电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺应用实例及运行中问题探讨

摘要：内蒙古亿利化学利用PVC车间的排放的电石渣用于热电厂烟气脱硫。该工程为内蒙古地区**采用电石渣—石膏湿法烟气脱硫工艺。运行中达到了设计值，也达到了环保要求。运行中也出现了一些问题。如脱硫系统磨损腐蚀严重、石膏品质差等。 
　　关键词：电石渣；石膏；烟气脱硫 
　　中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号： 
　　 
　　Abstract：Inner Mongolia Yili Chemical PVC plant emissions of carbide slag for power plant gas desulfurization. The carbide slag - gypsum wet flue gas desulfurization project in Inner Mongolia is first. It reached the design requirements, also achieve the environmental protection requirements. There have been some problems on running. Such as the desulfurization system wear and corrosion, gypsum quality poor. 
　　Key words: FGD gypsum; gas desulfurization 
　　亿利化学工业公司年产PVC 40万t、烧碱40万t，年排放电石渣73万t。电石渣是工业生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔气等产品过程中，电石CaC2水解后产生的废渣。化学反应式为： 
　　CaC2+2H2O＝C2H2+Ca(OH)2+30.33k 
　　根据计算，1t标准电石生产乙炔气大约生成1.5－2t电石渣。据电石行业统计，2011年，我国电石产量将达1750万t，电石渣排放量超过2000万t。其中部分电石渣被用于生产水泥、污染治理，大部分被露天堆放，对环境造成了一定的危害。 
　　电石渣主要成分为Ca(OH)2，另外还含有硅、铁、铝、镁等金属的氧化物、氢氧化物，少量的硫化物、磷化物以及乙炔气，具有强碱性，pH高达12以上[1]。 
　　电石渣的强碱性能有效地吸收从窑炉排出的各种有害的废弃酸性气体，如SO2、HCl[2]等。 
　　电石渣—石膏法烟气脱硫工艺的机理与脱硫石膏的形成过程是：通过除尘处理后的烟气由增压风机增压导入脱硫塔中，新鲜的电石渣浆液经电石渣化浆罐供给电石渣浆料罐送入吸收塔，吸收塔中的浆液经由三台循环泵送至吸收塔上部的喷淋系统进行循环使用；在吸收塔内，烟气折流向上，穿过喷淋系统喷出的雾状区域逆流而上，脱去其中的二氧化硫，反应生成亚硫酸钙(CaSO3·0.5H2O)，再由氧化风机送出的氧化空气经喷水增湿后进行氧化反应，生成二水硫酸钙－石膏(CaSO4·2H2O)，连续流经两层平板式折流除雾器除去所含液滴，经洗涤和净化的烟气通过出口锥筒流出吸收塔进入烟囱，排至大气；石膏浆液经石膏旋流站后送入真空皮带脱水机脱去水分后送入石膏库。其反应方程式为： 
　　吸收：SO2+H2O→H2SO3 
　　中和：H2SO3+Ca(OH)2→CaSO3+2H2O 
　　氧化：CaSO3+1/2O2→CaSO4 
　　**终生成二水硫酸钙－石膏[3] 
　　1应用实例 
　　内蒙古亿利化学工业有限公司热电厂2×50MW机组（3×220t/h煤粉锅炉）供热机组工程，位于鄂尔多斯市达拉特旗树林召镇。为满足国家环保要求，于2009年4月份增设脱硫设施。采用电石浆液—石膏湿法烟气脱硫工艺。 
　　1.1电石渣来源及组份 
　　乙炔装置发生器所排出的电石渣浆经过洗渣池进行洗渣沉淀后，渣浆经过溢流进入初沉池，再溢流进入一级沉淀池，大量的矽铁在沉淀池内沉降下来，溢流液经渣浆泵一部分送至浓缩池，浓缩成质量分数为20%左右的电石渣浆。 
