基于石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術的脫硫添加劑研究

李佩

摘 要： 近些年來，脫硫添加劑一直活躍在短期的實驗研究當中，但卻很少有對脫硫添加劑的長期實驗報道。本文則對石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術的添加劑進行研究。

關鍵詞： 濕法煙氣脫硫；添加劑

前言

為了能夠有效降低脫硫系統(tǒng)的運營成本，以此達到節(jié)約能源的效果，國內(nèi)外大部分研究機構(gòu)都開始著手對脫硫添加劑的實用性的研究分析。脫硫添加劑當前主要有兩種，有機脫硫劑以及無機脫硫劑。當前這兩種添加劑都已經(jīng)有使用案例。國外最早開始使用有機脫粒機，往石灰漿液中加入己二酸，讓脫硫率從79%提升到88%。國內(nèi)的吳忠標等人對己二酸強化石灰漿液的煙氣脫硫過程進行了深入研究，研究結(jié)果表明：在各種條件相同的情況下，石灰漿液當中的己二酸質(zhì)量在0.15%時，脫硫效率能夠提高10%，而且在相同的脫硫效率下，能夠通過加入己二酸的方法來有效降低液氣比，進一步降低脫硫成本。無機脫硫添加劑含有鈉鹽、鎂化合物和銨鹽，崔麗琴等人在旋流板塔濕法脫硫系統(tǒng)當中加入了氧化鎂，脫硫效率提升了近百分之七。日本某家重工企業(yè)也曾將氫氧化鎂作為無機脫硫添加劑，并實現(xiàn)了脫硫效率的提高以及成本的節(jié)約。我國學者王晉剛將氯化鈉與己二酸進行組合，得來的復合式添加劑應用在石灰石脫硫系統(tǒng)當中，獲得了較為不錯的效果。

近些年來國內(nèi)加大了對脫硫添加劑對脫硫效果的影響的研究力度，但是大部分都是較為短期的實驗，很少會出現(xiàn)在長期應用方面的報道。本文將國內(nèi)的某家工廠的脫硫系統(tǒng)作為案例，對己二酸為主要成分的石灰石石膏濕法脫硫系統(tǒng)進行研究。這種脫硫添加劑的作用主要有以下兩種作用，氣液界面之中，脫硫添加劑能夠結(jié)合二氧化硫溶解所產(chǎn)生的大量氫離子，讓漿液的PH值不會下降的太快。在固液方面，脫硫添加劑可以有效降低氣相阻力，提高氣液傳質(zhì)的速率。與此同時，加入脫硫添加劑加速了碳酸鈣的溶解，最大限度的減少了液相阻力，提高了溶解度，加快了石灰石溶解進程。

1.實驗過程

某工廠的石灰石石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)使用的是一爐一塔的配置，將二氧化硫的濃度設定為1710mg/m3，最大值為2320 mg/m3，脫硫效率不低于95%。這類脫硫系統(tǒng)加入了兩臺漿液循環(huán)泵，在正常運營時，一號循環(huán)泵的運行電流為65A到68A，二號循環(huán)泵的運行電流為55A到60A，運行電流的大小要隨著漿液濃度的變化而發(fā)生變化。在進行添加劑實驗時，脫硫塔的PH值在5.1～5.7之間，脫硫塔的供漿量保持在11-21 m3/h之間，然后進行添加劑的摸底實驗，在400MW，550MW，600MW這三種負荷情況下，分別進行不同組合的對脫硫效率的實驗，繼續(xù)加入添加劑之后，繼續(xù)進行摸底實驗研究在相應的工況下對脫硫效率的影響。

添加劑的添加為止在脫硫吸收塔區(qū)的漿池，在攪拌器攪拌之后，再用漿池泵打進吸收塔之中，第一次添加的添加劑濃度為700mg/kg，每個機組加入一噸添加劑，后續(xù)每天加入80kg添加劑。

2.實驗結(jié)果分析

2.1脫硫添加劑的經(jīng)濟性分析以及脫硫效率影響

在沒有加入脫硫添加劑的情況下，脫硫系統(tǒng)吸收塔的二氧化硫濃度在1500-1900mg/m3的，負荷在400MW～600MW之間的情況下，停止運行任何一臺漿液循環(huán)泵，脫硫效率都會小于90%。雙泵組合運行時脫硫效率為87%-89%，為了能夠保持相對較高的脫硫效率，必須要將兩臺循環(huán)泵全部打開。

