電石渣漿作為脫硫劑在鍋爐煙氣脫硫中的應用

2022-10-14 12:30:03 字數 2640 閱讀 6775

山東恆通化工股份****化工二廠採用電石法生產聚氯乙烯會產生大量的電石渣漿,電石渣的主要成分是ca(oh)2,微溶於水,長期露天堆放將對土壤和淺層地下水造成汙染,且占用寶貴的土地資源。2023年底公司決定利用電石渣漿上層清液作為脫硫劑對公司熱電廠鍋爐煙氣進行脫硫,既達到煙氣脫硫的目的,又解決一部分電石渣的堆放及對環境的汙染問題。

1、脫硫流程

1.1電石渣的組成

電石渣漿自然沉降後,含溼率為60%,經自然風乾後,過65目篩,取篩下物(即電石渣乾料)分析,質量組成為ca(oh)2為67.66%,caco3為20.01%,h2o為2.

49%,其他為9.84%。

1.2除塵後鍋爐煙氣的主要成分

除塵後鍋爐煙氣其中so2質量濃度為1800~2600mg/m3,co2質量濃度為54~78g/m3。s與c質量比約為1∶30。

1.3脫硫裝置及脫硫劑組成

脫硫塔為旋流板結構,材質為不鏽鋼,塔高18.7m,直徑3.2m,塔內有4層塔盤,高度間隔2.5m。全塔共有318塊旋流板,平均板寬100mm,最小板間距15mm。

用電石渣漿上層清液作為脫硫劑。電石渣漿上層清液與脫硫後部分殘液混合後,調ph為7~8,其中ρca(oh)2為1.82~5.

66g/l,ss為180~497mg/l,cod為150~1175mg/l。

圖1脫硫工藝流程

1.4脫硫工藝流程

脫硫流程圖見圖1。脫硫劑從迴圈池由耐腐蝕幫浦打入脫硫塔,沿塔壁按90°均布的4個降液盤流下。鍋爐煙氣經除塵後,以15~22m/s的流速通過管道以切線方向從底部進入脫硫塔,然後繞底部穩流柱減速到2.

8~4.2m/s旋轉上公升,與逆流旋轉噴淋而下的脫硫劑滴充分接觸。在煙氣流量為12000m3/h時,塔內煙氣最大軸向流速為4.

8m/s。脫硫後煙氣由引風機抽出,然後經煙囪排放。脫硫後部分殘液進迴圈池迴圈,其餘殘液進化工廢水處理裝置。

1.5脫硫原理

煙氣中的co2和so2等酸性氣體與脫硫劑接觸,主要發生如下化學反應:

so2+ca(oh)2=caso3+h2o

co2+ca(oh)2=caco3+h2o

氣液酸鹼中和,取決於液體的霧化質量,霧化越細,則酸鹼中和反應越充分,同時,液霧與煙氣接觸面積也越大,煙氣脫硫效果越好。對流體來說,大面積旋轉霧化噴淋和旋流技術既使氣液接觸面積增大,又使氣相紊動劇烈,so2與脫硫劑霧滴充分接觸,有足夠的時間和空間使氣液通過吸附、溶解,進而發生中和、分離等反應。控制ph為7~8,有利於脫硫劑對so2的吸收,不利於脫硫劑對co2的吸收。

2、脫硫自動控制系統

2.1電石渣給料系統

電石渣流量控制迴路根據脫硫量的需要調節供給迴圈池的電石渣流量。通過測量原煙氣流量和so2含量而得到。由於電石渣流量的調節影響吸收塔反應池中漿液的ph值,為了使化學反應更充分,應該將ph保持在某一設定值;當ph值降低,所需的電石渣流量應按某一修正係數增加。

將實際測量的ph值與設定值進行比較,通過ph值控制器產生一修正係數,對所需的電石渣流量進行修正。將經ph值修正後所需的電石渣流量與實際電石渣流量進行比較,通過一比例積分控制電石渣調節閥的開度。

2.2迴圈池液位自動控制

進入吸收塔的熱煙氣由於冷卻和飽和作用將帶走汽化了的水,這部分損失的水量通過補水系統進行補充。可以通過調節給水調節閥的開度來調節迴圈池的液位,調節閥的開度則由煙氣量和迴圈池液位的函式關係確定。

2.3殘液排放控制

從吸收塔出來的殘液通過二通導流閥流向化工廢水處理裝置或流回迴圈池,通過控制二通導流閥的流向來確定殘液的排放。通過電石渣漿流量閉環控制迴路中電石渣漿的實際流量,間接地確定應排放的殘液流量,該流量值經迴圈池上層清液濃度的修正,即濃度高時增加殘液排放時間,濃度低時減少殘液排放時間。

3、脫硫結果

3.1脫硫效果

在脫硫裝置除錯執行期間(2023年5~7月份),對脫硫劑流量進行調控,當脫硫塔內nca∶ns=1.2∶1,體系ph為7~8時,脫硫效果見表1。由表1可見,平均脫硫率為90.

66%,且脫硫塔出氣口處so2質量濃度明顯低於gb13271-2001《鍋爐大氣汙染物排放標準》(900mg/m3)。

3.2吸收體系ph對煙氣脫硫效果的影響

由於煙氣中s與c質量比約為1∶30,大量的co2與脫硫劑發生反應,將使體系的脫硫率下降。影響s與c吸收質量比的因素很多,但最重要的因素是系統的ph和溫度。常溫下,ph影響s與c吸收質量比,這是因為在鹼性條件下,so2和co2都與電石渣脫硫劑反應,但生成物caso3和caco3溶度積差別很大(25℃時,ksp(caso3)=6.

76×10-3 , ksp(caco3)=8.1×10-9),即caco3更難溶於水,所以在鹼性條件下,電石渣脫硫劑主要與co2反應生成caco3。隨ph下降,生成物溶度積的影響逐漸減弱,反應物so2和co2水溶液酸性的影響逐漸佔據主導地位,而so2和co2水溶液(h2so3和h2co3)酸性相比,前者比後者強得多(kal(h2so3)=1.

3×10-2 , kal(h2co3)=4.2×10-7),因此so2更易與電石渣脫硫劑反應而被吸收。但是ph不能太低,否則影響吸收效率和吸收速率。

因此,體系ph應控制在7~8。

4、結論

山東恆通化工股份****採用電石渣漿上層清液作為鍋爐煙氣脫硫劑,在煙氣流速為2.8~4.2m/s、脫硫塔內nca∶ns=1.

2∶1系統ph為7~8的條件下,平均脫硫率為90.66%,脫硫塔出氣口處so2質量濃度明顯低於gb13271-2001《鍋爐大氣汙染物排放標準》(900mg/m3)。實現了迴圈經濟發展,取得了良好的社會效益。

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