　　化学成份分析简表1。 
　　表1电石渣化学成份分析 
　　 
　　 
　　 
　　 
　　1.2FGD烟气条件 
　　亿利化学工业有限责任公司热电厂锅炉主要烟气参数见表2。 
　　表2 烟气主要参数 
　　 
　　 
　　 
　　 
　　1.3FGD性能指标 
　　脱硫系统的运行保证指标有：可利用率和质保期、脱硫效率（指脱除SO2的效率）、石膏的品质、电石渣的消耗量、能耗、出口烟气温度 、出口烟气中的水滴含量和系统总压力降以及脱硫系统的运行成本。脱硫系统性能保证值见表3。 
　　表3 FGD性能保证值 
　　 
　　 
　　 
　　 
　　实践证明，通过两年多的运行经验，现各脱硫参数得到有效的控制，如脱硫塔中的pH值、密度、液气比、钙硫比、烟速和温度等均在合理控制范围内。在锅炉负荷基本保持稳定，烟气量相对来说也较稳定，脱硫效率维持在95%以上。 
　　2电石渣脱硫装置存在的主要问题 
　　2.1电石渣品质难以保证 
　　电石渣浆液品质受乙炔厂生产状况影响大，有时需要热电厂配制浆液。电石渣浆液中伴有硅、铁、铝、镁、硫、磷的氧化物或氢化物的物质；未完全反应的焦炭和碳粒残留在电石中，**终积累在电石渣浆液中。电石渣浆液中含有的这些杂质会造成系统管路的堵塞和设备的故障；电石渣浆液中的碳粒、SiO2等物质具有较强的磨蚀性，对管道和设备磨损极大，在酸性条件下更为严重，大大缩短泵、管道的使用寿命。因此，必须对电石渣浆液进行预处理，才能保证脱硫系统的稳定、可靠、高效运行。电石渣浆液见图1。 
　　 
　　图1 电石渣浆液及浆液池底部杂质 
　　由图1可看出电石渣浆液中含有黑色颗粒杂质存在。 
　　2.2石膏品质难以保证 
　　石膏脱水困难，脱出石膏呈稀糊状。由于电石渣的活性远远高于石灰石，在吸收塔内的反应速率也远远高于石灰石，使得结晶(形成的石膏晶体颗粒度较小)和氧化控制相对较难；造成石膏含量低、不易脱水以及吸收塔易结垢等问题。 
　　脱水石膏见图2，将其进行化学分析，分析结果为：含水率为20-40%，硫酸钙含量不超过10%，亚硫酸钙含量高，且其他杂质多，见表4。 
　　 
　　图2 石膏中杂质及脱水后石膏 
　　表4 石膏化学成分分析 
　　分析项目 
　　时间 碳酸盐%(以CaCO3计) 亚硫酸盐%(以SO2计) 硫酸盐%(以SO3计) 
　　012.3.14 28.19 33.19 9.4 
　　2012.3.14 18.61 23.73 2.50 
　　2012.3.24 15.28 35.29 2.10 
　　2.3脱硫系统腐蚀磨损严重 
　　 
　　 
　　图3 脱硫系统磨损腐蚀 
　　图3中吸收塔磨损严重，塔壁频繁漏浆；浆液循环泵叶轮磨损严重；搅拌器机封漏浆、叶片磨损严重。以上情况均需要机组大小修及日常检修来修补。 
　　3结论 
　　(1) 采用电石渣取代石灰石作脱硫剂，可实现以废治废，符合资源减量化、产物循环利用的发展模式。一方面有效地避免了电石渣对环境的污染；另一方面为烟气脱硫解决了脱硫剂的问题，避免石灰石矿等有限资源的开采、消耗。 
　　(2) 电石渣脱硫系统磨损腐蚀严重，该脱硫工艺设计时应选用耐磨防腐材质。 
　　(3) 脱硫产物成分复杂，回收利用成本高。无法实现再利用。 
　　(4) 电石渣-石膏脱硫工艺技术不是很成熟，如脱硫工艺的合理性、运行中各参数的控制需要进一步完善 
　　参考文献 
　　[1] 闫琨,周康根.电石渣综合利用研究进展[J].环境科学导刊,2008(27):103-106. 
　　[2] Shiguang Xi,Dezhen Chen,ChangShtm Cai,Etc.Municipal solid wastes incineration treatment and dry removal of HCL from its exhaust gas [J].Energy and Environment，1996． 
　　[3]王新红.电石渣湿法烟气脱硫石膏的处理及利用[J].聚氯乙烯,2010(1). 
　　 
　　**作者简介 韩秀峰（1955—），性别（男），籍贯[内蒙古，呼和浩特]，高级工程师，硕士，现从事电厂化学、环保 
　　 文章来源：防爆空调