電石渣代替石灰石濕法脫硫技術(shù)研究

黃福勇

摘 要：對電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)的研究，可以解決存在于大氣污染中的煙氣脫硫問題。雖然當(dāng)前有許多種脫硫技術(shù)被一一研發(fā)出來，但是電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)是我國工業(yè)體系中應(yīng)用最為廣泛的一種脫硫工業(yè)技術(shù)。鑒于此，筆者將對電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)進行說明。

關(guān)鍵詞：電石渣;石灰石;濕法脫硫技術(shù)

中圖分類號：X701.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-087-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.043

1 電石渣來源與基本介紹

石灰石—濕法煙氣脫硫技術(shù)中采用的原料主要是石灰石，在石灰石的開采過程中，我國的地質(zhì)資源產(chǎn)生了極大的破壞。而且到了工業(yè)體系結(jié)構(gòu)越來越完善，技術(shù)工藝越來越成熟的今天，這種技術(shù)不利于環(huán)境衛(wèi)生保護和資源的可持續(xù)發(fā)展利用，在日常發(fā)展中將會被逐漸淘汰。石灰石—濕法煙氣脫硫技術(shù)在現(xiàn)代工藝體系中將會產(chǎn)生大量的污染氣體，影響十分惡劣，對環(huán)境的破壞相當(dāng)嚴(yán)重。此外，石灰石的成本價格不斷提升，也不利于工廠的生產(chǎn)經(jīng)濟利益，所以采用石灰石—濕法煙氣脫硫技術(shù)，對一些工廠產(chǎn)生了相當(dāng)大的經(jīng)濟壓力。

1.1 電石渣的來源

電石渣作為工業(yè)廢渣，成分比較簡單，一般是由制備電石乙炔反應(yīng)過后剩下的氫氧化鈣作為電石渣的主要構(gòu)成成分，部分反應(yīng)未完全的電石渣含有一些碳酸鈣雜質(zhì)[1]。

電石渣：目前工業(yè)反應(yīng)過程中大部分是通過電石水解產(chǎn)生乙炔氣體，產(chǎn)生后剩余的沉淀氫氧化鈣為其主要成分。此外，含水量超過50%的電石渣稱為電水泥，其來源是由電石制備乙炔氣體和電石法聚氯乙烯的化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的。

1.2 廢渣副產(chǎn)品的作用

很多工業(yè)生產(chǎn)過程中都會遺留許多電石渣廢渣，如果能夠妥善處理這些電石渣廢料，完全是很好的資源。電石渣的主要成分為氫氧化鈣，是一種白色沉淀，是水泥生產(chǎn)原料，可以拿來生產(chǎn)水泥熟料。但是，這種廢棄電石渣廢料的含水量很大，一般在30%以上。要使用這些電石渣，必須經(jīng)過脫水處理。采用新型干法水泥工藝可以達到脫水效果，通過將預(yù)熱器升級為三級，利用高溫余熱來烘干，在濕法水泥工藝中可以直接和料漿混合入窯煅燒?，F(xiàn)在采用電石渣作為原料生產(chǎn)水泥熟料的新型干法技術(shù)相當(dāng)成熟，在這個領(lǐng)域，新疆建材院與合肥水泥設(shè)計院是行業(yè)領(lǐng)先者。

2 電石渣反應(yīng)過程公式與維護

隨著各國科技的迅速發(fā)展，各地加大對資源的開采力度，導(dǎo)致目前世界資源緊張，同時在開發(fā)資源的過程中，加大了對生態(tài)環(huán)境的破壞，產(chǎn)生了許多了有毒有害氣體，破壞了大氣層。所有污染大氣的氣體中最為厲害的就是二氧化硫，二氧化硫產(chǎn)生的危害對大氣的破壞十分嚴(yán)重。為了維護生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，在此基礎(chǔ)上進行了許多工業(yè)技術(shù)的升級改革，有效保護了大氣層的健康環(huán)境，維護了人類的生存發(fā)展。其中，電石渣代替石灰石濕法脫硫技術(shù)是現(xiàn)代工藝技術(shù)升級改革的成功案例之一[2]。

