75t/h循環流化床爐電石渣脫硫實例分析

葉詩瑛

合肥熱電集團有限公司

75t/h循環流化床爐電石渣脫硫實例分析

葉詩瑛

合肥熱電集團有限公司

二氧化硫是大氣主要氣體污染物之一，主要來源于燃煤鍋爐排放。通過煙氣脫硫技術可實現二氧化硫的減排，本文通過對電石渣脫硫可行性和經濟性分析的基礎上，探討電石渣脫硫的優缺點，對于電石渣的脫硫應用提供了技術支持和理論基礎。

電石渣；脫硫；經濟性分析

1 前言

隨著國家對主要污染物減排工作的嚴格要求，SO2排放控制受各級環保行政主管部門的高度重視。目前，煙氣脫硫技術作為我國控制SO2排放的重要手段之一，常用鈣吸收法，脫硫劑一般采用CaCO3、CaO或Ca(OH)2，運行成本較高。如何開發低成本、高效率的脫硫劑具有重要的理論和現實意義。

電石渣是生產乙炔、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇等過程中排出的廢渣，據統計，每年我國有數百萬噸電石渣露天堆放，造成了嚴重的環境污染問題。電石渣的主要成分為Ca(OH)2，且質量分數通常都能達到80%以上，屬于中等強度的堿性物質，易溶于水，具有潛在的脫硫潛力。因此，本文以某熱電廠75t/h循環流化床鍋爐為例，探討電石渣脫硫的可行性和經濟性分析，為電石渣的脫硫利用提供理論支撐和技術支持。

2 試驗

2.1 鍋爐運行參數

試驗熱電廠鍋爐為中溫、中壓循環流化床鍋爐，采用旋風分離器，爐膛為膜式水冷壁結構，過熱器分高、低二級過熱器，中間設噴水減溫器，尾部設省煤器和一、二次風預熱器。鍋爐額定蒸發量75 t/h，設計熱效率88%，額定蒸汽壓力為3.82MPa，額定蒸汽溫度450℃，排煙溫度135℃，含氧量3～7%，空預器出口煙氣量173500 Nm3/h，鈣硫比2.5。

在試驗過程中，試驗期間鍋爐在72t/h穩定負荷運行，進煤量為12.5t/h，實驗時間為120分鐘，分別以石灰石、電石渣分別與煤按鈣硫比2.5混合后送入爐膛。表1列出燃煤成分表，在距離位于地面30米排氣筒（100米）中部利用CEMS-2000氣體在線監測裝置對二氧化硫濃度進行監測和記錄。

表1 燃煤成分表

2.2 脫硫劑

本實驗中采用石灰石和電石渣兩種脫硫劑，其中電石渣樣品來自某氯堿化工企業。電石渣的具體生產過程為：焦炭（C）或者無煙煤和石灰石（CaCO3）在高溫下反應生成電石（CaC2），電石與水反應生產乙炔氣體和電石渣。具體反應過程如下：

電石渣成分因電石來源與生產工藝的差異，可能含有SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，以及P、Cl元素。通過檢測分析，兩種脫硫劑的化學組成如表2所示。

表2 兩種脫硫劑化學組成（單位：%）

3 結果和討論

3.1 脫硫效果比較

試驗過程中，鍋爐煙氣排放量在153000 Nm3/h左右，出口煙氣中SO2的質量濃度的最大值分別為135mg/m3和143 mg/m3左右，均符合《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）標準中燃煤鍋爐二氧化硫排放濃度限值200 mg/m3標準。應用兩種不同脫硫劑后，系統的各項技術指標如表3所示。

表3 不同脫硫劑的技術指標

從表可以看出，兩種脫硫劑均具有較好的脫硫效果，且電石渣的脫硫效率略高于石灰石。

3.2 脫硫原理

電石渣脫硫與石灰石脫硫原理基本相同，電石渣主要成分為Ca(OH)2，溫度在580℃以上時，Ca(OH)2就會發生分解生成CaO和H2O，因電石渣運輸存放過程暴露在空氣中，一部分Ca(OH)2與空氣中CO2反應生成CaCO3，故其性質與石灰似乎相近。脫硫總反應如下：

3.3 電石渣替代石灰石經濟理論分析

以單臺此鍋爐年運行時間按6000小時計，年耗煤量為7.5萬噸，且平均含硫量0.5%為基礎數據，確定Ca/S=2.5，分別計算用電石渣和石灰石進行脫硫所需物料成本，如表3所示。

CaO質量為計算如下：

再根據實驗中石灰石（CaO含量52.5%）和電石渣（CaO含量50.85%）的CaO含量，分別計算得所需石灰石質量為3125.33t和電石渣質量為3226.75t。

表3 電石渣與石灰石脫硫經濟分析

由上表可知，采用電石渣脫硫劑后，年節省費用約35.96萬元，具有一定的經濟效益，同時，提高了電石渣的利用價值，實現廢棄物高值循環利用。

3.4 電石渣脫硫劑的優缺點比較

電石渣是工業副產品，價格非常低廉，每噸成本大約29元（含運費），可大大節省了降低了運行費用，主要成分為Ca(OH)2，從其物理、化學分析可以看出電石渣的顆粒小、比表面積很大，有較好的化學活性，能充分的與SO2反應，提高脫硫效率；同時由于電石渣與SO2反應的條件較低，對于運行床溫要求也相對較低。

4 結論

（1）電石渣是良好的SO2吸收劑，可替代石灰石進行脫硫，具有較高的脫硫效率。

（2）電石渣作為脫硫劑可大大地節省了運行費用。

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