摘要：介紹了電石渣干燥制粉的工藝流程，對(duì)電石渣干粉作為火電廠干法、半干法煙氣脫硫工藝的脫硫劑的可能性進(jìn)行了量化分析論證，并在浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠煙氣脫硫工藝中得以成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電石渣干粉；脫硫劑；煙氣脫硫工藝

引言

近年來，國家對(duì)環(huán)保越來越重視，開展SO2的治理工作已成為當(dāng)前火電廠的重要任務(wù)。我國火電廠煙氣脫硫工作起步較晚，比較成熟的脫硫工藝技術(shù)還比較少，多數(shù)停留在積累工程經(jīng)驗(yàn)階段，引進(jìn)國外的工藝尚在摸索論證階段。

在脫硫劑的選用上，主要是采用鈣吸收法。

無論是采用CaCO₃、CaO或Ca（OH）₂，其共同的原理都是通過化學(xué)反應(yīng)，使鈣元素以Ca（OH）₂形態(tài)與煙氣中的SO₂反應(yīng)，生成CaSO₃和CaSO₄。

脫硫終產(chǎn)物中CaSO3的物性比較特殊，在開發(fā)利用上尚無比較成功的先例，如果僅僅作為廢棄物填埋處理，則對(duì)脫硫劑的選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮以廢治廢的原則。實(shí)驗(yàn)室中有過利用工業(yè)廢堿渣作為脫硫劑的試驗(yàn)。

全國許多大、中型化工企業(yè)都有大量的電石渣產(chǎn)生，電石渣的主要成分是Ca（OH）₂，易溶于水，長期露天堆放會(huì)污染土壤和淺層地下水，使土壤鹽漬化和鹽堿化，大量電石渣的堆放還擠占寶貴的土地資源。浙江巨化集團(tuán)公司排往堆放場的電石渣和廢水，每年需向環(huán)保部門交納相當(dāng)費(fèi)用，電石渣的綜合治理已成為公司的環(huán)保大事。

浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠以電石渣干粉作為該廠NID（NewIntegrated Desulfurisation）工藝煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫劑，取得了成功應(yīng)用，本文主要介紹該廠的NID脫硫工藝。

1 NID煙氣脫硫工藝

浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠八期采用的NID脫硫工藝是浙江菲達(dá)機(jī)電集團(tuán)公司引進(jìn)瑞典ABB公司（現(xiàn)為ALSTOM公司）的半干法脫硫技術(shù)，并經(jīng)國產(chǎn)化的新型煙氣處理工藝系統(tǒng)。NID工藝的原理為利用含石灰（CaO）的干反應(yīng)劑或干的熟石灰Ca（OH）₂與煙氣中的SO₂反應(yīng)，反應(yīng)式為：

Ca0+H₂O=Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+SO₂=CaSO₄•1/2H₂O+1/2H₂O

