（一）概述

煙氣脫硫系統(tǒng)是為了減少燃煤發(fā)電廠二氧化硫排放而建設的環(huán)境保護設施，具有良好的環(huán)境效益和社會效益，但對發(fā)電廠而言生產成本上升了8.3%。如何在保護環(huán)境的同時，降低脫硫成本成為擺在發(fā)電企業(yè)面前的新課題。

國家《十一五綱要》對今后五年發(fā)展循環(huán)經濟、建設節(jié)約型社會做出了全面部署，明確提出：“堅持開發(fā)節(jié)約并重、節(jié)約優(yōu)先，按照減量化、再利用、資源化的原則，在資源開采、生產消耗、廢物產生、消費等環(huán)節(jié)，逐步建立全社會的資源循環(huán)利用體系”。大力發(fā)展循環(huán)經濟、加快建設節(jié)約型社會，是落實以人為本、全面協(xié)調可持續(xù)的科學發(fā)展觀的重大舉措，是實現經濟增長方式轉變，從根本上緩解資源約束，減輕環(huán)境壓力，推動國民經濟又快又好發(fā)展，實現全面建設小康社會目標和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

到2005年底，中國PVC產能達930多萬噸，超過美國成為世界第一大PVC生產國。

PVC生產工藝分為：電石法和乙烯法兩種。從全球看,乙烯法生產工藝占主流，比例約為91%,電石法比例提升到約9%。與國際上PVC生產工藝路線單一狀況不同的是，中國PVC生產采用電石法與乙烯法兩種方法。目前，我國電石法仍占61%,乙烯法占49%。在今后較長的時期內,我國電石法PVC生產與乙烯法PVC生產將長期并存。

按生產經驗，每生產1噸PVC產品消耗用電石1.5～1.6噸，同時每噸電石產生1.2噸電石渣（干基），電石渣含水量按90%計，那么每生產1噸PVC產品，排出電石渣漿約9～15噸。按2005年我國電石PVC的產量估算，每年全國PVC電石渣產生量可達1000多萬噸（按CaO計，干基）。

“電石渣應用于大型火電機組煙氣二氧化硫治理的研究”正符合國家發(fā)展循環(huán)經濟、建設節(jié)約型社會的方針。如果用電石渣漿吸收鍋爐煙氣中的二氧化硫并生產副產品石膏，這樣不但解決了煙氣脫硫的問題，又給電石渣治理找到了一條可靠的出路，既達到“以廢治廢”的目的，又實現資源的重復利用和環(huán)境保護，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。

 （二）相關研究的現狀

由于國外PVC的生產工藝比較單一，主要為乙烯法，因此，PVC電石渣的處置和應用技術主要在國內。

用電石渣或電石渣漿作吸收劑用于煙氣脫硫的文獻已有報道，有干法工藝，也有濕法工藝，但應用的機組容量較小，脫硫效率相對較低，不強調脫硫石膏的回收。2003年，浙江巨化集團公司熱電廠號8機組（50MW）采用瑞典阿爾斯通FLAKT公司的NID工藝（旋轉噴霧半干法脫硫），除塵脫硫一體化設計，吸收劑使用本公司產生的廢電石渣；1993年由國家計委組織，中日雙方簽署“燃煤鍋爐煙氣簡易脫硫示范裝置”合作協(xié)議，日方三菱重工業(yè)株式會社、川崎重工業(yè)株式會社和千代田化工建設株式會社與中方山東維坊亞星集團、廣西南寧化工集團和重慶長壽化工總廠合作，采用簡易石灰石——石膏進行燃煤鍋爐煙氣脫硫，吸收劑為乙炔法生產PVC所產生的電石渣。其中維坊亞星集團脫硫裝置于1995年建成投產，鍋爐容量為35t/h，脫硫效率87.1%，石膏為自然脫水，純度無報道。

（三）研究的目的和任務

1、 研究電石渣應用于大型燃煤鍋爐煙氣脫硫的可行性，尋求電石渣規(guī)?；o害化利用途徑

電石渣的產生量大，其有效的綜合利用途徑必須是規(guī)?；?，即利用量也必須大，否則不能根本解決電石渣的處置問題。

本項目研究旨在尋求一種電石渣規(guī)?；玫耐緩?。電廠鍋爐煙氣脫硫需要消耗大量天然石灰石吸收劑，對自然環(huán)境必定會造成破壞。如果能以電石渣作為替代，特別是將其應用于大型脫硫裝置，將為電石渣找到低成本、規(guī)模化的利用途徑。

