陕西北元化工集团股份有限公司 陕西神木锦界 719319
摘要：本文在充分分析电石渣理化特性的基础上，以北元化工4台125MW机组的应用情况为依据，对电石渣干粉在CFB-FGD半干法脱硫装置的应用情况进行详细介绍。结论表明，电石渣干粉具有较强的脱硫性质，可以满足国家对SO2超低排放的要求。
关键词：电石渣干粉；CFB-FGD半干法脱硫装置；超低排放；PVC；吸附剂
1.前言
现在的中国正在全面步入超低排放时代，超低排放意味着更高的环保成本。国内目前主流的脱硫工艺有湿法脱硫（钙基）和CFB-FGD半干法脱硫装置（钙基）。针对国内目前的环保形势，CFB-FGD半干法工艺具有更强的优势：湿法脱硫“有色烟羽”的排放被认为是诱发雾霾的元凶之一，其烟羽中含有大量盐类等超细颗粒物，关于湿法脱硫烟气脱白，在上海、浙江、河北等地国家已有明确要求，主要通过增加烟气冷凝再热系统实现，在增加运行成本的同时，改造费用较高；湿法脱硫产生的废液国家也提出了严格要求，《火电厂污染防治可行技术指南》废水近零排放技术中指出，脱硫废水由于含盐量过高，处理方法较为单一，且成本较高。CFB-FGD半干法脱硫装置由于具有相对较高的钙硫比，所以我们急需要找到一种价格低廉，脱硫率高的新型吸收剂，在满足国家超低排放要求的同时，降低企业的环保成本，助推干法脱硫的发展。电石渣干粉作为一种化工废渣（乙炔是生产聚氯乙烯的主要原料，电石渣则是由电石水解获取乙炔气后的废渣，每生产1 t PVC产品耗用电石1.5-1.6t，同时每t电石产生1.2t电石渣干粉），在CFB-FGD半干法脱硫领域已得到一定的应用。
2.电石渣干粉的理化特性及脱硫机理
2.1电石渣干粉的化学成分
电石渣干粉主要来源于聚氯乙烯（PVC）行业，乙炔发生工艺：电石和水在乙炔发生器内进行水解反应，生成乙炔气和氢氧化钙（熟石灰）并释放出热量。
CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2+130kJ/mol
表1 电石渣成分
图1 电石渣的SEM分析
从图1中看出，电石渣由许多分布零乱，大小不均的块状颗粒组成，表面结构疏松，颗粒间不规则分布着许多尺寸差别较大的孔隙。电石渣的颗粒形状近球形，颗粒之间紧密团聚；除了球形颗粒外，还存在一定的方解石形状的块体，球形颗粒镶嵌在其中。[1]
2.3 钙基脱硫机理
目前气态污染物的控制技术主要为吸附作用：多孔固体吸附剂将气体混合物中的组分浓集于固体表面。吸吸附又分为物理吸附和化学吸附，低温时，常以物理吸附为主，温度升高，活化分子数目增加，吸附可能转为化学吸附为主。
物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力（Vanderwaals）。
化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。这类型的吸附需要一定的活化能，故又称“活化吸附”。这种化学键亲和力的大小可以差别很大，但它大大超过物理吸附的范德华力。
内表面巨大、对不同的气体必须具有选择性吸附、吸附容量大、具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸、热稳定性和化学稳定性良好、来源广泛，价格低廉?吸附剂应具备如下的要求：
通过对电石渣化学成分、结构进行分析，电石渣是由一些十分细微颗粒组成，表面结构疏松，颗粒间不规则分布着许多尺寸差别较大的孔隙，以Ca（OH）2为主晶相。Ca（OH）2本身作为碱类就具有碱的通性可吸收空气中的SO2，结合钙基脱硫机理电石渣具备作为SO2吸附剂的条件。
3.应用实例介绍
陕西北元化工集团下辖化工分公司、水泥公司、热电分公司、锦元化工公司，主要产出聚氯乙烯（PVC）。热电分公司采用4*480T/H高温、高压、自然循环、∏型布置、单汽包室内布置、紧身封闭、四角切圆燃烧、固态排渣的电站锅炉，配套脱硫系统采用循环流化床干法烟气脱硫装置（CFB—FGD），一炉一套系统配置。锅炉烟气经主烟道从底部进入脱硫吸收塔，在吸收塔内高温烟气与加入的电石渣粉和循环脱硫灰充分混合发生反应；在文丘里的出口段设喷水装置，用以降低烟气温度，并使得反应加快，脱除烟气中的SO2、SO3等有害物质。脱硫后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向下进入布袋除尘器，布袋除尘器收集下的灰通过物料循环系统返回吸收塔继续参加反应，净化后的可达标排放的烟气由引风机进入烟囱，排入大气。部分脱硫灰通过气力输灰输送至脱硫灰库，少量的事故排灰直接由小推车运走。在燃用设计煤种，锅炉BMCR工况下，脱硫效率不低于90%，净烟气中二氧化硫浓度≤35mg/Nm3，脱硫后粉尘浓度小于10mg/Nm3。
表3 锅炉参数
3.1电石渣干粉来源：
化工分公司电石乙炔分厂产出的电石渣通过皮带运至水泥公司，经水泥公司破碎烘干后，含水率约2%，通过罐车运至热电分公司。干燥后的电石渣避免了电石渣抱团结球的问题，松散性更高，比表面积更大。
3.2系统运行情况（以#4装置为例）
图2 干法脱硫除尘一体化装置DCS画面
从图2中可以看出，采用电石渣干粉作为吸收剂的干法脱硫除尘一体化装置运行稳定，SO2浓度脱除率可以达到98%以上，SO2排放浓度远远低于国家超低排放要求的35mg/Nm3，仅为11mg/Nm3；烟尘排放浓度仅为2mg/Nm3，远低于国家超低排放要求的10mg/Nm3；Ca/S为1.5—1.7。
4.结论
通过对电石渣干粉的脱硫机理进行可行性论证，结合北元化工集团干法脱硫除尘一体化装置烟气污染物治理情况，电石渣干粉作为化工废料对SO2具有较强的吸附性，具备作为PVC行业工业废料的一种循环利用项目进行大范围开发的潜质，可对CFB-FGD半干法脱硫在国内的应用起到积极的作用。
参考文献：
[1]曹建新 刘飞 张煜. 电石渣理化性质的分析与表征.贵州省科技攻关项目（2007年09期）
作者简介：
王雄，男， 1980 年 10 月出生，大专学历，助理工程师。目前从事火电机组生产运行管理工作。
论文作者:王雄
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/9
标签：电石论文; 干粉论文; 烟气论文; 干法论文; 颗粒论文; 乙炔论文; 超低论文; 《防护工程》2019年12期论文;