600MW濕法脫硫系統制漿方式優化及電石渣應用效果評價

趙光深　顧強　高軍

摘要：錦能公司脫硫技術為碳酸鈣（石灰石）制漿的鈣法，濕式球磨機設計余量不足，機組滿負荷運行時無法停運，長期運行后設備欠修，一旦突發故障將會導致漿液供應不足，進一步引發環保指標超標及機組停運事故發生。通過對設備系統的不斷優化并積極探討化工廠電石渣在脫硫制漿系統的應用，成功解決了設備系統存在的隱患，同時產生巨大的社會效應及經濟效益，值得推廣應用。

關鍵詞：濕法脫硫系統；制漿方式；電石渣；脫硫技術

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0037-03

1 設備系統基本情況

錦能公司脫硫技術為碳酸鈣（石灰石）制漿的鈣法，所需的石灰石，粒度為0～20mm，采用自卸卡車運送至石灰石漿液制備車間。配置濕式制漿系統，每兩臺爐設置濕式球磨機1套，每套磨機的出力按2×600MW機組BMCR工況下燃用設計煤時150%的石灰石漿液量考慮，同時能滿足燃用校核煤種的要求。

2 存在的問題

第一，兩套濕式制漿系統從機組投運以來，經過多次調試、檢修處理，只能達到設計出力的70%；四臺發電機組連續滿負荷運行時，按照設計最大出力計算，一臺磨機運行無法滿足脫硫漿液量的需求，根據目前錦能公司濕式球磨機運行情況來看，基本無停運時間，無法安排計劃檢修，隨著磨機運行周期增長，磨機維護需求增大，一般性檢修可通過搶修進行，但在遇磨機需要大修時，如襯板更換、鋼球塞選、磨機軸承等檢修時，檢修周期需要15～20天左右，無法滿足脫硫吸收塔的漿液供應，影響脫硫系統安全穩定運行及環保指標。

第二，實際運行中磨機給料量若超過70%，就會出漿液塞、漿液不分離等問題，進入石灰石漿液供應系統后，石灰石漿液供應管道堵塞曾經多次發生在#3、#4機組。供應管道堵塞搶修疏通后，#1、#2機組漿液供應管道也相繼發生了堵塞，嚴重影響脫硫系統安全運行的問題，如果漿液供應管道疏通不及時，將會導致四臺機組吸收塔pH值無法維持。高負荷運行時一般停止供漿三小時pH值將降低至4以下，按照規程規定系統必須停運；低負荷運行時一般停止六小時將會導致pH值降低到4以下，將會導致脫硫系統停運直至引起機組停運的風險，該類風險公司無法承受，所以必須采取對策。

3 對策調研

3.1 調研磨機出力情況

調研國華系統內其他電廠磨機出力余量較大，有備用磨機。漿液制備及供應系統整體可靠性較高。個別電廠漿液制備系統磨機出力余量不大的，無備用的也正在積極尋求解決問題的辦法。

3.2 調研制漿方式

電力行業大部分電廠采用濕式球磨機制漿方式，但也有采用石灰石粉制漿的，如國華系統西來峰電廠采用石灰石粉倉模式供應石灰石粉進行制漿，設備可靠性好，缺陷及維護量較小。

3.3 調研改造情況

大唐盤電公司因石灰石質量較差曾發生影響脫硫效率的問題，已將吸收劑改為石灰石粉，外購石灰石粉采取罐車運輸，使用石灰石漿液箱作為石灰石粉混合箱，增加兩臺漿液輸送泵實現向石灰石漿液箱供漿；大唐盤電公司原濕式球磨機漿液制備系統處于備用保養狀態。同時有部分電廠正在嘗試使用電石渣替代石灰石進行

