脫硫增效劑在濕法FGD系統(tǒng)的應(yīng)用與比較

于崢

(廣州珠江電力有限公司，廣東廣州 511457)

0 引言

采用煙氣脫硫裝置控制燃煤電廠SO2排放已成為社會(huì)共識(shí)，目前80%以上的燃煤電廠都應(yīng)用石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)。盡管該技術(shù)工藝成熟，脫硫效率高［1］，但也存在著初期投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，脫硫效率不穩(wěn)定，石膏品質(zhì)較差，設(shè)備結(jié)垢腐蝕等問題;隨著“十二五”提出實(shí)施世界上最為嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的新要求和《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)的頒布，增加了燃煤電廠污染物減排工作的壓力。為了確保脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)大多數(shù)運(yùn)行的石灰石—石膏濕法脫硫工藝提出了技術(shù)改造要求，在對(duì)原有脫硫設(shè)備不進(jìn)行增容改造的前提下，應(yīng)用脫硫增效劑來滿足脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)脫硫效率是目前脫硫的研究方向［2］。

在脫硫過程中，石灰石與SO2的反應(yīng)速度受控于CaCO3的溶解速度［3］，由于雙模效應(yīng)，阻礙了Ca-CO3在水中的溶解。研究表明［4－5］，通過添加脫硫增效劑可增加液相堿度，改善石灰石漿液與SO2的化學(xué)反應(yīng)與傳質(zhì)過程條件，促進(jìn)石灰石粉顆粒的溶解并提高反應(yīng)活性，緩沖漿液pH值的下降，加快漿液與SO2的反應(yīng)速度，加速硫酸根離子的結(jié)晶速度，強(qiáng)化其脫硫過程，提高脫硫效率。

2012年7月，某電廠對(duì)3、4號(hào)機(jī)組2×300MW石灰石—石膏濕法煙氣脫硫裝置(2號(hào)吸收塔)進(jìn)行添加脫硫增效劑試驗(yàn)，分別使用A、B、C三種(A為廣州唯普電力科技有限公司自行研發(fā)的WP5201型、B為深圳維爾杰機(jī)械有限公司代理英國(guó)寶萊爾公司的POLYTE505型、C為長(zhǎng)沙宏富環(huán)保技術(shù)有限公司代理美國(guó)克朗普頓公司的GS－CH系列)脫硫增效劑，在同等工況條件下對(duì)添加增效劑前、后的脫硫效率、鈣硫比、石膏品質(zhì)和停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵的電能消耗等指標(biāo)進(jìn)行比較，檢驗(yàn)使用三種增效劑的在FGD系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)［6］，為今后系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行提供可靠的技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)過程

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某電廠3、4號(hào)爐脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝全煙氣進(jìn)行脫硫，采用兩爐一塔系統(tǒng)，設(shè)增壓風(fēng)機(jī)和旁路煙道;3、4號(hào)脫硫公用系統(tǒng)包括干粉混水制漿、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)(石膏和石灰石輸送)及工藝水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。滿負(fù)荷工況下正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)煤種硫分為0.8%，對(duì)應(yīng)的吸收塔入口SO2濃度約為1600mg/m3，3臺(tái)漿液循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行情況下設(shè)計(jì)脫硫效率不小于93%。

1.2 試驗(yàn)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)依據(jù):該電廠脫硫裝置設(shè)計(jì)技術(shù)資料和脫硫運(yùn)行規(guī)程，3、4號(hào)爐脫硫系統(tǒng)運(yùn)行與環(huán)?；?yàn)數(shù)據(jù)，三家脫硫增效劑公司技術(shù)資料;試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):《脫硫石膏分析》(VGB－M701e)，《石膏化學(xué)分析方法》(GB/T 5484－2000)。

1.3 試驗(yàn)工況安排

在脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件下，加入增效劑，記錄脫硫率變化情況;停漿液循環(huán)泵或改變補(bǔ)漿量，記錄脫硫率變化情況，每種脫硫增效劑計(jì)劃試驗(yàn)周期為4天。第一天加藥量為850kg，其后3天每天的加藥量均為150kg。完成上次試驗(yàn)后，間隔10天以上才進(jìn)行下次試驗(yàn)。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果看，分別加入3種脫硫增效劑后，系統(tǒng)脫硫效率均有不同程度的提高，表明增效劑有效促進(jìn)了還原劑與SO2的反應(yīng);停A漿液循環(huán)泵期間，添加寶萊爾POLYTE505型增效劑出現(xiàn)脫硫效率下降趨勢(shì)。正常運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，初次投加、停泵(試驗(yàn)條件下A循環(huán)泵停泵時(shí)間約16h)和繼續(xù)按0.1%質(zhì)量濃度投加增效劑的脫硫效率曲線變化見圖1、圖2和圖3。

