石灰石湿法脱硫系统技术改造应用---改用电石渣作脱硫剂
石灰石湿法脱硫系统技术改造应用
---改用电石渣作脱硫剂
华电新疆发电有限公司苇湖梁电厂高新平李冬盛刚
[摘要] 湿法脱硫系统改用电石渣做脱硫剂，电石渣制浆系统调整，吸收塔附属系统设备优化，浆液及石膏品质的调控及应对措施，探讨了电石渣脱硫技术应用效果及系统变更、优化策略，并提出了几点维持系统安全稳定运行的措施建议。为寻求电石渣规模化、无害化利用途径进行了可行性实践。
[关键词] 湿法脱硫;电石渣
苇湖梁电厂位于乌鲁木齐市东北郊区，现装机容量为2x125MW热电联产机组，脱硫工程于2008年建成投产。由于脱硫剂为外购成品石灰石粉，脱硫运行成本较高，每日石灰石粉成本万余元，为降低脱硫运行成本，企业积极推进利用当地化工的废弃物—电石渣替代石灰石粉，经过数月参建各方的共同努力，于2010年8月调试完成投入运行。
1 电石渣制浆系统
电石渣制浆系统完全取代原有石灰石粉制浆系统，满足脱硫系统100%负荷运行工况需求。由于电石渣属于工业废弃物，物料品质较差、杂质多，因此重新配置的电石渣制浆系统较原石灰石制浆系统复杂，包括多级筛选分离、搅拌溶解过程。如图：
表1 电石渣成分
组分CaO SiO2AI2O3MgO Fe2O3 C 单位% 57-65 5.2-6.8 2.6-3.9 0.2-0.5 0.5-0.8 20-30
电石渣作为PVC生产的废料，成分复杂，纯度为70-90%，质量组成为Ca(OH)2、CaCO3、H2O及其他焦炭、沙石杂质，因堆放场地各异往往还夹杂部分建筑垃圾等。由于电石渣中含有大量的炭等杂质，这些杂质进入吸收塔内，将直接影响脱硫效率和石膏品质，导致脱硫无法运行，且极易磨损设备，因此必须对电石渣进行处理，而后才能送入脱硫系统运行。电石渣处理流程如下三步：
第一步通过装载机把电石渣陆续铲入接受料斗，接受料斗上设有钢篦子用于筛选电石渣中的大块杂质，下方有螺旋给料机，可控制电石渣被陆续送入配浆池中的给料量，更好的控制配浆池内浆液密度。浆液池有补水调整门，根据浆液密度和液位进行自动调节，保持液位和密度在规定范围。浆液池内配有搅拌机避免浆液沉积，通过协调控制可以以维持浆液浓度在30％左右。
第二步浆液池中的浆液经配浆泵送入滚筛中进行过滤分选，把大于1mm的杂质(焦炭和欠烧或过烧的石灰石分离在系统外，以提高电石渣浆液纯度和减少对脱硫系统的磨损。过滤后的浆液进入电石渣粗浆罐。
第三步粗浆罐内的电石渣浆液经浆液泵输送至旋流器进行筛选分离，把大于150目(104μm)的颗粒物尽量分离出来(其中多数是较为难溶的电石渣颗粒，还有少量的焦炭粒)，以提高电石渣浆液细度和纯度，纯度可达到85-90%，合格的电石渣浆液送入浆液罐储存，由供浆泵送往吸收塔。
电石渣脱硫工艺化学过程，烟气进入吸收塔后向上流动，与喷淋而下的循环浆液雾滴逆流接触，大部分SO2被吸收，这个阶段为吸收。
吸收：SO2+H2O→H2SO3
Ca(OH)2+ 2H2SO3→Ca(HSO3)2+2H2O
浆液吸收SO2后形成酸性液体，与补入吸收塔的脱硫剂-电石渣浆液即Ca(OH)2进行中和反应，同时与鼓入浆池中的氧化空气进行强制氧化。
氧化反应：Ca(HSO3)2+2H2O+O2→CaSO4.2H2O + H2SO4
Ca(OH)2+ H2O+ H2SO3→CaSO3+3H2O
中和反应：Ca(OH)2+ H2SO4→CaSO4.2H2O
在浆池中浆液中石膏结晶析出并晶体生长。
2 电石渣-石膏脱硫系统运行结果分析
通过对电石渣脱硫性能数据采集分析，结果是让人兴奋的，机组同等负荷工况下脱硫效率（比较石灰石粉）提高3个百分点，因此对企业“节能减排”非常有利。且电石渣由于其为强碱性（pH大于12），其主要成分Ca(OH)2与SO2反应迅速，同等负荷下电石渣提升脱硫
效率更快速，影响因素少。实践证明，在投油和粉尘浓度较高时仍能保持正常运行，抗冲击性负荷能力良好，不易发生溶解的抑制或闭塞。但对脱硫石膏的品质进行化验，出现了石膏晶体形状奇异、粒径小、杂质多、难以脱水等问题，严重时脱水机的滤布完全堵塞。针对这一问题我们进行了深入的分析和研究，并对相关设备进行改进，有针对性地采取了一系列措施，终于解决了电石渣脱硫石膏的脱水问题。其一改进脱硫吸收塔的氧化空气系统，增加配送风喷嘴并调整均布，保证石膏生成结晶过程氧化充分，促进石膏晶体生长。其二对石膏旋流器顶流配套增加二次分离排污装置，除去石膏浆液中的悬浮颗粒、纤维物质、焦油杂质等，有效减少石膏中的杂质，提升脱水效果。