CaSO₃•1/2H₂O+3/2H₂O+1/2O₂=CaSO₄•2H₂0

石灰在一個(gè)專門的消化器中加水消化成Ca（OH）₂，然后與從除塵器下來的大量循環(huán)灰相混合并進(jìn)一步加水增濕使混合灰的水分含量達(dá)到5％，然后進(jìn)入直煙道反應(yīng)器，含5％水分的循環(huán)灰由于有極好的流動(dòng)性，省去了噴霧干燥法復(fù)雜的制漿系統(tǒng)，克服了普通半干法煙氣脫硫中可能出現(xiàn)的粘壁問題。大量的脫硫循環(huán)灰進(jìn)入反應(yīng)道后，由于有極大的蒸發(fā)表面，水分蒸發(fā)很快，在極短的時(shí)間內(nèi)使煙道溫度由138℃冷卻到71℃，煙氣相對(duì)溫度則很快增加到40％～50％，脫硫灰的含水量由5％降到3％。一般情況下，脫硫效率和石灰利用率與出口煙氣的相對(duì)濕度有關(guān)，出口溫度離絕熱飽和溫度越近，石灰的利用率越高。出口溫度的低限受副產(chǎn)品輸送特性限制。最佳狀態(tài)是趨近絕熱飽和溫度保持在 15～20℃。一方面利用SO₂分子溶解并離子化，另一方面使脫硫劑表面的液膜迅速變薄，利用SO2的傳質(zhì)擴(kuò)散，同時(shí)由于大量的循環(huán)灰，未反應(yīng)的Ca（OH）₂進(jìn)一步參與脫硫，所以反應(yīng)器中Ca（OH）₂的濃度很高，反應(yīng)器中有效Ca／S比（摩爾比）很大，且加水消化制得的新鮮Ca（OH）₂具有很高的活性，這樣可以彌補(bǔ)反應(yīng)時(shí)間的不足，能保證在不到2 s的時(shí)間內(nèi)使脫硫效率大于80％。另一方面，再循環(huán)物料中95％以上為固態(tài)，所以再循環(huán)量可以達(dá)到30～50倍，甚至更高，從而保證了高效地利用石灰，由于脫硫劑是不斷循環(huán)的，脫硫劑的有效利用率高達(dá)95％以上，故脫硫劑的消耗接近于理論耗量，部分溢流入終產(chǎn)物倉，由氣力輸送裝置外送。由于氧化時(shí)間短，所以脫硫灰的最后組分主要以亞硫酸鹽的形式存在。對(duì)煙氣分布、回料供給速率及分布和增濕水用量進(jìn)行有效控制，可以達(dá)到最佳脫硫效率所需的適應(yīng)條件。SO3和鹵化酸類（HC1， HF等）的酸性比SO2強(qiáng)，幾乎全部與SO2一起被吸收。適量的鹵化鈣鹽的吸濕性可以延長霧滴在濕潤環(huán)境的干燥時(shí)間，有利于SO₂的脫除。

NID脫硫工藝的流程如圖1所示。本工藝使用的脫硫劑從高位計(jì)量倉下部由螺桿輸送和皮帶稱計(jì)量送入消化器。消化器是由一個(gè)雙攪拌制成的反應(yīng)器，安裝在增濕器上，兩者裝配在一起免除了內(nèi)部輸送。因比重差別形成了上部溢出口可將經(jīng)消化的適量產(chǎn)品送增濕攪拌機(jī)，而無中斷。這兩個(gè)設(shè)備是整套NID裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，脫硫劑在此加水消化成消石灰，并在增濕器中與大量循環(huán)灰混合均勻，加入的水在粉料顆粒的表面形成水膜，增大了酸性氣體與堿性吸收劑之間的接觸面積。通過補(bǔ)加水，使混合灰的水分達(dá)到5％，進(jìn)入反應(yīng)器。增濕攪拌機(jī)與反應(yīng)器緊密相聯(lián)，保證吸收劑可以均勻地分布在煙道的橫截面上，避免出現(xiàn)局部缺鈣。反應(yīng)器即是除塵器進(jìn)口的直煙道，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)可形成足夠的湍流，使煙氣吸收劑在整個(gè)負(fù)荷變化范圍內(nèi)能有效地混合。粉料和煙氣的均勻分布對(duì)本工藝過程的運(yùn)行至關(guān)重要，大面積的密切接觸保證了吸收劑和SO₂之間幾乎是瞬間的高效反應(yīng)，反應(yīng)器的容量也因此保持在最小。降低到傳統(tǒng)的半干法或流化床反應(yīng)器的20％以下，從而使結(jié)構(gòu)緊湊。電除塵器除下來的脫硫灰由流態(tài)化槽輸送到增濕器，與機(jī)械預(yù)除塵器除下來的灰一起去流態(tài)化底倉，實(shí)現(xiàn)循環(huán)，一部分則溢流入倉泵外送。

