以废治废的电石渣脱硫新技术

1、以废治废的电石渣脱硫新技术     作者：厉绍华1、前言     随着工业经济的不断发展，世界环境日益恶化。尤其是随着发展中国家的工业化进程的不断推进，排向大气的污染物绝对量快速增长。人类越来越被因自己而造成的恶果而感到疲于应付、甚至恐惧。电厂所排放的烟气中的二氧化硫是造成大气污染主要的因素之一，它不仅能造成酸雨危害人类，而且据最近世界环境专家断言，还是破坏大气臭氧层的一个重要因素。因此，二氧化硫的治理迫在眉睫。    近年来，我国政府对环境治理非常重视，治理的力度在不断加大，对二氧化硫治理的法

2、规、 政策也不断出台。一九九八年国务院曾以国函19985号文批复了国家环保局制定的“酸 雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案”，明确提出了到2000年排放二氧化硫的工业污染 源实现达标排放，并提出了对二氧化硫的排放实现“总量控制”的要求，即到2010年全国二 氧化硫工业污染源的排放总量控制在2000年的水平内。对于新建、扩建、改建火电项目，其 燃煤含硫量大于1%的必须建设脱硫设施，现有电厂燃煤含硫量大于1%的在2010年前必须分期 分批建成脱硫设施或采取减排二氧化硫措施。许多省市地区也纷纷制定二氧化硫排放的收费 制度，旨在促进和加速企业对烟气二氧化硫治理的进程。  

3、0; 在烟气脱硫技术方面，国内一些专家在近十多年的时间里做了大量的研究工作，取得了一些经验，特别是小型火电机组烟气脱硫方面积累了不少成熟的东西。在大容量发电机组的烟气脱硫方面，我们面对的却是国外的技术和产品一统天下。国外的技术和产品当然有其优势，但同时我们也发现这些技术和产品对中国企业而言都存在着两个方面的问题：一是相对投资大，通常这个数在500元/KW以上，高的甚至达到1000元/KW；二是运行成本高。如有代表性的南京下关电厂采用的“炉前喷钙炉后活化脱硫技术”，其综合运行成本约为0.041元/ KW.h，其它低的也在0.015元/KW.h以上。因此烟气脱硫已成为国内电力企业不得不面对的一个沉

4、重的负担，也是政府制定相应环保政策的一个难点。国内的电力企业需要有一种投资省、运行成本低的脱硫技术来解决这一难题。    巨化集团公司热电厂在其八期技改工程前期准备阶段，决策层在对国内外烟气脱硫技术做了大量考察研究的基础上，因地制宜，决定采用由浙江菲达机电集团公司引进ABB瑞典FLAKT公司的NID工艺，并加以消化吸收，改用本公司的生产废电石渣作脱硫剂，以废治废来达到烟气脱硫的目的。本文就此作粗浅深讨。2、ABB锅炉烟气脱硫新技术    ABB锅炉烟气脱硫技术简称NID，它是由旋转喷雾半干法脱硫技术基础上发展而来的 一种具有系统简单、

5、投资相对较省的非常适合300MW以下机组使用的脱硫系统。NID的原理是 ：以一定细度的石灰粉(Cao)经消化增湿处理后与大倍率的循环灰混合直接喷入反应器，在 反应器中与烟气二氧化硫反应生成固态的亚硫酸钙及少量硫酸钙，再经除尘器除尘，达到烟 气脱硫目的。其化学反应式如下：CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)+SO2 CaSO3.1/2H2O+1/2H2O +CaSO4.2H2ONID工艺流程如图<-> 所示。    一定细度的粉状石灰粉(CaO2)从石灰粉仓中通过给料机定量喂入消化增湿器。在消化增 湿器中石灰粉被消化生成熟料Ca(OH)2，然后在混合

6、增湿器中与来自除尘器下灰斗的循环灰充分混合，并增湿至一定湿度，以增强脱硫剂的化学活性，提高脱硫速度和效率。经混合增湿的脱硫剂利用流态化风机直接打入反应器(脱硫塔)。脱硫剂在反应器中表面水份迅速蒸发，烟气湿度增加，而脱硫剂仍处干燥状态，具有非常好的流动性，可以迅速充满整个反应器空间，充分地与烟气中的SO2混合并反应。同时由于烟气湿度增加、温度降至75左右，又非常有利于Ca(OH)2与SO2的化学反应，因此可以在更短的时间内脱除烟气中的二氧化硫。从除尘器中分离出来的灰中，仍有一部分Ca(OH)2未曾参与反应，大部份仍返回混合器中，只有小部份的灰通过输灰系统输送至脱硫灰库。3、NID主要技术特点3.

