以廢治廢的電石渣脫硫新技術(shù)

1、以廢治廢的電石渣脫硫新技術(shù)     作者：厲紹華1、前言     隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界環(huán)境日益惡化。尤其是隨著發(fā)展中國家的工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，排向大氣的污染物絕對量快速增長。人類越來越被因自己而造成的惡果而感到疲于應(yīng)付、甚至恐懼。電廠所排放的煙氣中的二氧化硫是造成大氣污染主要的因素之一，它不僅能造成酸雨危害人類，而且據(jù)最近世界環(huán)境專家斷言，還是破壞大氣臭氧層的一個重要因素。因此，二氧化硫的治理迫在眉睫。    近年來，我國政府對環(huán)境治理非常重視，治理的力度在不斷加大，對二氧化硫治理的法

2、規(guī)、 政策也不斷出臺。一九九八年國務(wù)院曾以國函19985號文批復(fù)了國家環(huán)保局制定的“酸 雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案”，明確提出了到2000年排放二氧化硫的工業(yè)污染 源實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，并提出了對二氧化硫的排放實(shí)現(xiàn)“總量控制”的要求，即到2010年全國二 氧化硫工業(yè)污染源的排放總量控制在2000年的水平內(nèi)。對于新建、擴(kuò)建、改建火電項(xiàng)目，其 燃煤含硫量大于1%的必須建設(shè)脫硫設(shè)施，現(xiàn)有電廠燃煤含硫量大于1%的在2010年前必須分期 分批建成脫硫設(shè)施或采取減排二氧化硫措施。許多省市地區(qū)也紛紛制定二氧化硫排放的收費(fèi) 制度，旨在促進(jìn)和加速企業(yè)對煙氣二氧化硫治理的進(jìn)程。  

3、0; 在煙氣脫硫技術(shù)方面，國內(nèi)一些專家在近十多年的時間里做了大量的研究工作，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，特別是小型火電機(jī)組煙氣脫硫方面積累了不少成熟的東西。在大容量發(fā)電機(jī)組的煙氣脫硫方面，我們面對的卻是國外的技術(shù)和產(chǎn)品一統(tǒng)天下。國外的技術(shù)和產(chǎn)品當(dāng)然有其優(yōu)勢，但同時我們也發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)和產(chǎn)品對中國企業(yè)而言都存在著兩個方面的問題：一是相對投資大，通常這個數(shù)在500元/KW以上，高的甚至達(dá)到1000元/KW；二是運(yùn)行成本高。如有代表性的南京下關(guān)電廠采用的“爐前噴鈣爐后活化脫硫技術(shù)”，其綜合運(yùn)行成本約為0.041元/ KW.h，其它低的也在0.015元/KW.h以上。因此煙氣脫硫已成為國內(nèi)電力企業(yè)不得不面對的一個沉

4、重的負(fù)擔(dān)，也是政府制定相應(yīng)環(huán)保政策的一個難點(diǎn)。國內(nèi)的電力企業(yè)需要有一種投資省、運(yùn)行成本低的脫硫技術(shù)來解決這一難題。    巨化集團(tuán)公司熱電廠在其八期技改工程前期準(zhǔn)備階段，決策層在對國內(nèi)外煙氣脫硫技術(shù)做了大量考察研究的基礎(chǔ)上，因地制宜，決定采用由浙江菲達(dá)機(jī)電集團(tuán)公司引進(jìn)ABB瑞典FLAKT公司的NID工藝，并加以消化吸收，改用本公司的生產(chǎn)廢電石渣作脫硫劑，以廢治廢來達(dá)到煙氣脫硫的目的。本文就此作粗淺深討。2、ABB鍋爐煙氣脫硫新技術(shù)    ABB鍋爐煙氣脫硫技術(shù)簡稱NID，它是由旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的 一種具有系統(tǒng)簡單、