NID技術(shù)和常規(guī)半干法和濕法煙氣脫硫技術(shù)相比優(yōu)越點(diǎn)是：

（1）由于結(jié)構(gòu)緊湊，組成部件少，所以投資和維護(hù)費(fèi)用較低；

（2）電耗低；

（3）反應(yīng)器置于除塵器下，結(jié)構(gòu)緊湊；

（4）沒有漿液系統(tǒng)，可以采用各種吸收劑；

（5）脫硫效率可以達(dá)到90％

NID脫硫工藝對(duì)脫硫劑的指標(biāo)要求見表1。

2 電石渣物性分析

電石渣是電石（CaC₂）加水生成乙炔氣體（C₂H₂）后遺留下來的工業(yè)廢渣，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

CaC₂＋H₂O＝Ca（OH）₂＋C₂H₂↑

浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠委托美國阿蘭柯環(huán)境技術(shù)（北京）有限公司對(duì)幾家企業(yè)產(chǎn)生的電石渣進(jìn)行了物理化學(xué)特性分析，得出了一致的結(jié)果（見表2）。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)表明，只要將電石渣的含水率降至1．5％以下，即可直接作為火電廠煙氣脫硫的脫硫劑使用。

3電石渣干燥制粉工藝系統(tǒng)

電石渣干燥制粉由干燥及制粉兩道工序組成。工藝流程見圖2。

廢電石渣經(jīng)堆放蒸發(fā)和脫水，其含水率一般在40％左右，由雙軸螺旋輸送機(jī)加到皮帶機(jī)上，經(jīng)電磁除鐵器除鐵后，送入雙軸攪拌干燥機(jī)，干燥機(jī)中的電石渣在蒸汽的間接加熱下使水分蒸發(fā)。從干燥機(jī)輸出的干料經(jīng)FS型籠式粉碎機(jī)破碎，進(jìn)入選粉機(jī)進(jìn)行分離，粗料回粉至破碎機(jī)，細(xì)料進(jìn)入粉倉，供脫硫裝置使用。

4 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大出力：2．5 t（干粉）／h

系統(tǒng)設(shè)計(jì)平均出力：2 t（干粉）／h

系統(tǒng)設(shè)計(jì)電耗：100 k W

系統(tǒng)設(shè)計(jì)蒸汽耗量：1．0 t（汽）／t（干粉）（1．3MPa，200℃）

設(shè)計(jì)產(chǎn)物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：Ca（OH）2含量≥85％

含水量：1％～1．5％

粒度：≤50μm（270）

比表面積：15～20m2／g

系統(tǒng)實(shí)際出力：2．52 t／h

電功率：114．89 kW

汽耗率：0．76 t（汽）／t（干粉）

設(shè)備投資總額按300萬元計(jì)。根據(jù)職工工資、電費(fèi)、汽費(fèi)、折舊及其他費(fèi)用等，估算出電石渣干粉的單位成本為105．90元／t（干粉）。

電石渣干粉作為脫硫劑應(yīng)用于浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠（60 MW機(jī)組，280 t／h高溫高壓煤粉爐）NID煙氣脫硫工藝中，通過浙江省環(huán)境監(jiān)測中心站2001年9月環(huán)保測量出具的報(bào)告，鈣硫比（mol比）1．29時(shí)，除塵效率達(dá)99．8％，脫硫效率達(dá)90．1％。

5 結(jié)論

（1）開發(fā)對(duì)廢電石渣的利用，不僅減少了這些廢渣對(duì)環(huán)境的污染，而且為以廢治廢開辟了新的途徑。

（2）利用電石渣作為脫硫劑，大大地節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，為脫硫系統(tǒng)能夠長期連續(xù)投運(yùn)提供了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

（3）電石渣干燥制粉工藝簡單，技術(shù)可行，便于調(diào)控。

（4）浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠對(duì)電石渣干燥制粉作為脫硫劑運(yùn)用于煙氣脫硫工藝系統(tǒng)中是經(jīng)濟(jì)、安全、可行的，值得推廣應(yīng)用。

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