综合性能试验，优化运行参数，改进系统设备，提高了系统可靠性。电石渣作为脱硫剂使用后，达到了综合利用的条件，实现了以废治废、变废为宝的目标。通过系统改造过程研究实践，得出以下结论：
（1）电石渣应用于脱硫装置前必须经过预处理
由于电石渣本身为废料，杂质较多，如不进行一定的预处理，会造成一系列的不良后果，如管路堵塞，设备磨损，副产品纯度下降等。该电石渣系统设置了完备的预处理系统，先对来料进行筛选、过滤，除去杂物及焦碳颗粒，再对其进行浓缩控制浆液浓度在一个合理的范围之内，供给脱硫系统使用。
(2)现有石灰石/石膏湿法脱硫系统可改用电石渣作脱硫剂
电石渣脱硫已经成功应用于2*125MW机组，系统完善，性能稳定，为火电厂节能减排开辟了另一条有效的途径。
(3) 具有较高的脱硫效率
通过试验对比，采用电石渣替代石灰石作为脱硫剂，脱硫装置在同等工况下，脱硫效率平均可提高3个百分点，完全能满足脱硫系统需要。
(4) 具有很好的抗冲击性负荷能力
由于CaCO3为弱碱盐，采用石灰石做吸收剂，必须在酸性条件下，才能分解参与反应，而且影响CaCO3溶解速率的因素很多，比如在锅炉投油助燃期间，含油烟气进入吸收塔后，CaCO3的反应受到严重的阻碍，脱硫效率急剧下降，脱硫装置无法正常运行，严重时必须重新制浆。部分溶解的化学物质会大大减缓或阻止石灰石的溶解，比如高浓度的溶解氯化物及镁会抑制石灰石的溶解；在强制氧化工艺中，高浓度的溶解亚硫酸盐或氟化铝络合物会在石灰石颗粒表面反应堵塞溶解场所，导致石灰石闭塞，烟气含尘量高时就会出现石灰石闭塞的问题。电石渣由于其为强碱性（pH大于12），其主要成分Ca(OH)2与SO2反应迅速，影响因素少。实验证明，在投油和粉尘浓度高时仍能保持正常运行，抗冲击性负荷能力良好，不会
发生溶解的抑制或闭塞。
(5) 石膏品质较改造前有所下降
脱硫石膏的生成和结晶是一个复杂的理化反应过程，在实际的运行控制中有很大的难度。电石渣中的部分杂质、焦炭颗粒等会滞留在石膏中，影响了石膏品质，造成石膏脱水较困难，改造后同等负荷工况下石膏含水率增加2个百分点,副产品石膏品质较难达到设计值。（6) 大幅度降低脱硫成本
该系统利用周边地区的化工废渣-电石渣，不但能带来良好的经济效益、环境效益和社会效益，而且能实现变废为宝。电石渣作为化工废料一般很容易获取，只需承担较少的的搬运费用即可。以2*125MW机组为例；设计机组满负荷24h消耗成品石灰石粉近70吨，完全用电石渣代替，每日节省石灰石粉购置费用万余元。电石渣制浆系统用电功率相比较石灰石系统增加功率不到60KW，整体经济效益十分可观。
3 结束语
脱硫系统改用电石渣作脱硫剂已投运一年多，并取得了良好的经济效益和社会效益，同时电石渣脱硫改造在节能减排及区域循环经济等现代企业经营理念中迈出了实践性的一步。
论文作者：高新平、李冬、盛刚
工作单位：新疆华电发电有限公司苇湖梁电厂设备维护部
邮寄地址：新疆乌鲁木齐市水磨沟区七道湾南路946号
邮政编码：830017
联系电话：189********；189********；189********
电子邮件：gxp06403@https://www.wendangku.net/doc/0813922820.html,；wdld1978@https://www.wendangku.net/doc/0813922820.html,；xiao_long1123@https://www.wendangku.net/doc/0813922820.html,
作者简历：
高新平 1981年11月男汉族大学本科就职于苇湖梁电厂锅炉专业点检师负责检修维护技术改造。
李冬 1978年12月男汉族大学本科就职于苇湖梁电厂锅炉专业点检师负责检修维护技术改造。
盛刚 1976年11月男汉族大学专科就职于苇湖梁电厂锅炉专业点检师负责检修维护技术改造。