其生產(chǎn)跟普通硅酸鹽水泥相比，差別在生料制備環(huán)節(jié)，由于電石渣比較細(xì)，粉磨用電相對較低，但是電石渣含水量高需要壓濾。在預(yù)分解階段，普通硅酸鹽水泥熟料主要進行石灰石分解，而電石渣水泥是氫氧化鈣分解，所以其CO2排放較低。在回轉(zhuǎn)窯階段都是發(fā)生相同的反應(yīng)，發(fā)生液相反應(yīng)等形成四種礦物，制成水泥熟料，再加入一些混合材石膏等粉末制成水泥。

電石渣：其是工業(yè)產(chǎn)業(yè)廢棄產(chǎn)生的廢渣品。在電石制備乙炔氣體化學(xué)反應(yīng)過程中，碳化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣體和氫氧化鈣沉淀，剩余的氫氧化鈣沉淀就是通常所說的電石渣。

2.1 電石渣制漿過程維護

嚴(yán)格控制電石渣制漿過程中的pH值;

電石渣制漿過程中，周圍應(yīng)該密切注意保持空氣流暢;

電石渣制漿過程中，如果發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的黑色附著物，要加大廢水排放量。

電石渣制漿過程中，電石渣的反應(yīng)裝置應(yīng)該時常做好日常清潔維護，保持裝置清潔，保證底部沉積干凈衛(wèi)生，必要時可以通過人工進行清潔處理。

2.2 反應(yīng)公式

SO2+H2O——>H2SO3，吸收;

CaCO3+H2SO3——>CaSO3+CO2+H2O，中和;

CaSO3+1/2O2——>CaSO4，氧化;

CaSO3+1/2H2O——>CaSO3+1/2H2O，結(jié)晶;

CaSO4+2H2O——>CaSO4+2H2O，結(jié)晶;

CaSO3+H2SO3——>Ca（HSO3）2，ph控制;

CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O+CO2;

Ca（OH）2+SO2+H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O;

CaC2+2H2O——>C2H2+Ca（OH）2。

3 電石渣脫硫技術(shù)工藝原理

電石渣脫硫技術(shù)工藝原理，所使用的電石渣來源于工業(yè)廢渣，主要成分為氫氧化鈣，其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈣沉淀一直沒有得到有效的發(fā)展。

電石渣脫硫技術(shù)采用化工廠電石制備乙炔氣體和電石法聚氯乙烯的化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的氫氧化鈣沉淀，加水調(diào)成濃度為20%～30%的電石渣漿作為脫硫劑。經(jīng)過化工廠煙氣脫硫塔內(nèi)，與煙氣中的二氧化碳反應(yīng)生成脫硫石膏，以達到物質(zhì)的可持續(xù)利用，使浪費的資源得到有效利用。

電石渣工業(yè)廢棄物通過專門的流入窗口進入化學(xué)反應(yīng)罐進行加水消化，配制成具有一定濃度的漿液，然后儲存在專門保存漿液的漿液罐中，最終通過供漿泵裝置打入吸收塔。吸收塔擁有三層噴淋層，漿液經(jīng)過噴嘴霧化成霧滴，從上往下噴灑，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過風(fēng)機進入吸收塔內(nèi)，在塔中與氣體充分吸收，絕大多數(shù)SO2被吸收，反應(yīng)后剩余的氣體通過除霧器除去多余的液滴，然后通過煙囪加上氧化風(fēng)機的作用將空氣引入塔內(nèi)，使得吸收的二氧化硫與漿液反應(yīng)后生成后HSO3，完全氧化成SO4，預(yù)防漿液變?yōu)楣腆w的可能性，在吸收塔內(nèi)停留一定時間后，通過石膏外排泵送至石膏旋流站。經(jīng)旋流器分離的高濃度石膏漿液進入真空皮帶機脫水，形成水分少于10%的石膏。

經(jīng)過改造后的脫硫系統(tǒng)采用塔內(nèi)氧化—鈣基強堿電石渣—濕法技術(shù)，采用一爐一塔方案，吸收塔是噴淋塔。電石渣采用旋流站和皮帶脫水機配合的二級脫水裝置，不設(shè)置廢水處理系統(tǒng)。這種技術(shù)過程與其他電石渣脫硫系統(tǒng)相比，核心特點是使用了單塔強制氧化，在同一個噴淋塔內(nèi)完成全部過程，使得反應(yīng)流程變得簡化，是一種新穎的脫硫裝置。