5、投資相對較省的非常適合300MW以下機(jī)組使用的脫硫系統(tǒng)。NID的原理是 ：以一定細(xì)度的石灰粉(Cao)經(jīng)消化增濕處理后與大倍率的循環(huán)灰混合直接噴入反應(yīng)器，在 反應(yīng)器中與煙氣二氧化硫反應(yīng)生成固態(tài)的亞硫酸鈣及少量硫酸鈣，再經(jīng)除塵器除塵，達(dá)到煙 氣脫硫目的。其化學(xué)反應(yīng)式如下：CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)+SO2 CaSO3.1/2H2O+1/2H2O +CaSO4.2H2ONID工藝流程如圖<-> 所示。    一定細(xì)度的粉狀石灰粉(CaO2)從石灰粉倉中通過給料機(jī)定量喂入消化增濕器。在消化增 濕器中石灰粉被消化生成熟料Ca(OH)2，然后在混合

6、增濕器中與來自除塵器下灰斗的循環(huán)灰充分混合，并增濕至一定濕度，以增強(qiáng)脫硫劑的化學(xué)活性，提高脫硫速度和效率。經(jīng)混合增濕的脫硫劑利用流態(tài)化風(fēng)機(jī)直接打入反應(yīng)器(脫硫塔)。脫硫劑在反應(yīng)器中表面水份迅速蒸發(fā)，煙氣濕度增加，而脫硫劑仍處干燥狀態(tài)，具有非常好的流動性，可以迅速充滿整個反應(yīng)器空間，充分地與煙氣中的SO2混合并反應(yīng)。同時由于煙氣濕度增加、溫度降至75左右，又非常有利于Ca(OH)2與SO2的化學(xué)反應(yīng)，因此可以在更短的時間內(nèi)脫除煙氣中的二氧化硫。從除塵器中分離出來的灰中，仍有一部分Ca(OH)2未曾參與反應(yīng)，大部份仍返回混合器中，只有小部份的灰通過輸灰系統(tǒng)輸送至脫硫灰?guī)臁?、NID主要技術(shù)特點(diǎn)3.

7、1.大倍率灰循環(huán)。 NID工藝中，由于混合增濕后的脫硫劑在進(jìn)入反應(yīng)器后仍是“ 干”的，具有非常好的流動性，因此脫硫灰的循環(huán)比可以很大，甚至可以達(dá)到50倍以上。反過來說，灰循環(huán)倍率越大，要使反應(yīng)器中煙氣增加適當(dāng)濕度，進(jìn)入反應(yīng)器的脫硫劑相對濕度就可以更小，流動性可以更好。由于采用大倍率脫硫劑循環(huán)，反應(yīng)器中實(shí)際Ca/s值很大，大大地增加了SO2與Ca(OH)2顆粒表面的接觸機(jī)率，提高脫硫效率，因此NID技術(shù)的脫硫效率要比一般干法脫硫的效率高出許多。另外，大倍率的灰循環(huán)也提高了脫硫劑的利用率，降低系統(tǒng)的Ca/s比；3.2.混合增濕技術(shù)。 以石灰為脫硫劑的脫硫系統(tǒng)中，要想達(dá)到理想的脫硫效率，有兩個因素是

8、非常關(guān)鍵的：一是脫硫劑與煙氣充分接觸、充分混合。通過三條途徑可以解決這一問題：一是增加脫硫劑的噴入量，也就是增加Ca/s比。但增加Ca/s比勢必增加系統(tǒng)運(yùn)行成本，因此只能選擇一個經(jīng)濟(jì)的Ca/s比值。二為減少脫硫劑顆粒的平均粒徑，增加比表面積，但這也有一個經(jīng)濟(jì)性問題。三為保證脫硫劑的自由流動性，防止凝結(jié)成塊。ALANCO 公司的荷電法脫硫系統(tǒng)(CDSI)主要是以解決這一問題入手的；第二個因素是脫硫劑與SO2反應(yīng)的環(huán)境濕度、溫度，也就是反應(yīng)器內(nèi)煙氣的濕度和溫度。很多試驗(yàn)表明，煙氣濕度在40%- 50%范圍時，Ca(OH)2有很好的化學(xué)活性。脫硫劑漿液噴霧法和煙道噴霧增濕法都是非常典型的為了提高脫硫

