CN101816891B - 一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化电石渣中的还原性物质，再将氧化反应后的电石渣作为脱硫剂，用于烟气湿法脱硫。经处理后的电石渣用于湿法烟气脱硫，可以减小吸收塔(塔内氧化)或者氧化塔(塔外氧化)的体积和氧化风机的风量，从而减少投资成本和运行成本。并且，只需在现有脱硫工艺上增加一简单的工序，即可达到有效的脱硫效果。

Description

一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺。

背景技术

目前，我国每年排放的SO₂已达2000多万吨，酸雨面积已达国土面积的1/3以上。酸雨已成为制约我国经济发展的重要因素，控制SO₂、NO_X等排放是防止酸雨的关键措施。烟气脱硫是目前最主要的脱硫方式。在众多的烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫一直占据着主导地位，目前在世界上已建成的脱硫装置中，湿法脱硫装置约占80％，它具有脱硫与除尘可同时兼顾，机动灵活，适用性强，投资省和运行费用低的特点，被环保部门和有关专家学者认为是一项适合我国国情的实用技术。

电石渣是一种工业废料，但由于其主要成分是氢氧化钙，和熟石灰相同，而其价格低廉，因此，近年来被用来代替石灰作为脱硫剂，被大量用于湿法烟气脱硫中。

但是电石渣中同样含有硫、磷等还原性物质，在电石渣-石膏法烟气脱硫工艺中这些还原性物质会对亚硫酸钙氧化成硫酸钙的过程产生抑制作用，延缓氧化启动时间，降低氧化速率。氧化时间的延长会增加脱硫系统的浆液停留时间，进而需要更大的塔釜容积和氧化风量，这就增加了投资成本和运行成本。因此，解决还原性物质抑制亚硫酸钙氧化成硫酸钙的问题已经是当务之急了。

专利号为ZL200410092434.5的中国发明专利公开了一种利用废弃的电石渣生产高纯度石膏的方法，包括原料预处理过程、烟气脱硫过程、旋流优选过程和脱水过程。该专利中涉及的电石渣原料预处理过程仅包括选取固体物为15-18％的电石渣浆液，通过常规方法将固体物含量浓缩到20-30％，同时使氢氧化钙的含量在80-85％，未有涉及电石渣脱硫过程中还原性物质的去除。

目前所应用的湿法烟气脱硫工艺大多数都没有对电石渣进行过预处理，因此在控制投资成本和运行成本方面都不是很理想。

发明内容

本发明提供一种湿法烟气脱硫工艺，以去除还原性物质的电石渣为脱硫剂，进行湿法烟气脱硫。

一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化电石渣中的还原性物质，再将氧化反应后的电石渣作为脱硫剂，用于烟气湿法脱硫。

混合气中的臭氧具有极强的氧化性，能够氧化电石渣中所带的还原性物质，混合气中的氧气也具有一定的氧化性，也能够氧化一部分还原性物质。

臭氧和电石渣中还原性物质(以S^2-计)的摩尔比为4～5∶1为宜，因为电石渣中的还原性物质以S^2-为主，而S^2-和O₃反应的摩尔比为4∶1，其反应方程式为：

S^2-+4O₃＝SO₄ ^2-+4O₂

因此臭氧量太少的话氧化就不够完全，而臭氧量太多的话就会造成浪费，经过试验，一般摩尔比控制在4.5∶1时为最佳条件(当然这和所用电石渣的还原性物质的成分有关，如果还原性物质较难氧化，则需要的臭氧量就更多)。

所述的氧化反应时间最优选择为1.5-2.5小时，最优2小时。

目前现有市售的臭氧发生器有空气源和氧气源两种，优选用氧气源的，因为氧气源臭氧发生器的出气口臭氧浓度高于空气源的臭氧发生器，其浓度可达到80～120g/m³，并且其能耗也小于空气源臭氧发生器。在选择臭氧发生器的功率大小时，应选择2小时内所产生的臭氧的物质的量和还原性物质的物质的量比为4.5∶1，选择的臭氧发生器功率太大，则单位时间内的臭氧量太多，利用率不高，造成浪费；功率过小，则单位时间内的臭氧量太少，氧化反应需要进行的时间太长，工作效率太低。

发明人通过分析多种电石渣的成分，得到其还原性物质含量一般为1‰左右，结合上述条件范围，臭氧和氧气的混合气的通气量为每立方米脱硫剂浆液3.75～7m³/h。

本发明对脱硫剂——电石渣进行氧化预处理，避免亚硫酸钙氧化成硫酸钙的时间过长，甚至出现因还原性物质过多而使亚硫酸钙无法氧化情况。经处理后的电石渣用于湿法烟气脱硫，可以减小吸收塔(塔内氧化)或者氧化塔(塔外氧化)的体积和氧化风机的风量，从而减少投资成本和运行成本。并且，只需在现有脱硫工艺上增加一简单的工序，即可达到有效的脱硫效果。

