电石渣湿法烟气脱硫技术的应用

摘要：电石渣湿法烟气脱硫技术作为一种先进的脱硫工艺，在我国工业烟气治理领域得到了广泛应用。随着环保要求的日益严格，对工业烟气中二氧化硫的排放控制提出了更高的要求。电石渣湿法烟气脱硫技术凭借其独特的优势，如脱硫效率高、运行成本低、原料来源丰富等，逐渐成为工业烟气脱硫的主流技术之一。

关键词：电石渣；湿法烟气脱硫；应用

引言

我厂投资近两千万元在原料工段新建2套炭材烘干系统尾气脱硫装置，在不改变原有炭材烘干窑、沸腾炉和除尘器设备及生产工艺流程的情况下，在除尘器尾气排气囱处增加脱硫装置，采用两套烘干窑共用一套脱硫装置，实现对烘干窑尾气的脱硫达标治理，消除烘干窑尾气中的硫化物，实现尾气的清洁排放。

本脱硫装置采用电石渣-石膏湿法脱硫工艺，设置两窑一塔脱硫方案。整个系统包括：建设吸收塔系统、石膏浆液脱水系统及其他附件一套完整的系统。其他系统进行依托：制浆系统可以依托乙炔清净系统，废水系统可以回收倒清净系统或进入其他分盐装置。项目完成后保证脱硫系统出口SO2的浓度小于30mg/Nm3，出脱硫塔烟气含尘量：≤10mg/Nm3。脱硫效率≥98%。此脱硫装置在国内电石行业应用尚属首次，尤其在工业炉窑脱硫领域的创新应用将改变行业现状，对烘干窑脱硫装置进行技术创新成果转化，与具备脱硫成熟技术的厂家进行联合技术攻关，建设适用于电石炭材烘干窑的脱硫装置。提供了新的工业炉窑大气污染治理方案。

一、电石渣湿法烟气脱硫技术的重要性

电石渣湿法烟气脱硫技术作为一种先进的烟气脱硫方法，在环境保护方面具有重要意义。烟气中含有大量的二氧化硫等有害气体，若不及时治理，会导致严重的空气污染和酸雨，对生态环境和人类健康造成严重危害。采用电石渣湿法烟气脱硫技术，可以有效去除烟气中的二氧化硫，降低排放浓度，减轻大气污染，保护生态环境，符合我国环保政策的要求，对实现可持续发展战略具有重要意义。资源利用。电石渣作为一种工业副产品，通常被视为废弃物。而电石渣湿法烟气脱硫技术的应用，实现了电石渣的资源化利用，降低了废弃物的排放。这不仅有利于环境保护，而且有助于资源的循环利用，提高了资源的使用效率。此外，通过这种方式，企业还可以节省原材料成本，提高经济效益。经济效益的。与传统烟气脱硫技术相比，电石渣湿法烟气脱硫技术在运行成本上具有明显优势。电石渣作为脱硫剂，价格低廉，且来源广泛，可以大量降低脱硫剂的采购成本。随着我国环保政策的日益严格，政府对烟气脱硫技术的支持和鼓励不断加大。电石渣湿法烟气脱硫技术的应用，有助于提升人民群众的生活质量，促进社会和谐稳定，具有显著的社会效益。

二、脱硫反应原理：

在除尘器前脱硫反应器内上喷入碳酸氢钠超细粉，碳酸氢钠超细粉在高温烟气的作用下分解出高活性碳酸钠（爆米花状态，极大的增加了表面积）和二氧化碳,活性强的Na2CO3与烟道内烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触发生化学反应，被吸收净化。脱硫后粉状颗粒灰随烟气进入布袋除尘器，附着在布袋上的脱硫剂可进一步脱硫，布袋除尘器出口SO2及颗粒物均达到排放要求。脱硫之后的烟气进入布袋除尘器，脱硫生成的固态灰与其中的烟尘一起被高效捕集，其主要化学反应为：

主要反应：2NaHCO3(S) = Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)      (1)

