一、前言
中国矿业大学环测学院已经完成了南区热电公司2#、3#锅炉烟气净化系统改造工程，改造后系统的除尘效率达到98.5%以上，用中性或偏碱性水条件下脱硫效率可以达到30—50%。南区热电公司及其主管部门考虑到自己的特殊地理位置和应该承担的环境保护责任，准备在改造后系统增加脱硫剂添加系统，实现烟气脱硫。我们大学生训练计划的小组人员承担了选择合理的脱硫剂和设计脱硫剂添加系统的任务。
目前各种脱硫装置的脱硫剂主要有：氢氧化钠、石灰石、石灰乳等。而我们了解到北方氯碱集团生产聚氯乙烯塑料的过程中，每年电石泥生产量在120万吨左右，目前只有很少数量得到利用，成为该单位的一大难题。电石泥的成分比较单一，主要成分是氢氧化钙，可以用来进行烟气脱硫。于是我们把电石泥作为一种脱硫剂与其他的脱硫剂进行比较研究。
进行实验室烟气脱硫试验的目的是：
1、1、为南区热电公司烟气净化系统选择和确定合适的脱硫剂
目前徐州南区热电厂的脱硫剂用的是氢氧化钠，氢氧化钠的成本十分昂贵，在使用时，用量较大，需要保持较高的pH值，一部分有效成分用于脱除二氧化碳，造成浪费。
2、2、 通过工业实验和最终实现燃煤烟气脱硫推动徐州市该项工作的开展
徐州是重要的产煤区和电厂集中的地区，但是除了徐州列车段采用徐州环科所技术进行小吨位锅炉烟气脱硫工程试验外，还没有一家热电厂或企业锅炉房大吨位锅炉进行烟气脱硫工作。通过实验室试验确定脱硫的最佳的脱硫剂和脱硫的各项工艺参数有利于节省脱硫成本，利于徐州市烟气脱硫技术的广泛应用。
3、3、协助北方氯碱集团废渣（电石泥）寻找出路
北方氯碱集团生产聚氯乙烯塑料的过程中，每年电石泥生产量在120万吨左右，目前只有很少数量得到利用，成为该单位的一大难题。进行试验可以验证电石泥用于烟气脱硫的效果，解决北方氯碱集团的电石泥出路问题。
二、实验装置
图为进行脱硫剂选择研究的实验系统装置图，这套系统的主要的脱硫装置为旋流板塔结构、净化用塔板3层，除雾用塔板1层，装置的规模是很小的。此系统是实验室原来就有的，利用这套实验装置，进行了不同脱硫剂脱硫效果的比较试验。
脱硫除尘系统实验装置工艺流程图
1-集气罩 2- 粉尘添加结构 3- SO
2供气系统 4-进风管 5- 脱硫塔体 6-塔体支撑结构 7- 引风管 8-引风机 9- 烟囱 10- 氧化池 11- 调节池 12- 加药箱 13- 污泥泵 14- 供水流量计 15- 调节阀 16- 塔板测试孔 17-旋流板 18-除雾板 19- 进风管测试孔 20- 引风管测试孔
三、试验内容
根据现有的实验条件，确定试验的内容是分别选用NaOH和电石泥作脱硫剂来做烟气脱硫的实验，确定不同条件下的脱硫效率，比较不同脱硫基地脱硫效果。试验分析测定二氧化硫的浓度采用盐酸富玫瑰苯胺分光光度法，后来由于试剂的问题，又采用了碘量法测定二氧化硫的进出口浓度。
为了寻求脱硫系统的各项参数的最佳值，在试验的过程中，改变进口二氧化硫的浓度、液气比（即调节液量）和钙硫比，测量进出口二氧化硫的浓度，确定除尘效率。
◆ 试验准备
1、1、实验用氢氧化钠取自南区热电集团碱储罐，生产厂家为徐州北方氯碱集团，产品浓度30%，实验用稀释到10%。
2、2、实验用电石泥取自北方氯碱集团电石泥沉淀池，有效成分为氢氧化钙，灰白色，做脱硫剂时固体浓度取5%（有效成分计算）。
3、3、试验所用的其他试剂为试验室的是药品自配而成。
4、4、试验所用的其他设备仪器有：空气采样器（采集二氧化硫烟尘）、皮托管（测量动压）、二氧化硫采样管、保温装置（碘量法测量二氧化硫浓度时）
◆ 试验过程与结果
试验的过程中为改变进口二氧化硫的浓度、改变液气比、改变不同的脱硫剂及相同脱硫剂的不同浓度，测量进出口的二氧化硫浓度，用碘量法分析测定进出口二氧化硫的浓度，用标准皮托管测定烟气流量，从而确定脱硫效率。
