论文部分内容阅读
摘 要：对电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术的研究，可以解决存在于大气污染中的烟气脱硫问题。虽然当前有许多种脱硫技术被一一研发出来，但是电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术是我国工业体系中应用最为广泛的一种脱硫工业技术。鉴于此，笔者将对电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术进行说明。
关键词：电石渣;石灰石;湿法脱硫技术
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-087-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.043
1 电石渣来源与基本介绍
石灰石—湿法烟气脱硫技术中采用的原料主要是石灰石，在石灰石的开采过程中，我国的地质资源产生了极大的破坏。而且到了工业体系结构越来越完善，技术工艺越来越成熟的今天，这种技术不利于环境卫生保护和资源的可持续发展利用，在日常发展中将会被逐渐淘汰。石灰石—湿法烟气脱硫技术在现代工艺体系中将会产生大量的污染气体，影响十分恶劣，对环境的破坏相当严重。此外，石灰石的成本价格不断提升，也不利于工厂的生产经济利益，所以采用石灰石—湿法烟气脱硫技术，对一些工厂产生了相当大的经济压力。
1.1 电石渣的来源
电石渣作为工业废渣，成分比较简单，一般是由制备电石乙炔反应过后剩下的氢氧化钙作为电石渣的主要构成成分，部分反应未完全的电石渣含有一些碳酸钙杂质[1]。
电石渣：目前工业反应过程中大部分是通过电石水解产生乙炔气体，产生后剩余的沉淀氢氧化钙为其主要成分。此外，含水量超过50%的电石渣称为电水泥，其来源是由电石制备乙炔气体和电石法聚氯乙烯的化学反应过程产生的。
1.2 废渣副产品的作用
很多工业生产过程中都会遗留许多电石渣废渣，如果能够妥善处理这些电石渣废料，完全是很好的资源。电石渣的主要成分为氢氧化钙，是一种白色沉淀，是水泥生产原料，可以拿来生产水泥熟料。但是，这种废弃电石渣废料的含水量很大，一般在30%以上。要使用这些电石渣，必须经过脱水处理。采用新型干法水泥工艺可以达到脱水效果，通过将预热器升级为三级，利用高温余热来烘干，在湿法水泥工艺中可以直接和料浆混合入窑煅烧。现在采用电石渣作为原料生产水泥熟料的新型干法技术相当成熟，在这个领域，新疆建材院与合肥水泥设计院是行业领先者。
2 电石渣反应过程公式与维护
随着各国科技的迅速发展，各地加大对资源的开采力度，导致目前世界资源紧张，同时在开发资源的过程中，加大了对生态环境的破坏，产生了许多了有毒有害气体，破坏了大气层。所有污染大气的气体中最为厉害的就是二氧化硫，二氧化硫产生的危害对大气的破坏十分严重。为了维护生态环境的可持续发展，在此基础上进行了许多工业技术的升级改革，有效保护了大气层的健康环境，维护了人类的生存发展。其中，电石渣代替石灰石湿法脱硫技术是现代工艺技术升级改革的成功案例之一[2]。
其生产跟普通硅酸盐水泥相比，差别在生料制备环节，由于电石渣比较细，粉磨用电相对较低，但是电石渣含水量高需要压滤。在预分解阶段，普通硅酸盐水泥熟料主要进行石灰石分解，而电石渣水泥是氢氧化钙分解，所以其CO2排放较低。在回转窑阶段都是发生相同的反应，发生液相反应等形成四种矿物，制成水泥熟料，再加入一些混合材石膏等粉末制成水泥。
电石渣：其是工业产业废弃产生的废渣品。在电石制备乙炔气体化学反应过程中，碳化钙与水反应产生乙炔气体和氢氧化钙沉淀，剩余的氢氧化钙沉淀就是通常所说的电石渣。