將一號機組作為例子，在加入了脫硫添加劑之后，一號和二號循環(huán)泵同時運行，脫硫系統(tǒng)的脫硫效率為86%。停止運行任意一臺循環(huán)泵，脫硫效率都會保持在80%以上，兩臺循環(huán)泵同時運行時，550MW～600MW負荷狀態(tài)下，脫硫效率低于86%，450MW～550MW之間時，效率會大于86%，這時候受負荷變化的影響不會那么明顯。工廠的脫硫效率需要保持在86%以上，再加入添加劑之后，保持兩臺循環(huán)泵的運行，就能夠保持脫硫效率。如果四臺機組脫硫系統(tǒng)全部只用兩臺循環(huán)泵，脫硫系統(tǒng)就能夠節(jié)省運行費用近57萬元，而脫硫添加劑的綜合費用為32萬元，最終每個月都能節(jié)省近23萬元，每年都能夠節(jié)約下295萬元，能夠帶來非常明顯的經(jīng)濟效益。工廠在使用了添加劑之后，量比率在1-6月之間保持在1%左右，而7-12月時就降到了1%以下，大部分都在0.9%之上。節(jié)能效果非常明顯，在添加劑實驗期間所節(jié)省下來的電量消耗只考慮了兩臺循環(huán)泵同時運行，所以在實際運行當中有可能需要運行其他循環(huán)泵。即便如此，也帶來了非常不錯的節(jié)能效果。

2.2脫硫添加劑對脫硫石膏的影響

在進行添加劑的短期實驗時，根據(jù)取樣分析化驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在實驗過程當中，石膏的碳酸鈣含量從添加之前的1.4%提高到了2.8%，實驗的后期又會下降到1.7%，最開始出現(xiàn)了碳酸鈣含量上升的情況的主要原因，實在加入了添加劑的時候降低了PH值，吸收塔保持自己原來設定的PH值，加入了漿液之后進一步增加了石膏的碳酸鈣含量，后面因石灰石漿液加入數(shù)值變得逐漸穩(wěn)定。石膏當中的碳酸鈣含量明顯下降，達到了加入添加劑之前的水平。石膏含水率在加入了添加劑之后沒有發(fā)生具有規(guī)律性的變化，在加入了添加劑之后石膏的含水率始終維持在10%-13%之間，也沒能觀察到石膏含水率有上升趨勢，也沒加強脫水系統(tǒng)的性能。

脫硫添加劑在六月底正式開始使用，石膏當中碳酸鈣的含量始終保持在一個穩(wěn)定的水平。不加入添加劑的情況下，碳酸鈣含量降低，基本保持在2%以下。造成這種情況主要有兩個原因，首先是加入添加劑后導致吸收塔PH值降低，PH值越低，碳酸鈣的溶解效率也就越高，碳酸鈣濃度在這段時間表現(xiàn)出了明顯的下降，導致石膏當中的碳酸鈣含量也降低了。第二個原因是加入了有機羧酸類添加劑，加快了碳酸鈣的溶解，導致石膏當中的碳酸鈣含量降低。這直接說明了有機羧酸添加劑強化了石灰石粉的利用效率。

2.3脫硫添加劑對廢水處理系統(tǒng)的影響

添加劑的主要成分是有機羧酸，本身是不飽和脂肪酸，使用這種添加劑讓脫硫廢水的COD明顯提高，這對脫硫廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響。工廠在進行添加劑的短期實驗間，脫離廢水處理系統(tǒng)的出水COD最大能夠達到820mg/L，在加入了添加劑之后，COD進一步增大，最高達到了1200 mg/L，原有的脫硫廢水處理系統(tǒng)已經(jīng)不能夠繼續(xù)處理含有高濃度有機羧酸的脫硫廢水，只能把脫硫廢水進行簡單處理之后加入到渣煤水處理系統(tǒng)當中，或者通過其他方法處理來降低其COD。這也說明了脫硫添加劑和廢水一起排除是溶解損耗。脫硫添加劑在加入到吸收塔漿液當中，接觸的漿液設備以及管道都做了防腐以及耐腐蝕設備，有機羧酸本身的腐蝕性較小，所以并不能加快脫硫系統(tǒng)的設備和管道腐蝕。

結(jié)論

在保證脫硫效率的基礎之上，在脫硫吸收塔中加入添加劑，能夠做到少開循環(huán)泵以及將循環(huán)泵開低，脫硫系統(tǒng)占整個工廠的發(fā)電量的比率會出現(xiàn)明顯的下降，具有非常良好的節(jié)能效果。

根據(jù)長期實驗所展示出來的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)添加劑能夠讓石膏的碳酸鈣含量降低，進一步提高石膏的純度。因使用了添加劑廢水處理系統(tǒng)COD提高，以往的處理系統(tǒng)已經(jīng)不能夠處理，可以對處理系統(tǒng)進行改良或者使用其他的處理方法。

參考文獻

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