面积大大增加。同时，由于干燥时的分散和搅动作用，汽化表面不断更新，因此，干燥的传热、传质过程强度较大。

（2）干燥时间短。

气固两相的接触时间极短，干燥时间一般在0.5～2s，最长5s。物料的热变性一般是温度和时间的函数，因此，对于热敏性或低熔点的物料不会造成过热或分解而影响其质量。

（3）热效率高。

气流干燥機采用气固相并流操作，而且在表面汽化阶段，物料始终处于与其接触的气体的湿球温度，一般在60～65℃；在干燥末期物料温度上升的阶段，气体温度已大大降低，产品温度一般控制在70～90℃。因此，可以使用高温气体。

（4）应用范围广。

气流干燥机可适用于各种非黏性粉体物料的干燥。

2.1.2工艺流程设计

双螺旋给料机采用变频控制把表面含水质量分数约10%的脱硫石膏定量地加入到气流管干燥机，其中大的块状物料掉到底部的打散器内，被打碎成小颗粒后再回到气流管干燥机。通过蒸汽换热器升温后的热空气由石膏干燥引风机牵引流过气流管干燥机，在气流管干燥机内对石膏进行烘干脱水。充分干燥、含水质量分数小于4%的石膏由于密度减小，随热空气一起上升进入仓顶布袋除尘器，经过沉降和滤袋的捕集后落入成品石膏仓内储存，除尘后的尾气由干燥引风机上的排气管直接排空。成品石膏仓底部装有仓底汽化装置和干灰散装车机等设备，仓内的石膏可由汽车外运，也可采用气力输送的方式外运。主要设备包括蒸汽换热器、双螺旋给料机、气流管干燥机、打散器、干燥引风机、成品石膏仓、仓底汽化装置、干灰散装车机、仓顶布袋除尘器等。

3优化后的脱硫废水环保处理工艺

通过系统的调试与总结，并且经过小试实验反复研究与验证发现通过重力沉降很难去除废水中悬浮物，而混凝剂对沉降也没有太大帮助，只有添加助凝剂使悬浮物形成大块絮体才能加速沉降并达到预期处理效果。而对于COD的处理，在装置已经成型的情况下，添加氧化剂是一种比较经济、简便的方法。

3.1在中和池添加助凝剂

在中和池即添加助凝剂，使废水中悬浮物在助凝剂的作用下絮凝成大块矾花，利于沉淀，投加助凝剂后初沉池的处理效率达到了98%以上。

3.2在曝气池添加次氯酸钠

利用该电厂集团内部已有的次氯酸钠作为氧化剂，根据氧化剂与COD的反应摩尔比1∶1进行投加，实际处理效率能够达到60%左右。

4结论

电石渣-石膏湿法脱硫废水与石灰石-石膏法脱硫废水存在的一些差异，主要表现在悬浮物较高且难以自然沉降，若增大沉淀池的处理能力势必造成各方面的成本上升，以助凝剂2万元/t计算，投加助凝剂辅助沉降致运行成本上升5%～7%；依靠常规的曝气法处理COD达不到预期效果，添加较为廉价的次氯酸钠后可保证系统出水COD值达标。相比利用其他处理工艺来解决电石渣脱硫废水的难题，优化后的脱硫废水处理工艺运行成本增加约10%，无疑是较优方案。而且脱硫废水处理系统依然保持对石灰石-石膏法脱硫废水的兼容能力，不会造成处理能力过剩。

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