2、研究電石渣脫硫應用中存在的主要問題和解決的方法

電石渣作為PVC生產的廢料，其成分復雜。通過系統(tǒng)的分析和試驗，掌握其物理化學特性，從而能有針對性地進行一定的處理，滿足脫硫裝置的要求。

電石渣應用于煙氣脫硫，某些影響因素的效應變化是緩慢的，例如結垢、腐蝕、磨損等，必須經過長周期的運行來考察和檢驗。

3、研究電石渣脫硫獲取高純度石膏的方法

電石渣應用于煙氣脫硫，如果副產品不可用或不能回收，將使電石渣固體廢物的處置問題轉移給發(fā)電廠，并產生另一種二次污染物。電石渣脫硫能否應用，關鍵是副產品石膏的品質高，且易于回收，因此電石渣脫硫生成高純度石膏也是非常重要的關鍵技術環(huán)節(jié)。

4、研究電石渣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化設計思路

根據上述研究的結論，討論電石渣脫硫系統(tǒng)在吸收劑供應、SO2吸收、副產品處理等環(huán)節(jié)的設備及運行控制參數的優(yōu)化思路。

（四）實施過程：

根據課題研究的總體思路，項目實施分為三個階段：

第一階段：電石渣物理化學特性分析及試驗方案制定階段；

這一階段，我們利用一個多月的時間，查閱了大量國內外有關電石渣物理、化學性質以及綜合利用的相關資料，并對太化氯堿分公司的電石渣進行了采樣分析，確定了電石渣替代石灰石的初步試驗方案。

第二階段：簡易試驗階段；

通過第一階段的分析和研究準備，2004年10月21日小型試驗正式開始。

小型試驗選擇在16號50MW機組上進行，建臨時制漿裝置，取壓濾后的電石渣泥餅，使用水力攪拌制漿，配制好的漿液泵入16號脫硫裝置的漿液池進入系統(tǒng)參與反應。

試驗又分為三步：第一步，從10月21日到10月30日，對電石渣的脫硫性能進行試驗，結果是讓人興奮的，在入口二氧化硫濃度2000PPm時，脫硫效率全部在97%以上；第二步，從11月4日到16日，對脫硫石膏的品質進行試驗，這一階段我們遇到了很大的困難，出現了石膏晶體形狀奇異、粒徑小、雜質多、難以脫水等問題，嚴重時脫水機的濾布完全堵塞。如果利用電石渣脫硫后的副產品不能回收利用，將對電廠形成新的二次污染，電石渣的利用也將回到原點。針對這一問題我們進行了深入的分析和研究，并且聘請了有關專家，掌握了石灰石濕法脫硫石膏的形成機理，有針對性地采取了一系列措施，終于解決了電石渣脫硫石膏的脫水問題。12月我們進行了第三步綜合性能試驗，以優(yōu)化運行參數，提高石膏品質為試驗目標。通過試驗使石膏純度大于85%，達到了綜合利用的條件，實現了以廢治廢、變廢為寶的目標。

第三階段：工業(yè)性試驗；

在簡易型試驗取得成功的基礎上，項目進入工業(yè)性試驗階段，選擇在300MW和50MW兩臺機組上進行，研究在大機組、長周期運行條件下電石渣的性能，分析主要參數的變化規(guī)律；該階段建設了連接兩廠的電石渣輸送管線，輸送管線長度為1.5公里，共三條，其中兩條為電石渣漿供漿管，由化工廠向電廠輸送電石渣漿液；一條由電廠向化工廠返回電石渣沉淀后的清水?；S建起了專門的供漿設施，提高供應電石渣漿的保障程度；電廠則建起了電石渣處理供給系統(tǒng)，對來漿進行過濾、濃縮。

全部輸送和處理系統(tǒng)于2005年7月1日建成，經過一年的連續(xù)運行試驗，整個系統(tǒng)穩(wěn)定高效，脫硫效率95%以上，副產品石膏純度85%以上，易于脫水、外觀優(yōu)于原來的石灰石石膏。

（五）研究結果

（1）電石渣漿應用于大型脫硫裝置必須經過預處理

由于電石渣本身為廢料，雜質較多，如不進行一定的預處理，會造成一系列的不良后果，如管路堵塞，設備磨損，副產品純度下降等。該電石渣脫硫設置了完備的預處理系統(tǒng)，先對來漿進行精過濾，以去除焦碳顆粒，再對來漿進行濃縮控制漿液濃度在一個合理的范圍之內，然后將澄清液返回化工廠再利用。整套系統(tǒng)采用DCS控制，自動化程度高，作業(yè)環(huán)境整潔。

