以电石渣浆和石灰石作为脱硫剂的脱硫效率的因素及效果分析

来源:用户上传      作者: 李张磊 莫明思

　　【摘　要】本文讨论电石渣浆和石灰石作为脱硫剂的脱硫效率影响因素及效果分析，重点从温度、浆液PH值、钙硫比、脱硫剂等方面分析，最后讨论取得脱硫效果。
　　【关键词】电石渣浆；石灰石；脱硫效率；因素
　　0.引言
　　2010年，全世界最大的煤消费国是中国，中国每年的煤消耗量占全球消耗量35%。目前，燃煤锅炉仍然被大部分企业的采用，在煤的燃烧中产生大量二氧化硫对环境造成严重污染。脱硫技术应用于工业的技术共有十多种，其中湿法烟气脱硫技术在燃煤锅炉中广泛应用，以石灰石-石膏脱硫系统为当前应用最广泛的高效脱硫工艺。
　　南宁某化工厂在聚氯乙烯（PVC）生产线产生大量的电石渣浆无法更好的资源化处理，现该化工厂采用电石渣浆代替石灰石作为脱硫剂，很好的解决了部分电石渣浆的出路，同时又能够降低脱硫系统运行成本，在治理污染的同时实现了以废治废的资源循环利用。本文重点分析脱硫效率因素和通过用电石渣浆和石灰石作为脱硫剂取得实际效果。
　　1.影响脱硫效率的因素分析
　　影响脱硫效率的因素有很多，如温度、浆液pH值、钙硫比、脱硫剂的品质、粉尘浓度等都会对脱硫反应的效率产生影响。
　　1.1 脱硫浆液的pH值
　　循环浆液的pH值是影响脱硫效率的一大因素。循环浆液的pH值过高，易于吸收，但不利于浆液的溶解；循环浆液的pH值过低，浆液易溶解，但不利于吸收，根据研究显示，pH值小于4的时候，浆液基本无法吸收二氧化硫。控制循环浆液的pH值可以控制脱硫效率。
　　石灰石浆液：石灰石的溶解度十分小，要依靠调节pH值促使石灰石溶解形成浆液，当pH值从6～4之间变化时，石灰石的溶解速率可以增加5倍以上，但pH增至4时二氧化硫基本无法吸收，过低的pH值对二氧化硫的吸收影响较大。浆液pH值过高时，石灰石溶解度随pH值的变化很小，亚硫酸钙溶解度随pH值的降低溶解度明显上升，当浆液pH值过高时，吸收二氧化硫使得浆液pH值下降，石灰石颗粒溶解，在石灰石颗粒表面形成液膜，石灰石的溶解使得液膜的pH值上升，液膜内亚硫酸钙析出，在石灰石颗粒上形成一层钝化外壳，阻止石灰石的溶解，抑制脱硫反应的进行，导致脱硫效率降低，并影响石膏的品质。为保证脱硫系统具备一定的脱硫效率正常运行，必须将石灰石浆液的pH值控制在一定的范围，在能够吸收二氧化硫的情况下防止结垢，保证脱硫效率。经研究，必须控制石灰石浆液的pH值在5～6之间，可以保证90%以上的脱硫效率。
　　电石渣浆：电石渣浆与石灰石浆液有所不同，其主要成分氢氧化钙的溶解度比石灰石高得多，因此不需要为了保证溶解度的情况下将pH值调至很低，但如pH值过高的情况下与石灰石浆液一样会产生结垢钝化现象而影响脱硫效率，且结垢现象也将影响设施的正常运行。根据实际情况调查显示，电石渣浆液的pH在5～9之间既可以保证脱硫效率，又可以防止结垢现象的发生，当浆液pH值低于5时排出部分循环浆液，补充新鲜浆液。
　　1.2钙硫比
　　从两种脱硫剂的化学反应方程式来看，Ca/s（钙与硫的摩尔比）的比例理论上达到1:1的时候脱硫效率可以达到100%，但实际脱硫反应的效率达不到100%，且在保证脱硫剂的充分利用的情况下，综合其他因素，钙硫比要略超过1可以保持脱硫效率在90%以上，脱硫剂的实际投加量要多于理论计算需要投加的量，根据实际研究，石灰石法的钙硫比需保持在1～1.05之间，可以有90%的脱硫效率。