由于不容易调节二氧化硫的浓度，所以钙硫比是采用实际测量值，每组试验分布不均匀，而且都比较偏大。试验结果如表1所示。
表1 不同脱硫剂的脱硫试验数据
|
序号 |
进口SO2浓度
(mg/m3) |
出口SO2浓度
(mg/m3) |
SO2去除效率
(%) |
脱硫剂 |
液气比
（L/m3） |
PH值 |
|
1 |
10560 |
80 |
99.2 |
NaOH |
0.2 |
11.95 |
|
2 |
5110 |
180 |
96.5 |
NaOH |
0.3 |
11.48 |
|
3 |
12344 |
79 |
99.4 |
NaOH |
0.24 |
10.05 |
|
4 |
11210 |
220 |
98.0 |
NaOH |
0.34 |
9.04 |
|
5 |
12980 |
260 |
98.0 |
NaOH |
0.30 |
8.95 |
|
6 |
14379 |
20 |
99.8 |
电石泥 |
0.40 |
13.19 |
|
7 |
7390 |
104 |
98.6 |
电石泥 |
0.33 |
12.92 |
|
8 |
4550 |
120 |
97.4 |
电石泥 |
0.32 |
12.85 |
|
9 |
10080 |
1610 |
84 |
电石泥 |
0.30 |
10.06 |
|
10 |
10570 |
140 |
98.7 |
电石泥 |
0.22 |
8.20 |
|
11 |
15860 |
270 |
98.3 |
电石泥 |
0.15 |
11.88 |
由于试验用小塔进行，选择的液气比比较小（＜0.4L/m3＝，该液气比远小于实际脱硫除尘塔选取的0.7—1.0 L/m3。小塔进行脱硫试验还有一个不利条件，即脱硫剂和烟气接触时间远小于实际脱硫塔。在这种条件下，无论是氢氧化钠还是电石泥，脱硫效率大部分都大于90%。
三 试验结果与分析
试验表明，采用旋流板塔作为脱硫设备，液气比取0.2—0.3 L/m3，钙硫比取1.5以上，采用氢氧化钠和电石泥都可以达到较高的脱硫效率（＞90%），净化效果差别不是很大，都能满足环境排放标准的严格要求（＜ 1200mg/m3＝。
取得较好的脱硫效率，主要原因是试验中选的脱硫剂的浓度较高，相应钙硫比（或碱和硫的摩尔比）比较高，远高于一般湿式脱硫钙硫比的取值（1.1—1.2）。不同脱硫剂比较，氢氧化钠的脱硫效率相对高一些，其次是电石泥何石灰乳，后两种脱硫剂脱硫效率差别不大。
电石泥和氢氧化钠、石灰乳比较，有以下优点。
电石泥的制备和储存要比石灰乳容易得多，本身就是极细的颗粒物，不需要消化，存储也很容易，不会团结。经济上，点石泥的优点更为突出，比使用氢氧化钠和石灰乳经济的多。同样处理1吨二氧化硫，需要氢氧化钠1.25吨，药剂费2750元（单价2200元/吨）；需要地产石灰（纯度95%）1.563吨，470元（单价300元/吨）；需要点石泥（纯度96%）1.20吨，基本不需要费用。（北方氯碱集团目前执行补贴制度，每使用一吨，厂房补贴用户80元，可基本抵销运输费用）。此外，电石泥的成分比较单一，主要成分是氢氧化钙，少量碳酸钙等无毒物质，不会引起二次污染。地产石灰杂质较多，没有烧熟的石灰石和其他非石灰石成为残渣，需要处理，为管理带来麻烦。所以没有进行试验比较。从以前的实验结果看，石灰乳脱硫效果和电石泥基本相当。
四、试验结论
通过试验室小型装置脱硫试验，可以得到以下初步结论：
1、利用旋流板塔作为脱硫设备，使用氢氧化钠、石灰乳、电石泥做脱硫剂，都可以取得好的脱硫效果，满足环保要求。
2、从经济和使用方便角度来看，采用电石泥作为脱硫剂是最合适的，可以节省大量的运行费用。
3、采用旋流板塔和电石泥进行烟气脱硫，液气比不需要很高，即可达到很高的脱硫效率。