（2）電石渣完全可以應用于大型石灰石/石膏脫硫系統(tǒng)

根據資料顯示，國內應用電石渣脫硫均為小型鍋爐，且多為試驗裝置，沒有在大型火電機組上的應用實例。該電石渣脫硫已經成功應用于300MW機組，系統(tǒng)完善，性能穩(wěn)定，為我國大型火力發(fā)電機組煙氣脫硫開辟了另一條有效的途徑。

（3）具有較高的脫硫效率

通過試驗對比，采用電石渣替代石灰石作為吸收劑，脫硫裝置在同等工況下，脫硫效率平均可提高2～3個百分點，最高脫硫效率可達97%以上。

（4）具有很好的抗沖擊性負荷能力

由于CaCO3為弱堿鹽，采用石灰石做吸收劑，必須在酸性條件下，才能分解參與反應，而且影響CaCO3溶解速率的因素很多，比如在鍋爐投油助燃期間，含油煙氣進入吸收塔后，CaCO3的反應受到嚴重的阻礙，脫硫效率急劇下降，脫硫裝置無法正常運行，嚴重時必須重新制漿。

某些溶解的化學物質會大大減緩或阻止石灰石的溶解，比如高濃度的溶解氯化物及鎂會抑制石灰石的溶解，這種抑制的機理被稱為“共離子”效應；在強制氧化工藝中，高濃度的溶解亞硫酸鹽或氟化鋁絡合物會在石灰石顆粒表面反應堵塞溶解場所，導致石灰石閉塞，煙氣含塵量高時就會出現石灰石閉塞的問題。

電石渣由于其為強堿性（pH大于12），其主要成分Ca(OH)2與SO2反應迅速，影響因素少。實驗證明，在投油和粉塵濃度高時仍能保持正常運行，抗沖擊性負荷能力良好，不會發(fā)生溶解的抑制或閉塞。

（5）可生產高純度石膏

脫硫石膏的生成和結晶是一個復雜的理化反應過程，在實際的運行控制中有很大的難度。一般的電石渣脫硫，往往采取拋棄方式，副產品不進行回收，增加了電廠的固體廢物產生量，形成二次污染。該項技術在研發(fā)過程中，將取得高純度石膏作為技術攻關的主要內容，通過不斷的試驗和摸索，我們掌握了石膏生成的規(guī)律，解決了電石渣利用中二次副產品的回收利用問題，石膏純度可以達到90%以上。

（6）大幅度降低脫硫成本

該電石渣脫硫采用化工廠無償輸送來的電石渣漿，原有石灰石制粉系統(tǒng)停運。

（六）成果的意義

1、具有典型的循環(huán)經濟示范效應

電廠和化工廠在電石渣綜合利用方面的合作，使兩個企業(yè)間形成了非常緊密的循環(huán)經濟模式。過去，電廠供給化工廠電能和蒸汽，化工廠向電廠提供酸和堿，只是兩個企業(yè)產品的交換?，F在，電石渣漿源源不斷地輸送到電廠脫硫裝置，澄清水再返回化工廠重復利用，兩個企業(yè)在生產流程上連接在一起，通過簡單的物質交換，以最小的投入，采用以廢治廢的模式，實現了資源的重復利用。兩個企業(yè)打破了行業(yè)界限，建立起循環(huán)經濟的模式，該模式具有節(jié)能、節(jié)水、減少自然資源的消耗等等多方面的現實意義，大幅度降低了雙方生產成本，實現了社會效益和環(huán)境效益的雙贏，具有典型的循環(huán)經濟示范效應。

2、推動了脫硫技術國產化進程

我國能源結構以煤為主，煤炭燃燒是造成大氣污染的主要原因，燃煤電廠是二氧化硫排放的主要來源?？刂贫趸蚺欧?，對于治理大氣污染、保護生態(tài)環(huán)境十分重要。“十五”期間，國家加強了火電廠煙氣脫硫設施建設。據有關部門統(tǒng)計，到2005年年底，全國已配套建設脫硫設施的火電裝機容量達到5300萬千瓦，占火電總裝機容量的比重由2000年的2%左右提高到14%。

推進脫硫設備的國產化，是降低脫硫設施建設和運行成本的重要途徑。掌握核心技術和擁有自主知識產權，是實現國產化的關鍵。
該項目申報了“利用電石渣脫硫并生產高純度石膏”的發(fā)明專利申請，并獲得通過。               

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