在吸收塔內(nèi)裝上氧化自動隔離器。分隔采用粗管間隔布置方式，使2個分區(qū)的漿液既有分隔，又有交換。在分隔管的間歇中設(shè)置氧化空氣噴嘴。隔離器上部“低值區(qū)”漿液呈現(xiàn)較強的酸性，pH值可達4～6，有利于亞硫酸鈣的氧化和結(jié)晶。隔離器底部“高值區(qū)”漿液pH值可達6～7，有利于循環(huán)漿液對二氧化硫的吸收和脫硫反應(yīng)。一方面，采用射流泵進行漿池懸濁液的混合，舍去了漿池攪拌器方式，避免漿液對流返混對pH值的影響，同時解決了攪拌器方式磨損和密封問題。另一方面，采用的吸收塔頂頂部側(cè)向斜切引出方式，也是干凈環(huán)保檢測部門經(jīng)過研發(fā)后確定的優(yōu)化出口方式，在保證脫硫效果的情況下，有效降低了塔高[3]。

4 電石渣脫硫技術(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的石灰石—脫硫技術(shù)相比，使用電石渣脫硫技術(shù)脫硫效果好，而且相比其他石灰石產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)更加迅速。通常來說，使用電石渣脫硫技術(shù)脫硫的效果可以超過95%以上的效果，盡管電石渣是一種工業(yè)廢棄的殘次品，但是充分利用好電石渣廢品，也能達到良好的循環(huán)經(jīng)濟利益效果。此外，每噸二氧化硫與電石渣脫硫技術(shù)和石灰石—濕法脫硫技術(shù)兩者分別反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)電石渣脫硫技術(shù)比原本的石灰石—濕法脫硫技術(shù)少產(chǎn)生大約0.6t的二氧化碳?xì)怏w。

使用電石渣脫硫技術(shù)進行脫硫，能夠大幅度降低生產(chǎn)工藝成本，帶來良好的經(jīng)濟效益。使用電石渣代替石灰石濕法脫硫技術(shù)，可以使浪費的資源得到有效利用，既保護了環(huán)境衛(wèi)生，對社會的可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻，又加強了物質(zhì)的可持續(xù)利用，符合資源循環(huán)利用、產(chǎn)物多功能需求利用發(fā)展要求。電石渣代替石灰石濕法脫硫技術(shù)研制的成功，一方面有效避免了電石渣帶來的環(huán)境污染;另一方面解決了資源循環(huán)再生的問題，減少了對石灰石礦產(chǎn)資源的過度開采，一定程度上保護了石灰石礦產(chǎn)資源。另外，通過燃燒前添加電石渣，使得鍋內(nèi)熱量升高，加速鍋爐充分燃燒，增強了鍋爐燃燒能力。同時，由于添加了電石渣，電石渣在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生大量的電石灰粉末，使得鍋爐內(nèi)的雜質(zhì)減少，使鍋爐的穩(wěn)定性得到一定保證，爆炸問題得以緩解[4]。

5 結(jié)語

以電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)是高度成熟的技術(shù)，通過大量實踐證明，我國的電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)，將電石渣代替石灰石作為脫硫劑的技術(shù)符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)，同時也為人們帶來了非常可觀的經(jīng)濟利益。在不久的將來，會有越來越多的企業(yè)使用這項技術(shù)，這項技術(shù)的使用可以很好地滿足國家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的需要。通過電石渣代替石灰石—濕法脫硫技術(shù)的使用，可以大大減少安全事故，保證工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，減少環(huán)境污染。

參考文獻

[1] 熊子禮超，劉盛余.電石渣濕式煙氣脫硫傳質(zhì)—反應(yīng)過程研究[J].煤炭學(xué)報，2012（2）：10-20.

[2] 童艷，周屈蘭，惠世恩，等.電石渣在濕法脫硫中的消溶特性[J].動力共工程，2006（6）：47-48.

[3] 嚴(yán)新榮.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)采用電石渣脫硫劑的技術(shù)分析[J].華電技術(shù)，2011（33）：9.

[4] 禾志強，韓秀峰，祈利明.電石渣—石膏法煙氣脫硫技術(shù)[J].電站系統(tǒng)工程，2010（5）：65-66.