脱硫灰作为脱硫剂湿法脱硫技术的研究

介绍了脱硫灰的来源、特性以及成分分析，阐明采用脱硫灰作为脱硫剂的可能性剂技术原理功能，以及如何改造现有脱硫装置以满足脱硫灰作为脱硫剂的可能。
1、脱硫灰的特性
1.1脱硫灰的物理性质
脱硫灰是一种浅灰色粉末，外观像水泥，其主要物理性能是：含水量0.02%——0.36%，容积密度0.55——1.0t/m3，真密度2.25——2.69t/m3。加水压实后，会像水泥一样硬化，其压实密度为1.4t/m3，最佳加水量为21%——26%，压实后的渗透率为103——107t/m3，其抗压强度为28d强度2——4MPa。
脱硫灰颗粒粒径较小，绝大多数粒径集中在60um以下。
1.2脱硫灰的化学性质
半干法脱硫工艺产生的脱硫灰，是脱硫产物和粉煤灰的混合物，由除尘器一起排出。有预除尘器的脱硫灰以脱硫灰为主体，但由于混入脱硫产物，其化学性质与普通粉煤灰已有很大差别。由下面可以看出，半干法脱硫灰一般都由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、少量氯化钙、氟化钙以及部分粉煤灰组成，在喷雾干燥的半干法低温脱硫工艺中，脱硫产物中的含硫物相则以CaSO3为主，CaSO4含量很少；未完全反应。钙元素一般以Ca（OH）2的形式存在，并且由于烟气中大量CO2的存在，脱硫同时CaCO3的产生往往以此据多。而含有Ca（OH）2、CaCO3可以作为湿法脱硫的脱硫剂。
2、新疆热电脱硫灰测试
2.1脱硫灰成分分析
参照《石膏化学分析方法》（GB/T5484-2000）及《高炉渣-游离氧化钙含量的测定-蔗糖浸取EDTA滴定法》（CSM08012004-2005）分析了脱硫灰中的总钙、残钙、酸不溶物、亚硫酸根、硫酸根、碳酸钙的含量和消石灰中总钙、酸不溶物、碳酸钙含量，实验结果如下：
总CaO：50.8%，残CaO：51.1%，SO2：23.1%，SO3：4%，酸不溶物3%，蔗糖CaO：20.5%脱硫灰中CaSO4、CaSO3、CaCO3、Ca（OH）2百分比：
CaSO4：6.89%，CaSO3：30.64%，CaCO3推测：34.88%，Ca（OH）2推测：4.65%总钙、残钙、蔗糖钙以氧化钙质量百分比表示，亚硫酸根及硫酸根分别以二氧化硫及三氧化硫形式表示，总钙包含所有钙化合物，残余钙包含除亚硫酸钙及硫酸钙的钙化合物，蔗糖钙包含除碳酸钙外的钙化合物。
2.2脱硫灰的脱硫容量
脱硫灰样一含水率为0.95%，取101g的脱硫灰配成1L的浆液，脱硫灰样二含水率为0.53%，取100.5g的脱硫灰配成1L的浆液，往浆液中通入二氧化硫气体，在pH为4.0的情况下检测浆液中所含的亚硫酸根、硫酸根含量，经过换算得出脱硫容量，每克脱硫灰能吸收大约4mmol（约为0.26g）的SO2。
即一吨的脱硫灰可脱去0.26吨的SO2，即一吨脱硫灰折合纯度为90%的石灰石约为0.45吨。从表1酸不溶物的情况看杂质较少。所以对脱硫灰无需预处理，考虑脱硫灰的成份不稳定，如按石灰石脱硫剂中添加一定比例的脱硫灰即采用混合脱硫剂的方式。将脱硫灰和石灰石混合作为湿法烟气脱硫剂，不仅降低了石灰石的用量，而且实现了脱硫灰的资源化利用。
2.3硫灰粒度分析
用马尔文激光粒度仪对脱硫灰样品一进行粒径分析。
脱硫灰样品粒度较细，250目通过率可达90%以上。
2.4分析報告及针对脱硫灰工艺方案措施
2.4.1分析报告
脱硫灰中该脱硫灰的脱硫容量为0.26gSO2/g脱硫灰，电石渣中CaCO3（%）：20.56%，Ca（OH）2（%）：72.66%，折Ca（OH）2）为87.87%）。电石渣的脱硫容量为0.59gSO2/g电石渣，由此可以得出，用脱硫灰时制浆系统的设计能力约为电石渣法的2.27倍。
脱硫灰中CaSO4（%）：6.58%，CaSO3（%）：30.99%，两项之和为37.57%，和有效脱硫成分的含量38.76%相当。由此可以得出，除去脱硫剂转化的石膏外，还要增加脱硫灰本身这部分石膏转化量。该脱硫灰的石膏产出为4.72g石膏/gSO2，电石渣法的石膏产出为3g石膏/gSO2，故出渣系统设计能力约为电石渣法的1.57倍。
脱硫灰脱硫跟石灰石不同：主要是有效成分CaO含量低，杂质灰分较高[本次化验杂质较小约3.3%]，含有硫酸钙及亚硫酸钙，需要氧化风量大，浆液的氧化需要吸收塔塔釜、氧化塔塔釜相应增大，需要制浆和出渣系统加大，并且脱硫灰组分（如氧化物AL2O3，Fe2O3）对浆液的氧化性有一定影响。
2.4.2脱硫灰工艺方案措施
根据以上化验报告分析结果，当没有电石渣脱硫剂时，可以考虑采用脱硫灰+石灰石混合剂工艺，但脱硫灰有区别于石灰石为脱硫剂的脱硫工艺，应给予不同的考虑，本方案拟采取了以下措施来满足脱硫灰工艺的要求：
当采用脱硫灰作为脱硫剂时，按设计煤种含硫0.68%设计脱硫灰工艺系统。改造的范围如下：
1.制浆系统：主要供浆泵由原来的120m3调整为脱硫灰工艺200m3，相关的管道电气等作相应调整。校核电石渣浆液罐贮存时间，满足大于2小时。
2.氧化系统风机加大，主要是满足脱硫灰本身亚硫酸钙的转化为石膏空气量的要求。吸收塔塔釜加大，主要是满足浆液停留时间、浓度控制及浆液氧化的要求。石膏浆液泵、旋流站、真空带滤机、真空泵加大，及相关的管道阀门电气控制系统调整加大，主要是满足系统出渣的能力要求。
3.氧化塔加大，主要是满足石膏氧化的要求。
废水处理系统加大。
通过以上改造，充分利用了废弃的脱硫灰，以废制废，变废为宝。目前新疆热电2台300MW机组脱硫剂制备改造工程已经完成，并用脱硫灰部分代替石灰石/电石渣脱硫剂，收到了良好的经济效益和社会效益，按一半脱硫灰代替石灰石，每年节约脱硫剂成本480万元。更多环保技术，请关注
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