9、劑活化性能而增濕煙氣的脫硫方法。但此二方法都存在著脫硫劑在反應(yīng)器底部或側(cè)壁結(jié)餅的問題。NID技術(shù)是在大量的噴霧半干法脫硫?qū)嵺`的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在同樣的加濕量的條件下，通過混合增濕器增濕將水量帶入反應(yīng)器，而NID的循環(huán)灰量很大，增濕后的脫硫劑仍有非常好的流動性。但脫硫劑被噴入煙道后，在煙氣的高溫作用下，表面水份迅速蒸發(fā)，煙氣濕度增加、溫度下降，脫硫劑粉粒迅速充滿反應(yīng)器空間，并達(dá)到理想的活化狀態(tài)；3.3.除塵脫硫一體化設(shè)計(jì)。 NID系統(tǒng)的機(jī)械預(yù)除塵器以及灰斗、消化增濕混 合器都采用一體化的設(shè)計(jì)思路。4.用電石渣替代石灰作脫硫劑的NID工藝4.1.電石渣成分序號  項(xiàng)目  單位

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 機(jī)密度  G/cm 1.848  4.2.脫硫工藝 從電石渣的成分分析，作為脫硫劑電石渣完全能起到與石灰相同的作用。從某些方面講，電石渣的性能超過石灰。例如折算Ca(OH)2純度、比表面積等。因此電石渣作為脫硫劑完全適應(yīng)NID工藝，而且原NID工藝流程不需任何變動。實(shí)際投運(yùn)時，NID工藝的消化過程取

11、消。從電石渣粉倉來的電石渣粉通過流量控制閥直接注入混合增濕器。取消消化過程的脫硫系統(tǒng)工藝更加簡單，運(yùn)行更為可靠。4.3.電石渣脫硫系統(tǒng)性能 (50MW機(jī) 組)序號 項(xiàng)目 單位 性能值 備注1 Ca/sMol/mol 1.3  2 脫硫效率 % 85 3 脫硫裝置阻損 Pa1650  4 進(jìn)口煙溫  138 5 出口煙溫   70-75 6 脫硫運(yùn)行綜合成本 元/KWH 0.0058  7 電耗 KW 300 

12、;8 蒸汽耗 T/h1.8 9 水耗 T/ h12 4.4.電石渣脫硫系統(tǒng)特點(diǎn)4.4.1.由于采用了電石渣作脫硫劑，整個脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用就相對低的多。在必要情況下，企業(yè)有條件更多地去考慮系統(tǒng)的脫硫效率，可適當(dāng)?shù)胤艑扖a/s指標(biāo)的限制，增加一點(diǎn)脫硫劑的消耗提高系統(tǒng)的脫硫效率；4.4.2.電石渣脫硫系統(tǒng)并未改變原NID的工藝流程，因此系統(tǒng)既具備以電石渣作脫硫劑的工作能力，同時也保留了原來以石灰作脫硫劑的工作能力。在某些情況下，例如電石渣來源失 時，系統(tǒng)仍可用石灰作為脫硫劑工作，這無形中給用戶帶來許多便利之處；4.4.3.由系統(tǒng)的特性決定，NID流程前可設(shè)一級預(yù)除塵器

13、，也可不設(shè)預(yù)除塵器。當(dāng)脫硫灰的綜合利用成為一個問題時，可以增設(shè)一級預(yù)除塵器。在預(yù)除塵器中將絕大部分煙氣中的飛灰出去，以減少脫硫灰的量，利于灰渣綜合利用；4.4.4.投資省。該系統(tǒng)設(shè)備非常簡單，不需要專門的活化塔，只需要一段作改進(jìn)設(shè)計(jì)的煙道作反應(yīng)器即可，再加上大部分部件都可由國內(nèi)產(chǎn)品替代，因此相對投資較省，考慮到因脫硫增加一級預(yù)除塵器和制粉裝置的費(fèi)用，其投資也不超過300元/KW；4.4.5.運(yùn)行成本低。本系統(tǒng)由于利用電石渣作脫硫劑，以廢治廢，不僅解決了電石渣的堆放問題，而且大大降低了脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本，加上相對投資下降所帶來的各項(xiàng)費(fèi)用的下降，因此脫硫運(yùn)行成本非常低?？紤]設(shè)備折舊、維修、人工工資、電耗及每噸電石渣的其它費(fèi)用 以10元/噸計(jì))，脫硫運(yùn)行成本約為0.