制漿。

結合調研情況總體分析主要有三種解決方案：方案一，對現有兩套濕式球磨機制漿系統進行擴容改造；方案二，新增一套濕式球磨機制漿系統及漿液供應系統；方案三，增設干粉制漿系統，采用石灰石粉制漿或嘗試采用電石渣進行替代。結合錦能公司實際進行分析，第三種方案不受空間位置及系統運行限制，可操作性強，同時錦能公司周邊地區石灰石粉、氫氧化鈣粉貨源可靠，價格相對較低，所以采用第三種方案，即采用干粉制漿系統進行研究。

4 脫硫劑原材料貨源情況

干粉制漿系統結合市場情況目前可采用的主要有三類，即石灰石粉、氫氧化鈣粉、電石渣，針對上述三類粉源進行調研。

4.1 電石渣、電石渣漿液情況

距離錦能公司五公里范圍內的化工廠每年有大量電石渣漿液，并經過烘干后產出大量電石渣（主要成分為氫氧化鈣）副產品，其中僅一個較大的化工廠年產電石渣副產品達到80萬噸，經過化驗純度達到85%左右；產量大，貨源可靠，初步分析采用電石渣漿液、電石渣替代石灰石進行制漿完全可以進行試驗使用。電石渣漿液含固量一般只能控制到17%基本為最高，濃度每噸漿液初步了解報價為20元，氫氧化鈣漿液運輸費用按照15元估算，每噸價格為35元。

4.2 石灰石粉情況

目前錦能公司周邊地區石灰石粉源較大場所在榆林市府谷縣、內蒙古棋盤井及烏海市均有；其中，烏海市長宏礦業有限公司現有生產能力較大：白灰：30萬噸/年，石灰石：80萬噸/年，碳酸鈣粉：40萬噸/年。自備外運罐車11臺。在錦能公司所在地神木縣設有銷售點。總體分析粉源可靠，運輸有保障。碳酸鈣粉中碳酸鈣含量90%左右，廠價125元/噸，用特種罐車運輸到錦界地區全程465公里，運費218元/噸（含稅），總計343

元/噸。

5 經濟性比對及脫硫劑確定

結合貨源可行性情況，主要對電石渣、電石渣漿液、石灰石粉進行成本分析。石灰石粉到場價格為343元；化工廠電石渣每噸到廠價格為150元/噸，其純度為85%左右，折算為90%的石灰石粉，每噸價格相當于101元/噸。所以電石渣比石灰石粉經濟；每噸漿液初為20元，氫氧化鈣漿液運輸費用按照15元估算，每噸價格為35元；漿液含固量為17%，與氫氧化鈣粉對比為6∶1；折算為電石渣每噸為210元，比使用電石渣高60元每噸，而且其中涉及到系統操作頻繁，總體分析使用電石渣最為經濟。

6 臨時干粉制漿系統情況介紹

干粉制漿系統在電力行業總體而言較為成熟，錦能公司經過審批獲準在2014年建設干粉制漿系統，但系統規模較大，建設周期較長，無法滿足目前球磨機檢修及供漿系統整體安全性，所以又采取了臨時措施，建設了臨時干粉制漿系統，進行試運。

6.1 系統設備配置來源

考慮2014年將建設正式的干粉制漿系統，目前思路為盡量利用錦能公司廢設備、設施進行改造，漿液箱體及粉倉利用廢舊水箱改造，給粉機、插板門、踏梯、浮球液位計均采用除灰改造拆除的舊設備進行利用；部分鋼材通過物資部進行領用。

6.2 系統設備配置規格

（1）配置氫氧化鈣粉倉一個：由上下兩部分組成，上部為3×3×3=27立方（長×寬×高）箱體，由廢舊水箱切割加固制作，下部錐形下料口，容積為2.5立方左右。（2）配置漿液制備箱一個：箱體為3×3×8.5=76.5立方，用廢舊水箱切割加固制作；箱體配置攪拌器2臺。（3）箱體漿液輸送：考慮氫氧化鈣粉內含部分雜質，漿液直接進入漿液供應箱會導致漿液供應管道堵塞問題，所以采取通過制備間地溝自流至制備間地坑，再通過地坑泵將漿液打入漿液供應箱，通過地溝時部分粗顆粒沉降，定時進行清理地溝。