2SO2(g)+2Na2CO3(s)+O2 =2Na2SO4(s)+2CO2(g)            (2)

副反应：SO3(g)+Na2CO3(s) = Na2SO4(s)+CO2(g)          (3)

2HCl(g)+Na2CO3(s) = 2NaCl(s)+CO2(g)                (4)

（一）单套烘干系统基本参数

1.热风炉供热能力：1200*104Kcal/h

2.立式烘干机：Φ3.8*34m

3.燃烧物：焦粉和净化灰

4.除尘器风量：≤200000Nm3/h  设备阻力：3500pa  除尘风机全压：4000pa

5.脱硫进口硫设计按照18%折氧后600mg/Nm3(折算到实际约在400-450mg/Nm3）

（二）技术指标

1.SO2≤35mg/Nm3（折算）

2.脱硫塔出口烟气含尘量：≤10mg/Nm3。

3.脱硫效率≥98%。

4.设备运转率≥98%。

5.设备阻力：<1500Pa；

6.烟气处理量：200000～210000Nm³/h

7.脱硫模块进口烟气温度：≯150℃

8.禁止发生浆液喷料堵塞现象。

9.转动设备及阀门管件使用寿命：≥24个月。

10.吸收塔及烟道水箱等非标设备设计使用寿命≥10年。

三、电石渣湿法烟气脱硫技术存在的问题

3.1技术局限性

电石渣湿法烟气脱硫技术虽然具有诸多优势，但仍然存在一定的技术局限性。首先，该技术在处理高浓度烟气时，脱硫效率可能受到影响，需要根据具体工况进行调整。其次，电石渣在脱硫过程中可能会产生二次污染，如硫酸钙的沉积和粉尘的排放，需要采取相应的措施进行处理。

3.2脱硫剂选择与处理

电石渣的种类和质量对脱硫效果有较大影响。目前市场上电石渣质量参差不齐，需要严格筛选和预处理，以确保脱硫剂的性能。此外，电石渣的存储和处理过程中，可能会产生一定的环境污染和安全隐患。

3.3污泥处理

电石渣湿法烟气脱硫过程中会产生一定量的污泥，这些污泥含有重金属等有害物质，需要经过严格的处理和处置，以防止二次污染。目前，污泥的处理技术尚不成熟，处理成本较高，成为制约电石渣湿法烟气脱硫技术推广应用的重要因素。

四、电石渣湿法烟气脱硫技术的应用策略

4.1电石渣—石膏湿法脱硫

由于电石渣—石膏湿法脱硫法的反应过程中不产生二氧化碳，因此不会受到二氧化碳逸出速度的影响，这使得吸收反应速率较快。然而，这种快速的反应速率也可能导致脱硫系统内pH值波动，影响到系统运行的稳定性。因此，在实际生产操作中，脱硫塔浆池内的pH值一般控制为5~6，以保持脱硫过程的稳定性。在电石渣脱硫过程中，由于电石渣的化学性质，系统内容易发生结垢现象。这种结垢可能导致管道、设备和喷嘴的堵塞，影响脱硫系统的正常运行。为了防止结垢的发生，需要严格控制脱硫装置中液相二水硫酸钙的过饱和度指标，同时对进塔的电石渣浓度进行精确控制。在实际生产中，为有效控制结垢，进塔的电石渣浆含固量通常控制为10%~15%。由于电石渣有较高的酸不溶物含量、较粗的颗粒度，以及较多的杂质，在使用过程中相较于石灰石粉更易导致一系列脱硫系统的问题。具体来说，电石渣的特性会在吸收塔和浆液箱内促进沉淀和积砂的形成。这些沉淀物不仅会加剧管道的冲刷磨损，而且还有可能导致管道内部的沉积，进而引发浆液管道堵塞问题。加装滚筛等预处理设施，对除去电石渣浆中的大颗粒物质有显著效果，能有效减缓磨损。通过上述措施，可以有效地控制电石渣脱硫过程中的结垢问题，保障脱硫系统的稳定运行，同时也有助于提高脱硫效率，实现环保目标。