2.1 电石渣制浆过程维护
严格控制电石渣制浆过程中的pH值;
电石渣制浆过程中，周围应该密切注意保持空气流畅;
电石渣制浆过程中，如果发现较为严重的黑色附着物，要加大废水排放量。
电石渣制浆过程中，电石渣的反应装置应该时常做好日常清洁维护，保持装置清洁，保证底部沉积干净卫生，必要时可以通过人工进行清洁处理。
2.2 反应公式
SO2+H2O——>H2SO3，吸收;
CaCO3+H2SO3——>CaSO3+CO2+H2O，中和;
CaSO3+1/2O2——>CaSO4，氧化;
CaSO3+1/2H2O——>CaSO3+1/2H2O，结晶;
CaSO4+2H2O——>CaSO4+2H2O，結晶;
CaSO3+H2SO3——>Ca（HSO3）2，ph控制;
CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O+CO2;
Ca（OH）2+SO2+H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O;
CaC2+2H2O——>C2H2+Ca（OH）2。
3 电石渣脱硫技术工艺原理
电石渣脱硫技术工艺原理，所使用的电石渣来源于工业废渣，主要成分为氢氧化钙，其化学反应产生的氢氧化钙沉淀一直没有得到有效的发展。
电石渣脱硫技术采用化工厂电石制备乙炔气体和电石法聚氯乙烯的化学反应过程产生的氢氧化钙沉淀，加水调成浓度为20%～30%的电石渣浆作为脱硫剂。经过化工厂烟气脱硫塔内，与烟气中的二氧化碳反应生成脱硫石膏，以达到物质的可持续利用，使浪费的资源得到有效利用。
电石渣工业废弃物通过专门的流入窗口进入化学反应罐进行加水消化，配制成具有一定浓度的浆液，然后储存在专门保存浆液的浆液罐中，最终通过供浆泵装置打入吸收塔。吸收塔拥有三层喷淋层，浆液经过喷嘴雾化成雾滴，从上往下喷洒，产生的气体经过风机进入吸收塔内，在塔中与气体充分吸收，绝大多数SO2被吸收，反应后剩余的气体通过除雾器除去多余的液滴，然后通过烟囱加上氧化风机的作用将空气引入塔内，使得吸收的二氧化硫与浆液反应后生成后HSO3，完全氧化成SO4，预防浆液变为固体的可能性，在吸收塔内停留一定时间后，通过石膏外排泵送至石膏旋流站。经旋流器分离的高浓度石膏浆液进入真空皮带机脱水，形成水分少于10%的石膏。 经过改造后的脱硫系统采用塔内氧化—钙基强碱电石渣—湿法技术，采用一炉一塔方案，吸收塔是喷淋塔。电石渣采用旋流站和皮带脱水机配合的二级脱水装置，不设置废水处理系统。这种技术过程与其他电石渣脱硫系统相比，核心特点是使用了单塔强制氧化，在同一个喷淋塔内完成全部过程，使得反应流程变得简化，是一种新颖的脱硫装置。
在吸收塔内装上氧化自动隔离器。分隔采用粗管间隔布置方式，使2个分区的浆液既有分隔，又有交换。在分隔管的间歇中设置氧化空气喷嘴。隔离器上部“低值区”浆液呈现较强的酸性，pH值可达4～6，有利于亚硫酸钙的氧化和结晶。隔离器底部“高值区”浆液pH值可达6～7，有利于循环浆液对二氧化硫的吸收和脱硫反应。一方面，采用射流泵进行浆池悬浊液的混合，舍去了浆池搅拌器方式，避免浆液对流返混对pH值的影响，同时解决了搅拌器方式磨损和密封问题。另一方面，采用的吸收塔顶顶部侧向斜切引出方式，也是干净环保检测部门经过研发后确定的优化出口方式，在保证脱硫效果的情况下，有效降低了塔高[3]。
4 电石渣脱硫技术的优势
与传统的石灰石—脱硫技术相比，使用电石渣脱硫技术脱硫效果好，而且相比其他石灰石产生的化学反应更加迅速。通常来说，使用电石渣脱硫技术脱硫的效果可以超过95%以上的效果，尽管电石渣是一种工业废弃的残次品，但是充分利用好电石渣废品，也能达到良好的循环经济利益效果。此外，每吨二氧化硫与电石渣脱硫技术和石灰石—湿法脱硫技术两者分别反应，发现电石渣脱硫技术比原本的石灰石—湿法脱硫技术少产生大约0.6t的二氧化碳气体。