圖1 初次投加后脫硫效率變化曲線

圖2 停A漿液循環(huán)泵后脫硫效率變化曲線

圖3 繼續(xù)投加后脫硫效率變化曲線

2 試驗(yàn)分析

2.1 運(yùn)行狀況分析

在相同工況條件安排下添加三種增效劑的運(yùn)行效果見表1。試驗(yàn)期間，每天對(duì)石膏漿液及石膏進(jìn)行取樣分析，結(jié)果見表2。

表1 增效劑添加前后的運(yùn)行效果

從表1、表2可以看出，在機(jī)組負(fù)荷和入口SO2濃度波動(dòng)不大的情況下，使用增效劑后脫硫效率從95.15% ～96.49%上升到 96.14% ～98.04% 之間，最大提高約2.21%;停運(yùn)A漿液循環(huán)泵，脫硫效率仍然保持在96.43% ～97.27%之間;在使用脫硫增效劑后鈣硫比從未使用藥劑顯著降低，最高下降至2.64;經(jīng)查未加入增效劑前實(shí)驗(yàn)室歷史分析數(shù)據(jù)，二期脫硫石膏漿液中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值5%(合格值為＜3%);石膏產(chǎn)品中平均值3.65%(合格值為＜1.5%)，吸收塔中添加 A、B、C 增效劑后，試驗(yàn)時(shí)段內(nèi)石膏漿液中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.55%、3.01%及1.39%;石膏產(chǎn)品中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 1.30%、1.86%及 1.45%。

表2 石膏漿液及石膏品質(zhì)成分分析

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

按300MW機(jī)組FGD系統(tǒng)每月投放藥劑用量4.5t計(jì)，結(jié)合三種增效劑單價(jià)估算，使用三家脫硫增效劑的節(jié)能降耗費(fèi)用比對(duì)分析(以平均30t/月計(jì))見表3。

表3 一個(gè)月添加脫硫增效劑的費(fèi)用比對(duì) 元

從表3可以看出，使用A、B、C三種脫硫增效劑均可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，其中A、C脫硫增效劑的效果較好，適應(yīng)該廠運(yùn)行工況。

3 結(jié)語

(1)2號(hào)吸收塔中添加脫硫增效劑后，氧化、脫水系統(tǒng)運(yùn)行正常，在同工況條件下脫硫效率明顯提高，相對(duì)提高了系統(tǒng)SO2超排控制能力。

(2)停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵，相對(duì)降低系統(tǒng)所需液氣比和系統(tǒng)廠用電率，從而有效減少脫硫運(yùn)行和檢修費(fèi)用，保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性得以提高。

(3)鈣硫比是判定石灰石消耗量和石灰石利用率的重要依據(jù)。鈣硫比的下降較大程度地提高了石灰石活性及其利用率，降低了石膏中石灰石的過剩率，提高了石膏品質(zhì)。

(4)從增效劑廠家現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，A、C增效劑效果相對(duì)較好，適應(yīng)該廠的運(yùn)行工況。

［1］胡金榜，胡玲玲，段振亞，等.濕法煙氣脫硫添加劑研究進(jìn)展［J］.化學(xué)工業(yè)與工程，2005，22(6):456 －460.

［2］彭桂云，朱 躍，高正來，等.脫硫增效劑在電廠的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2011，33(7):65 －67.

［3］汪江，朱仁涵.脫硫增效劑在石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.大科技，2010，(11):358 －359.

［4］董善寧，佟會(huì)玲，陳昌和.使用添加劑調(diào)質(zhì)鈣基脫硫劑的機(jī)理概述［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004，27(4):107 －110.

［5］許雪松，金定強(qiáng).淺淪濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的氧化問題［J］.電力科技與環(huán)保，2010，26(4):41 －42.

［6］張如義，任宏俊.化學(xué)增效劑在石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用［C］.第十四屆二氧化硫氮氧化物、汞、細(xì)顆粒物污染控制技術(shù)與管理國(guó)際交流會(huì)論文集.上海:2010.