4.2脱硫剂可利用率

整套脱硫装置相对于立式烘干窑运行时间的可利用率为95%。

脱硫装置的可用率定义：

A－B

可用率=———×100%

A

可用率指脱硫装置每年正常运行时间与锅炉每年总运行时间的百分比，式中：

A：每年的总运行小时数。

B：脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运小时数。

4.3脱硫效率

FGD应满足：

1）保证整套装置在下列条件下，在验收试验期间(168h)，脱硫效率为≥95%。

2）脱硫效率定义：

式中：C1——脱硫前烟气中SO2的折算浓度；

C2——脱硫后烟气中SO2的折算浓度。

2.3SO2排放浓度

最终烟囱出口SO2排放浓度不超过30mg/Nm3（标态、实际氧）。

五、电石渣—石膏湿法脱硫的应用

此次我厂炭材烘干系统建设脱硫装置项目主要包括但不限于：原有烘干窑尾气烟囱的改造工作；新建脱硫装置及附属设备的土建基础，新建炭材烘干系统建设脱硫装置及其他附属设备、材料的供货和安装，包括系统内部必须的电气控制柜，现场控制箱、所有设备之间连接的桥架、电缆、钢管等设备和材料的供货和安装。在不改变原有炭材烘干窑、沸腾炉和除尘器设备及生产工艺流程的情况下，在除尘器后增加脱硫装置，采用两套烘干窑共用一套脱硫装置，项目实施后使烘干窑窑尾烟气SO2排放值小于35mg/Nm3（基氧16%折算值）。

本脱硫装置采用电石渣—石膏湿法脱硫工艺，利用电石渣作为脱硫剂，通过空塔喷淋技术，使烟气中的SO2与电石渣浆液充分接触,在一定的工艺条件下生成二水石膏CaSO4·2H2O，在消减烟气中SO2排放同时，实现脱硫副产物综合利用。设置两窑一塔脱硫方案。结合现场实际，需建设吸收塔系统、石膏浆液脱水系统及其他附件一套完整的系统。制浆系统可以依托乙炔清净系统，废水系统可以回收倒清净系统或进入其他分盐装置。项目完成后保证脱硫系统出口SO2的浓度小于35mg/Nm3，出脱硫塔烟气含尘量：≤10mg/Nm3。脱硫效率≥98%。

5.1电石渣—石膏湿法脱硫效益分析

吸收塔按设备整体供货，包括吸收塔壳体、喷嘴及所有内部构件、吸收塔搅拌器、除雾器、塔体防腐及保温紧固件等。吸收塔内布置3层屋脊式除雾器、1层合金托盘，设有4台浆液循环泵和4层喷淋层，喷嘴采用空心锥形。脱硫系统按照10.5L/m3的液气比设计，吸收塔设计4min浆液停留时间锅炉燃烧排除的烟气经脱硝系统和除尘器处理后，从脱硫塔中部进入向上流动，与喷淋系统喷嘴喷出的10%~15%质量浓度电石渣料浆液充分接触，使烟气中的二氧化硫和电石渣中的氨氧化钙反应生生成亚硫酸钙。然后，在吸收塔底部与氧化风机通入的空气发生氧化反应，使亚硫酸钙氧化成二水硫酸钙，经石膏浆液排出泵从脱硫塔底部抽出。最后，利用石膏旋流器分离一部分水分，再经过二级脱水得到合格的石膏。该电厂在实施湿法烟气脱硫过程中，通过将传统的石灰石粉替换为电石渣作为脱硫剂，实现了显著的经济和环境双重效益。

炭材脱硫提标改造过程中，为减少炭材烘干焦炭破损率，提高烘干焦炭品质，将采用先进的立窑烘干技术，建设焦炭烘干立窑，配套建设脱硝设施，并对现有电石生产全流程环保除尘设施进行提标改造，率先实现国内电石行业污染物超低排放标准，取得良好的环保效益。