使用电石渣脱硫技术进行脱硫，能够大幅度降低生产工艺成本，带来良好的经济效益。使用电石渣代替石灰石湿法脱硫技术，可以使浪费的资源得到有效利用，既保护了环境卫生，对社会的可持续发展做出了巨大贡献，又加强了物质的可持续利用，符合资源循环利用、产物多功能需求利用发展要求。电石渣代替石灰石湿法脱硫技术研制的成功，一方面有效避免了電石渣带来的环境污染;另一方面解决了资源循环再生的问题，减少了对石灰石矿产资源的过度开采，一定程度上保护了石灰石矿产资源。另外，通过燃烧前添加电石渣，使得锅内热量升高，加速锅炉充分燃烧，增强了锅炉燃烧能力。同时，由于添加了电石渣，电石渣在锅炉内燃烧产生大量的电石灰粉末，使得锅炉内的杂质减少，使锅炉的稳定性得到一定保证，爆炸问题得以缓解[4]。
5 结语
以电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术是高度成熟的技术，通过大量实践证明，我国的电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术，将电石渣代替石灰石作为脱硫剂的技术符合国家环保标准，能够满足节能减排标准，同时也为人们带来了非常可观的经济利益。在不久的将来，会有越来越多的企业使用这项技术，这项技术的使用可以很好地满足国家可持续发展目标的需要。通过电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术的使用，可以大大减少安全事故，保证工业系统的稳定运行，减少环境污染。
参考文献
[1] 熊子礼超，刘盛余.电石渣湿式烟气脱硫传质—反应过程研究[J].煤炭学报，2012（2）：10-20.
[2] 童艳，周屈兰，惠世恩，等.电石渣在湿法脱硫中的消溶特性[J].动力共工程，2006（6）：47-48.
[3] 严新荣.湿法烟气脱硫系统采用电石渣脱硫剂的技术分析[J].华电技术，2011（33）：9.
[4] 禾志强，韩秀峰，祈利明.电石渣—石膏法烟气脱硫技术[J].电站系统工程，2010（5）：65-66.
关键词：电石渣;石灰石;湿法脱硫技术
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-087-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.043
1 电石渣来源与基本介绍
石灰石—湿法烟气脱硫技术中采用的原料主要是石灰石，在石灰石的开采过程中，我国的地质资源产生了极大的破坏。而且到了工业体系结构越来越完善，技术工艺越来越成熟的今天，这种技术不利于环境卫生保护和资源的可持续发展利用，在日常发展中将会被逐渐淘汰。石灰石—湿法烟气脱硫技术在现代工艺体系中将会产生大量的污染气体，影响十分恶劣，对环境的破坏相当严重。此外，石灰石的成本价格不断提升，也不利于工厂的生产经济利益，所以采用石灰石—湿法烟气脱硫技术，对一些工厂产生了相当大的经济压力。
1.1 电石渣的来源
电石渣作为工业废渣，成分比较简单，一般是由制备电石乙炔反应过后剩下的氢氧化钙作为电石渣的主要构成成分，部分反应未完全的电石渣含有一些碳酸钙杂质[1]。
电石渣：目前工业反应过程中大部分是通过电石水解产生乙炔气体，产生后剩余的沉淀氢氧化钙为其主要成分。此外，含水量超过50%的电石渣称为电水泥，其来源是由电石制备乙炔气体和电石法聚氯乙烯的化学反应过程产生的。
1.2 废渣副产品的作用