7、1.大倍率灰循环。 NID工艺中，由于混合增湿后的脱硫剂在进入反应器后仍是“ 干”的，具有非常好的流动性，因此脱硫灰的循环比可以很大，甚至可以达到50倍以上。反过来说，灰循环倍率越大，要使反应器中烟气增加适当湿度，进入反应器的脱硫剂相对湿度就可以更小，流动性可以更好。由于采用大倍率脱硫剂循环，反应器中实际Ca/s值很大，大大地增加了SO2与Ca(OH)2颗粒表面的接触机率，提高脱硫效率，因此NID技术的脱硫效率要比一般干法脱硫的效率高出许多。另外，大倍率的灰循环也提高了脱硫剂的利用率，降低系统的Ca/s比；3.2.混合增湿技术。 以石灰为脱硫剂的脱硫系统中，要想达到理想的脱硫效率，有两个因素是

8、非常关键的：一是脱硫剂与烟气充分接触、充分混合。通过三条途径可以解决这一问题：一是增加脱硫剂的喷入量，也就是增加Ca/s比。但增加Ca/s比势必增加系统运行成本，因此只能选择一个经济的Ca/s比值。二为减少脱硫剂颗粒的平均粒径，增加比表面积，但这也有一个经济性问题。三为保证脱硫剂的自由流动性，防止凝结成块。ALANCO 公司的荷电法脱硫系统(CDSI)主要是以解决这一问题入手的；第二个因素是脱硫剂与SO2反应的环境湿度、温度，也就是反应器内烟气的湿度和温度。很多试验表明，烟气湿度在40%- 50%范围时，Ca(OH)2有很好的化学活性。脱硫剂浆液喷雾法和烟道喷雾增湿法都是非常典型的为了提高脱硫

9、剂活化性能而增湿烟气的脱硫方法。但此二方法都存在着脱硫剂在反应器底部或侧壁结饼的问题。NID技术是在大量的喷雾半干法脱硫实践的基础上发展而来的，在同样的加湿量的条件下，通过混合增湿器增湿将水量带入反应器，而NID的循环灰量很大，增湿后的脱硫剂仍有非常好的流动性。但脱硫剂被喷入烟道后，在烟气的高温作用下，表面水份迅速蒸发，烟气湿度增加、温度下降，脱硫剂粉粒迅速充满反应器空间，并达到理想的活化状态；3.3.除尘脱硫一体化设计。 NID系统的机械预除尘器以及灰斗、消化增湿混 合器都采用一体化的设计思路。4.用电石渣替代石灰作脱硫剂的NID工艺4.1.电石渣成分序号  项目  单位

10、  含量 1  CaO  W-%  69.48(折Ca(OH)2：91.8%) 2Fe W-% 0.10 3 P W-% 0.002 4 CI W-% 0.05 5 S W-% 0.058 6 干燥失重  W-% 30.31 7 机密度  G/cm 1.848  4.2.脱硫工艺 从电石渣的成分分析，作为脱硫剂电石渣完全能起到与石灰相同的作用。从某些方面讲，电石渣的性能超过石灰。例如折算Ca(OH)2纯度、比表面积等。因此电石渣作为脱硫剂完全适应NID工艺，而且原NID工艺流程不需任何变动。实际投运时，NID工艺的消化过程取

11、消。从电石渣粉仓来的电石渣粉通过流量控制阀直接注入混合增湿器。取消消化过程的脱硫系统工艺更加简单，运行更为可靠。4.3.电石渣脱硫系统性能 (50MW机 组)序号 项目 单位 性能值 备注1 Ca/sMol/mol 1.3  2 脱硫效率 % 85 3 脱硫装置阻损 Pa1650  4 进口烟温  138 5 出口烟温   70-75 6 脱硫运行综合成本 元/KWH 0.0058  7 电耗 KW 300 

12、;8 蒸汽耗 T/h1.8 9 水耗 T/ h12 4.4.电石渣脱硫系统特点4.4.1.由于采用了电石渣作脱硫剂，整个脱硫系统的运行费用就相对低的多。在必要情况下，企业有条件更多地去考虑系统的脱硫效率，可适当地放宽Ca/s指标的限制，增加一点脱硫剂的消耗提高系统的脱硫效率；4.4.2.电石渣脱硫系统并未改变原NID的工艺流程，因此系统既具备以电石渣作脱硫剂的工作能力，同时也保留了原来以石灰作脱硫剂的工作能力。在某些情况下，例如电石渣来源失 时，系统仍可用石灰作为脱硫剂工作，这无形中给用户带来许多便利之处；4.4.3.由系统的特性决定，NID流程前可设一级预除尘器

13、，也可不设预除尘器。当脱硫灰的综合利用成为一个问题时，可以增设一级预除尘器。在预除尘器中将绝大部分烟气中的飞灰出去，以减少脱硫灰的量，利于灰渣综合利用；4.4.4.投资省。该系统设备非常简单，不需要专门的活化塔，只需要一段作改进设计的烟道作反应器即可，再加上大部分部件都可由国内产品替代，因此相对投资较省，考虑到因脱硫增加一级预除尘器和制粉装置的费用，其投资也不超过300元/KW；4.4.5.运行成本低。本系统由于利用电石渣作脱硫剂，以废治废，不仅解决了电石渣的堆放问题，而且大大降低了脱硫系统的运行成本，加上相对投资下降所带来的各项费用的下降，因此脱硫运行成本非常低。考虑设备折旧、维修、人工工资、电耗及每吨电石渣的其它费用 以10元/吨计)，脱硫运行成本约为0.