附图说明

图1为本发明工艺电石渣预处理部分的的流程图。

具体实施方式

如图1所示，在化渣池1中注水后，打开搅拌机4，开始搅拌，加入电石渣，开启臭氧发生器2，根据臭氧和还原性物质的摩尔比为4～5∶1的原则控制臭氧发生器2的运行时间及功率，一般设计氧化剂和还原性物质的摩尔比为9∶2时比较经济。氧化时间控制在2小时左右，此时还原性物质去除率在90％以上。经过氧化预处理后的电石渣浆液用于湿法烟气脱硫可以缩短亚硫酸钙氧化成硫酸钙的启动氧化时间，减少浆液在脱硫系统中的停留时间，从而能减小塔釜体积和氧化风机的功率，减小投资成本和运行成本。

实施例1

某热电厂2×75t/h燃煤锅炉，采用电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺，烟气量为310000m³/h，烟气SO₂浓度为3900mg/Nm³，采用塔外氧化。运行过程中由于鼓泡塔体积过小，氧化停留时间不够，石膏中亚硫酸根含量过高，石膏多为稀状，无法运输和利用。对工程所用电石渣进行了分析后，发现电石渣中含有1.15‰的还原性物质，因此决定对工艺进行改造，将电石渣先进行预处理。购买了1台8kg/h的臭氧发生器和1台10kg/h的臭氧发生器，其气量分别为66～100m³/h和84～125m³/h，出口臭氧浓度均为80～120mg/L。在化渣过程中，通过臭氧发生器，向电石渣浆液中通入臭氧和氧气的混合气，氧化其中的还原性物质。工程所用化渣池为25m³，预处理时臭氧和还原性物质的摩尔比为9∶2。将经过氧化预处理后的电石渣浆液用于湿法烟气脱硫。保持原有的脱硫和氧化系统，经检测，脱硫效率未受影响，但缩短亚硫酸钙氧化成硫酸钙的启动氧化时间(改造前需要4小时，改造后只需要0.5)，停留时间充足，石膏品质得到了极大的提升，石膏含水率低于10％，纯度高于96％。

实施例2

某热电厂220t/h燃煤锅炉，采用电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺，烟气量为210000m³/h，烟气SO₂浓度为3500mg/Nm³，设计液气比为10L/m³，采用塔外氧化。对工程所用电石渣进行了分析后，发现电石渣中含有1.5‰的还原性物质，且较难氧化，因此决定对电石渣先进行预处理。购买了2台10kg/h的臭氧发生器，其气量为84～125m³/h，出口臭氧浓度为80～120mg/L。在化渣过程中，通过臭氧发生器，向电石渣浆液中通入臭氧和氧气的混合气，氧化其中的还原性物质。工程所用化渣池为18m³，预处理时臭氧和还原性物质的摩尔比为5∶1。将经过氧化预处理后的电石渣浆液用于湿法烟气脱硫。脱硫效率达到95％以上，氧化塔内氧化速率达到52mmol/L·h，氧化塔内亚硫酸根浓度低于10mmol/L，石膏含水率低于8％，纯度高于96％。

实施例3

某热电厂2×135MW/h机组燃煤锅炉，采用电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺，烟气量为1200000m³/h，烟气SO₂浓度为3000mg/Nm³，设计液气比为10L/m³，采用塔内氧化。对工程所用电石渣进行了分析后，发现电石渣中含有0.85‰的还原性物质，因此决定对工艺进行改造，将电石渣先进行预处理。购买了3台40kg/h的臭氧发生器，其气量为333～500m³/h，出口臭氧浓度为80～120mg/L。在化渣过程中，通过臭氧发生器，向电石渣浆液中通入臭氧和氧气的混合气，氧化其中的还原性物质。工程所用化渣池为120m³，预处理时臭氧和还原性物质的摩尔比为4∶1。将经过氧化预处理后的电石渣浆液用于湿法烟气脱硫。脱硫效率达到98％以上，吸收塔内氧化速率达到50mmol/L·h，，石膏含水率低于8％，纯度高于97％。

Claims (3)

1.一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，其特征在于：在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化电石渣中的还原性物质，再将氧化反应后的电石渣作为脱硫剂，用于烟气湿法脱硫；所述的混合气的臭氧浓度为80～120g/m³；所述的臭氧和电石渣中以S^2-计的还原性物质的摩尔比为4～5∶1；所述的氧化反应的时间为1.5～2.5小时。

2.如权利要求1所述的电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，其特征在于：所述的臭氧和电石渣中以S^2-计的还原性物质的摩尔比为4.5∶1。

3.如权利要求1所述的电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，其特征在于：所述的氧化反应的时间为2小时。

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