很多工业生产过程中都会遗留许多电石渣废渣，如果能够妥善处理这些电石渣废料，完全是很好的资源。电石渣的主要成分为氢氧化钙，是一种白色沉淀，是水泥生产原料，可以拿来生产水泥熟料。但是，这种废弃电石渣废料的含水量很大，一般在30%以上。要使用这些电石渣，必须经过脱水处理。采用新型干法水泥工艺可以达到脱水效果，通过将预热器升级为三级，利用高温余热来烘干，在湿法水泥工艺中可以直接和料浆混合入窑煅烧。现在采用电石渣作为原料生产水泥熟料的新型干法技术相当成熟，在这个领域，新疆建材院与合肥水泥设计院是行业领先者。
2 电石渣反应过程公式与维护
随着各国科技的迅速发展，各地加大对资源的开采力度，导致目前世界资源紧张，同时在开发资源的过程中，加大了对生态环境的破坏，产生了许多了有毒有害气体，破坏了大气层。所有污染大气的气体中最为厉害的就是二氧化硫，二氧化硫产生的危害对大气的破坏十分严重。为了维护生态环境的可持续发展，在此基础上进行了许多工业技术的升级改革，有效保护了大气层的健康环境，维护了人类的生存发展。其中，电石渣代替石灰石湿法脱硫技术是现代工艺技术升级改革的成功案例之一[2]。
其生产跟普通硅酸盐水泥相比，差别在生料制备环节，由于电石渣比较细，粉磨用电相对较低，但是电石渣含水量高需要压滤。在预分解阶段，普通硅酸盐水泥熟料主要进行石灰石分解，而电石渣水泥是氢氧化钙分解，所以其CO2排放较低。在回转窑阶段都是发生相同的反应，发生液相反应等形成四种矿物，制成水泥熟料，再加入一些混合材石膏等粉末制成水泥。
电石渣：其是工业产业废弃产生的废渣品。在电石制备乙炔气体化学反应过程中，碳化钙与水反应产生乙炔气体和氢氧化钙沉淀，剩余的氢氧化钙沉淀就是通常所说的电石渣。
2.1 电石渣制浆过程维护
严格控制电石渣制浆过程中的pH值;
电石渣制浆过程中，周围应该密切注意保持空气流畅;
电石渣制浆过程中，如果发现较为严重的黑色附着物，要加大废水排放量。
电石渣制浆过程中，电石渣的反应装置应该时常做好日常清洁维护，保持装置清洁，保证底部沉积干净卫生，必要时可以通过人工进行清洁处理。
2.2 反应公式
SO2+H2O——>H2SO3，吸收;
CaCO3+H2SO3——>CaSO3+CO2+H2O，中和;
CaSO3+1/2O2——>CaSO4，氧化;
CaSO3+1/2H2O——>CaSO3+1/2H2O，结晶;
CaSO4+2H2O——>CaSO4+2H2O，結晶;
CaSO3+H2SO3——>Ca（HSO3）2，ph控制;
CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O+CO2;
Ca（OH）2+SO2+H2O+1/2O2——>CaSO4·2H2O;
CaC2+2H2O——>C2H2+Ca（OH）2。
3 电石渣脱硫技术工艺原理
电石渣脱硫技术工艺原理，所使用的电石渣来源于工业废渣，主要成分为氢氧化钙，其化学反应产生的氢氧化钙沉淀一直没有得到有效的发展。
电石渣脱硫技术采用化工厂电石制备乙炔气体和电石法聚氯乙烯的化学反应过程产生的氢氧化钙沉淀，加水调成浓度为20%～30%的电石渣浆作为脱硫剂。经过化工厂烟气脱硫塔内，与烟气中的二氧化碳反应生成脱硫石膏，以达到物质的可持续利用，使浪费的资源得到有效利用。