　　该化工厂采用电石渣浆作为脱硫剂，脱硫效果较石灰石要好，其脱硫系统的设计钙硫比在1～1.01之间，可以保证脱硫效率在95%以上。
　　1.3 循环浆液石膏密度
　　循环浆液石膏密度是衡量浆液性质的重要手段，也是判断浆液是否能够循环使用的重要标杆，根据实际情况研究发现，循环浆液石膏密度在1200kg/m3的时候已经基本失去脱硫效果，需要排出。
　　1.4 进塔烟气温度
　　根据第一步二氧化硫的溶解反应随温度变化的情况，温度越低，越利于溶解反应的发生，有助于反应的持续进行。
　　根据监测数据显示，该化工厂脱硫系统的进塔烟温为144℃，出塔烟温为58℃，基本符合湿法脱硫的进出烟温的要求。
　　1.5 进塔粉尘浓度
　　烟气进入吸收塔后，所含的粉尘会被沉降留在浆液中，由于粉尘的成分复杂，在浆液中极易影响石灰石或氢氧化钙的溶解，导致浆液的pH值产生变化或产生共沉淀现象，影响脱硫效率。根据实际情况研究，如进塔粉尘浓度过高，脱硫效率可从95%下降至70%。
　　该化工厂在脱硫系统前已经设置烟气布袋除尘处理设施，除尘效率可达99%，进入脱硫系统的粉尘浓度基本能够达到要求。
　　2.实际脱硫效果
　　自该化工厂电石渣浆-石膏法湿法烟气脱硫系统自2008年投入运行以来保持稳定，各项污染物达标排放，大大降低了二氧化硫的排放量，从根本上解决了周边居民的环境诉求。
　　2.1实际脱硫效率分析
　　表2.1 脱硫效率数据分析
　　表2.1选取了环境监测部门2008年和2009年两次监督性监测的数据，在线监控数据则选取了2011年5月和6月数据的平均值，基本反映电石渣浆-石膏法湿法烟气脱硫系统运行四年多以来的运行情况。
　　从表中我们可以看出，根据环境监测部门监督性监测数据显示，计算得到此套系统的脱硫效率最高可达到96.3%；根据烟气在线监控数据显示，计算实际应用最高脱硫效率最高可以达到98.1%。由此可见，此套脱硫系统的脱硫效率可以稳定保持在90%以上，最高可达98%。
　　2.2 二氧化硫排放浓度分析
　　表2.2 在线监控数据二氧化硫排放浓度分析
　　如2.2表格可以看出，自2010年以来，烟气经电石渣浆-石膏法湿法烟气脱硫系统后二氧化硫排放浓度都在500mg/m3以下，最低值低于50mg/m3，二氧化硫的排放浓度远低于标准900mg/m3的限值，此套脱硫系统处理后二氧化硫排放浓度已经超过预计的300mg/m3的设计排放浓度。
　　2.3 成效
　　根据环境监测部门的监督性监测数据和在线监控数据均表明，此套脱硫系统运行至今，脱硫效率已经超过当初预期的90%。由此可见电石渣浆-石膏法湿法烟气脱硫技术已经十分成熟，脱硫系统在实际应用上已经经得起考验，取得了巨大的成效，为南宁市的节能减排工作打下了坚实的基础。
　　【参考文献】
　　［１］蒋文举主编.烟气脱硫脱销技术手册(第一版)[M].北京：化学工业出版社，2006.
　　［２］吴忠标编.燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理(第一版)[M].北京：北京出版社，2006.
　　［３］赵文江.影响石灰石-石膏湿法脱硫效率的主要因素探讨[J].青海电力,2010，29(2):16-17,20.

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