5.2脱硫用的电石渣的三种类型

电石渣，作为脱硫工艺中的关键材料可分为三大类：首先，成品电石渣浆液，源自乙炔生产原料端的废电石渣池。经过振动筛、过滤器等设备的精炼，杂质被有效去除，形成浓度在10%至20%之间的电石渣浆液。这种浆液根据工业需求，供应至锅炉烟气脱硫等系统，实现了废弃电石渣的二次利用。其次，成品电石渣粉末，又称干料电石渣，其颗粒细腻，目数通常低于250目，含水量低于2%。与石灰石粉相似，它可通过气罐车运输，并在储仓中储存。其储存及制备系统与石灰石粉末的相匹配，保证了操作的连贯性。再者，成品湿料电石渣块，具有较高的含水率，通常不低于10%，流动性较差。在储存及制备过程中，与石灰石粉脱硫工艺存在显著差异。主要体现在两个方面：一是湿料电石渣主要采用现场堆场堆放，运输至配浆池需借助铲车或抓斗；二是由于原料筛分与输送堆放的不同，湿料电石渣杂质含量较多，颗粒较大，需进行预筛分及分级处理。因此，常规配置中需配备滚筒筛（或振动筛、除污机），甚至电石渣浆液旋流站，以去除浆液中的大颗粒杂质，确保脱硫过程的顺利进行。

5.3两种脱硫工艺的异同点

两种烟气脱硫工艺——石灰石-石膏湿法与电石渣-石膏湿法，在流程与机制上既有共通之处，又有显著的不同。流程之同：在烟气系统、工艺水系统、石膏脱水系统、事故浆液储存系统以及压缩空气系统等方面，两者展现出高度的一致性。流程之异：然而，在吸收系统、浆液制备与储存系统上，两者却存在显著的差异。吸收剂与反应机制：石灰石作为一种不易溶于水的中性物质，其浆液在吸收塔内通过冲洗和摩擦，与烟气中的二氧化硫反应，在弱酸性环境下生成石膏。为了保证SO2的吸收效率，该工艺需要较大的液气比（10~18L/m³）。相比之下，电石渣浆液因其强碱性而更易溶于水，进入吸收塔后首先与SO2发生中和反应，随后被强制氧化。由于电石渣的强碱性（主要成分为CaO），浆池内的pH值较高，导致浆池上下部pH值存在较大差异。为适应这一特性，电石渣湿法脱硫工艺在吸收塔内设置了氧化自动隔离器，将浆池分为上部氧化区和下部吸收区。上部区域pH值较低，有利于SO32-与氧化空气反应生成SO42-，进而与Ca2+结合形成石膏。下部吸收区则通过加入吸收剂维持pH值在5.1~6.3，确保吸收剂迅速参与反应。由于电石渣的强碱性，该工艺所需的液气比相对较低（3~10L/m³）即可达到理想的脱硫效率。系统差异总结：因此，两种工艺在吸收系统的设计上，主要体现在循环泵流量、浆池中氧化空气隔离器的配置以及系统pH值的控制等方面。这些差异不仅影响了脱硫效率，也反映了两种工艺在材料选择和反应机制上的本质区别。

结语

总之，电石渣作为一种碱性废弃物，在工业炉窑的脱硫处理中具有广阔的应用前景。实际应用表明，电石渣—石膏湿法脱硫法具有成本低廉、脱硫效果好、废弃物资源化利用等优势。电石渣作为脱硫剂，具有反应迅速、脱硫效率高、采购成本低等特点，但同时具有pH变化较大、脱硫效率波动大，脱硫系统设备容易结垢、堵塞、磨损，检修成本高等问题。通过加装预处理设施可降低电石渣粒径，减少磨损，增强反应，提升电石渣反应可控性。未来，可以通过改进电石渣制备工艺、提高脱硫效率、优化脱硫系统等方面的工作，推动电石渣脱硫技术在燃煤电厂的广泛应用，为我国的环保事业作出更大的贡献。

参考文献

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作者简介：韩荣强，男，本科学历，石河子大学化学工程与工艺专业，中级工程师，项目研发技术员，主要负责项目研发、生产技术改造项目及土建检维修工程。