7 效果評價

2014年5月4日建設完畢并投運，投運機組為#3、#4機組，期間#4機組有檢修工作，其中#3機組5月份整體使用，結合系統投運及機組運行情況，以#3機組3月份臨時系統未投運情況與臨時系統投運后5月份情況進行比對。通過前期對石灰石與電石粉成分的化驗比對分析，電石粉的成分較好，可以作為脫硫劑選用。

7.1 經濟性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根據#3機組燃煤量與發電量計算實際消耗石灰石2155.5噸，平均消耗量為5.34g/kWh；5月份應消耗石灰石為1940噸；實際使用電石渣1238噸，按照氫氧化鈣與石灰石當量折合石灰石為1733.2噸。石灰石平均消耗為4.68g/kWh，電石粉平均消耗量為3.35g/kWh；使用量明顯降低；根據我廠石灰石與目前使用電石粉價格對比節約材料費17.25萬元。根據上料系統、磨機設備、人工成本、維護成本、運行綜合電耗等計算每磨制1噸石灰石約需36.3元。總計節約費用24.29萬元。

7.1.2 電耗。僅對一個月來停運循環泵分析，3月份停運#3吸收塔#1循環泵90小時，節電9.23萬kWh，5月份停運#3吸收塔#1循環泵250小時，節電25.4萬kWh，其他輔助設備運行方式一致，不作統計。

7.2 系統參數分析

7.2.1 脫硫效率。通過試驗對比，采用電石粉替代石灰石作為吸收劑，脫硫裝置在工況基本一致時，脫硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于試驗前，最高脫硫效率可達98%以上。

7.2.2 pH值調整靈活。由于電石粉的主要成分為Ca（OH）2，它屬于一種中強堿，活性較強，極易與硫酸等酸性物質發生化學反應，所以補入吸收塔后對pH值調整靈活，適應性強，在脫硫入口SO2發生變化時調整反應速度較快，確保脫硫效率與SO2排放濃度。總體試驗期間pH值維持穩定，保持了較高的脫硫效率，同時停運了一臺漿液循環泵。既保證了環保指標的正常排放，同時節電效果顯著。

7.2.3 石膏檢測。我廠的石灰石法脫硫的石膏純度一般在90%左右，品質較好，作為水泥輔料利用價值較高。因此在電石粉試驗期間也特別關注石膏的品質，通過連續跟蹤其石膏純度最高可以達到95%左右，通過與化工廠技術人員溝通，電石粉脫硫后的石膏完全可以作為水泥輔料利用。所以在石膏的回收利用上又邁出了新的一步，解決了電廠固體廢物處理的難題。7.3 安全性分析

解決了由于無備用磨機長期欠修問題，同時消除了因為磨機突發故障時導致環保指標超標及機組停運的隱患。由于電石粉本身作為化工廠的廢料，其含有的雜質離子較多、簡單溶解后石灰石煅燒過程不徹底而余留的石灰石顆粒及氫氧化鈣顆粒會造成管路堵塞、設備磨損、石膏純度下降等。該電石粉在其生產工藝期間配置了完備的預處理系統，先對來漿進行徹底的水溶解后過濾、烘干，以去除一定的雜質并維持其細度在80%～85%之間通過190目篩，防止了其堵塞管道的可能性。

參考文獻

[1] 關多嬌，徐有寧，趙海.工業廢棄物——電石渣作為脫硫劑應用的現狀與發展探討[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2012，（1）.

[2] 劉東升.電石渣-石膏濕法煙氣脫硫工藝的應用及探討[J].中國氯堿，2009，（2）.

