电石渣在燃煤电厂脱硫工艺中的应用研究进展

李翠

摘要：石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、运行稳定及脱硫效率高等优势，成为国内大型燃煤机组的主流脱硫工艺，但作为脱硫剂的石灰石（粉）耗量较大，占脱硫运行成本的35%以上，随着近年来石灰石矿的开采及运输受到日趋严格的环保政策的影响，石灰石矿采购难度进一步加大，采购价格逐年上涨，进一步提高了石灰石-石膏湿法脱硫系统的运行成本。

关键词：电石渣;干法脱硫;湿法脱硫;再生水深度处理系统

引言：电石渣是电石水解制取乙炔后的残渣，属于Ⅱ类一般工业固体废弃物，来源广泛、价格低廉，其主要成分Ca（OH）2是良好的SO2吸收剂。采用电石渣代替石灰石或作为原材料制备碳酸钙进行烟气脱硫，不仅可以大幅度降低脱硫运行成本，而且还可以在根本上解决电石渣的处理问题。

1试验注意事项及预防措施

因电石渣粉浆液与SO2反应迅速，吸收塔浆液的pH值变化比较明显，出口SO2可能突升突降，波动较大，可能会造成出口二氧化硫瞬时超标超标时间长，导致小时均值超标采取措施。①运行人员需要随时对供浆量进行调整，控制出口二氧化硫瞬时值不能长时间超标，合理调控浆液箱制浆密度，如果控制困难，可随时申请中断试验采用石灰石浆液代替。②目前部分项目已将供浆管路改至滤液水箱一路，试验前将滤液水箱排空注入石灰石浆液，做好随时供石灰石浆液的准备工作。③做好随时切换循环泵准备工作。发现石膏含水量大应停止使用电石渣粉，拿石灰石粉替代进行浆液置换调整。电石渣粉脱硫后产生石膏粒径小，容易对现有双层滤布造成堵塞，需对现有双层滤布更换为单层滤布。

2电石渣在湿法脱硫工艺中的应用

2.1电石渣的消溶特性

在湿法烟气脱硫过程中，脱硫剂的消溶特性是控制脱硫效率的重要步骤。国内外对脱硫剂的消溶特性研究主要以石灰石及石灰为主，对电石渣的消溶特性研究较少。电石渣消溶属于非催化均相反应过程，溶解速率主要取决于液膜扩散控制、固体颗粒表面化学反应速率，釆用改良的未反应收缩核模型可以较好地解释电石渣消溶机理。电石渣消溶反应分为两个阶段，初期阶段主要受液膜扩散控制，反应后期阶段主要受表面化学反应控制，在液膜扩散控制阶段，液相主体与石灰石颗粒表面的H+浓度差是传质反应的推动力，其反应活化能为（7.64±1.8）kJ/mol，影响因素有浆液pH、温度、搅拌速率、金属阳离子含量等。转化率由H+的传质速率和传质边界层上的化学反应共同控制，降低pH可以提高传质的表观系数，增大电石渣最终消溶量，在实验室条件下，将CaCl2溶液的pH由7.5降低至4.3时，电石渣的转化率增加了22.4%;电石渣消溶的最佳pH为4.0～4.8，并给出了浆液pH对电石渣消融速率的影响。但在电石渣-石膏法脱硫工艺中，脱硫浆液的pH一般为5.5～6.5，并在实际运行中，往往需要将pH控制在7.0～9.0才能获得较高的脱硫效率，不利于电石渣的消溶，造成电石渣浪费严重。浆液温度与搅拌作用的影响机制类似，均可以增大脱硫剂的表面传质系数，加快H+从液相主体向石灰石颗粒表面的传质，提高消溶速率，但对脱硫剂最终的消溶量影响不大，而Mg2+等金属阳离子的含量过高则可以抑制该过程。

2.2亚硫酸根的氧化特性

亚硫酸根的氧化对脱硫效率及石膏脱水至关重要，亚硫酸根氧化不及时可导致脱硫浆液中毒现象，影响脱硫效率，造成石膏脱水困难。在湿法脱硫工艺中，浆液pH可以控制亚硫酸根的氧化反应速率，亚硫酸根氧化动力学的研究表明，其在pH为4.5时氧化速率达到最大，而pH≥5时，随着pH升高，亚硫酸钙的氧化效率逐渐受到抑制。为了兼顾脱硫效率及氧化效率，在石灰石-石膏湿法脱硫单塔系统中，往往将pH控制在5.0～5.8，而电石渣-石膏法的浆液pH浮动较大，一般为5.5～9.0，导致亚硫酸钙的氧化率偏低。此外，电石渣中的Na2S、K2S、H2S等还原性硫化物及Fe2O3對亚硫酸钙的氧化率也有一定的影响，其浓度高于1.0mmol/L时，对亚硫酸盐氧化过程具有较大的抑制作用，而适量Fe2O3对亚硫酸钙氧化具有促进作用，其浓度在0.05～0.10g/L时对亚硫酸钙氧化具有明显的改善作用。

3采用电石渣为原料生产碳酸钙

城市中水水质较为稳定，部分电厂将其作为循环冷却用水，但由于中水中含有微生物、钙、镁离子以及少量的重金属杂质，需要采取生石灰对其进行深度处理，即向水中投加纯度为90%左右的Ca（OH）2来降低水的硬度及碱度，过程中产生的主要成分为CaCO3的中水污泥，可以作为良好的脱硫剂。因此，采用电石渣为原料，利用电厂现有燃煤机组的再生水深度处理系统中的石灰混凝澄清过滤工艺生产石灰石浆液是一种可行的思路。中水深度处理过程中产生的污泥一般由电厂委托具有资质的第三方公司进行处置，在污泥回用脱硫系统方面鲜有报道，主要面临的问题是污泥中含有的杂质较多，其中有机物、Fe2+/Mg2+、酸不溶物含量较高，影响脱硫浆液及石膏品质，同时易产生吸收塔溢流现象。在实验室条件下，采用NaHSO3配制成模拟脱硫浆液，在静态机理试验台上研究了污泥掺配比例对浆液性质及石膏品质的影响，结果表明当中水污泥的掺配比例在20%内时，可保证脱硫浆液和石膏品质的稳定性，掺配比例过高则易导致石灰石活性降低，浆液严重起泡及石膏脱水困难等问题，影响脱硫系统的稳定运行，未在实际烟气条件下考察污泥掺配量对浆液稳定性、起泡特性、浆液氧化特性石膏品质的影响。

结束语：本文提出了一种利用再生水深度处理系统中的石灰混凝澄清过滤工艺生产石灰石浆液的工艺，生产的石灰石浆液可以直接进行入脱硫系统进行脱硫，可以大幅度降低碳酸钙的生产成本。

参考文献

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