电石渣工业废弃物通过专门的流入窗口进入化学反应罐进行加水消化，配制成具有一定浓度的浆液，然后储存在专门保存浆液的浆液罐中，最终通过供浆泵装置打入吸收塔。吸收塔拥有三层喷淋层，浆液经过喷嘴雾化成雾滴，从上往下喷洒，产生的气体经过风机进入吸收塔内，在塔中与气体充分吸收，绝大多数SO2被吸收，反应后剩余的气体通过除雾器除去多余的液滴，然后通过烟囱加上氧化风机的作用将空气引入塔内，使得吸收的二氧化硫与浆液反应后生成后HSO3，完全氧化成SO4，预防浆液变为固体的可能性，在吸收塔内停留一定时间后，通过石膏外排泵送至石膏旋流站。经旋流器分离的高浓度石膏浆液进入真空皮带机脱水，形成水分少于10%的石膏。 经过改造后的脱硫系统采用塔内氧化—钙基强碱电石渣—湿法技术，采用一炉一塔方案，吸收塔是喷淋塔。电石渣采用旋流站和皮带脱水机配合的二级脱水装置，不设置废水处理系统。这种技术过程与其他电石渣脱硫系统相比，核心特点是使用了单塔强制氧化，在同一个喷淋塔内完成全部过程，使得反应流程变得简化，是一种新颖的脱硫装置。
在吸收塔内装上氧化自动隔离器。分隔采用粗管间隔布置方式，使2个分区的浆液既有分隔，又有交换。在分隔管的间歇中设置氧化空气喷嘴。隔离器上部“低值区”浆液呈现较强的酸性，pH值可达4～6，有利于亚硫酸钙的氧化和结晶。隔离器底部“高值区”浆液pH值可达6～7，有利于循环浆液对二氧化硫的吸收和脱硫反应。一方面，采用射流泵进行浆池悬浊液的混合，舍去了浆池搅拌器方式，避免浆液对流返混对pH值的影响，同时解决了搅拌器方式磨损和密封问题。另一方面，采用的吸收塔顶顶部侧向斜切引出方式，也是干净环保检测部门经过研发后确定的优化出口方式，在保证脱硫效果的情况下，有效降低了塔高[3]。
4 电石渣脱硫技术的优势
与传统的石灰石—脱硫技术相比，使用电石渣脱硫技术脱硫效果好，而且相比其他石灰石产生的化学反应更加迅速。通常来说，使用电石渣脱硫技术脱硫的效果可以超过95%以上的效果，尽管电石渣是一种工业废弃的残次品，但是充分利用好电石渣废品，也能达到良好的循环经济利益效果。此外，每吨二氧化硫与电石渣脱硫技术和石灰石—湿法脱硫技术两者分别反应，发现电石渣脱硫技术比原本的石灰石—湿法脱硫技术少产生大约0.6t的二氧化碳气体。
使用电石渣脱硫技术进行脱硫，能够大幅度降低生产工艺成本，带来良好的经济效益。使用电石渣代替石灰石湿法脱硫技术，可以使浪费的资源得到有效利用，既保护了环境卫生，对社会的可持续发展做出了巨大贡献，又加强了物质的可持续利用，符合资源循环利用、产物多功能需求利用发展要求。电石渣代替石灰石湿法脱硫技术研制的成功，一方面有效避免了電石渣带来的环境污染;另一方面解决了资源循环再生的问题，减少了对石灰石矿产资源的过度开采，一定程度上保护了石灰石矿产资源。另外，通过燃烧前添加电石渣，使得锅内热量升高，加速锅炉充分燃烧，增强了锅炉燃烧能力。同时，由于添加了电石渣，电石渣在锅炉内燃烧产生大量的电石灰粉末，使得锅炉内的杂质减少，使锅炉的稳定性得到一定保证，爆炸问题得以缓解[4]。
5 结语
以电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术是高度成熟的技术，通过大量实践证明，我国的电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术，将电石渣代替石灰石作为脱硫剂的技术符合国家环保标准，能够满足节能减排标准，同时也为人们带来了非常可观的经济利益。在不久的将来，会有越来越多的企业使用这项技术，这项技术的使用可以很好地满足国家可持续发展目标的需要。通过电石渣代替石灰石—湿法脱硫技术的使用，可以大大减少安全事故，保证工业系统的稳定运行，减少环境污染。
参考文献
[1] 熊子礼超，刘盛余.电石渣湿式烟气脱硫传质—反应过程研究[J].煤炭学报，2012（2）：10-20.
[2] 童艳，周屈兰，惠世恩，等.电石渣在湿法脱硫中的消溶特性[J].动力共工程，2006（6）：47-48.
[3] 严新荣.湿法烟气脱硫系统采用电石渣脱硫剂的技术分析[J].华电技术，2011（33）：9.
[4] 禾志强，韩秀峰，祈利明.电石渣—石膏法烟气脱硫技术[J].电站系统工程，2010（5）：65-66.