作者簡介：趙光深（1974-），男，神華陜西國華錦界能源有限公司助理工程師，研究方向：火力發電廠脫硫系統。

6.1 系統設備配置來源

考慮2014年將建設正式的干粉制漿系統，目前思路為盡量利用錦能公司廢設備、設施進行改造，漿液箱體及粉倉利用廢舊水箱改造，給粉機、插板門、踏梯、浮球液位計均采用除灰改造拆除的舊設備進行利用；部分鋼材通過物資部進行領用。

6.2 系統設備配置規格

（1）配置氫氧化鈣粉倉一個：由上下兩部分組成，上部為3×3×3=27立方（長×寬×高）箱體，由廢舊水箱切割加固制作，下部錐形下料口，容積為2.5立方左右。（2）配置漿液制備箱一個：箱體為3×3×8.5=76.5立方，用廢舊水箱切割加固制作；箱體配置攪拌器2臺。（3）箱體漿液輸送：考慮氫氧化鈣粉內含部分雜質，漿液直接進入漿液供應箱會導致漿液供應管道堵塞問題，所以采取通過制備間地溝自流至制備間地坑，再通過地坑泵將漿液打入漿液供應箱，通過地溝時部分粗顆粒沉降，定時進行清理地溝。

7 效果評價

2014年5月4日建設完畢并投運，投運機組為#3、#4機組，期間#4機組有檢修工作，其中#3機組5月份整體使用，結合系統投運及機組運行情況，以#3機組3月份臨時系統未投運情況與臨時系統投運后5月份情況進行比對。通過前期對石灰石與電石粉成分的化驗比對分析，電石粉的成分較好，可以作為脫硫劑選用。

7.1 經濟性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根據#3機組燃煤量與發電量計算實際消耗石灰石2155.5噸，平均消耗量為5.34g/kWh；5月份應消耗石灰石為1940噸；實際使用電石渣1238噸，按照氫氧化鈣與石灰石當量折合石灰石為1733.2噸。石灰石平均消耗為4.68g/kWh，電石粉平均消耗量為3.35g/kWh；使用量明顯降低；根據我廠石灰石與目前使用電石粉價格對比節約材料費17.25萬元。根據上料系統、磨機設備、人工成本、維護成本、運行綜合電耗等計算每磨制1噸石灰石約需36.3元。總計節約費用24.29萬元。

7.1.2 電耗。僅對一個月來停運循環泵分析，3月份停運#3吸收塔#1循環泵90小時，節電9.23萬kWh，5月份停運#3吸收塔#1循環泵250小時，節電25.4萬kWh，其他輔助設備運行方式一致，不作統計。

7.2 系統參數分析

7.2.1 脫硫效率。通過試驗對比，采用電石粉替代石灰石作為吸收劑，脫硫裝置在工況基本一致時，脫硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于試驗前，最高脫硫效率可達98%以上。

7.2.2 pH值調整靈活。由于電石粉的主要成分為Ca（OH）2，它屬于一種中強堿，活性較強，極易與硫酸等酸性物質發生化學反應，所以補入吸收塔后對pH值調整靈活，適應性強，在脫硫入口SO2發生變化時調整反應速度較快，確保脫硫效率與SO2排放濃度。總體試驗期間pH值維持穩定，保持了較高的脫硫效率，同時停運了一臺漿液循環泵。既保證了環保指標的正常排放，同時節電效果顯著。

7.2.3 石膏檢測。我廠的石灰石法脫硫的石膏純度一般在90%左右，品質較好，作為水泥輔料利用價值較高。因此在電石粉試驗期間也特別關注石膏的品質，通過連續跟蹤其石膏純度最高可以達到95%左右，通過與化工廠技術人員溝通，電石粉脫硫后的石膏完全可以作為水泥輔料利用。所以在石膏的回收利用上又邁出了新的一步，解決了電廠固體廢物處理的難題。7.3 安全性分析

解決了由于無備用磨機長期欠修問題，同時消除了因為磨機突發故障時導致環保指標超標及機組停運的隱患。由于電石粉本身作為化工廠的廢料，其含有的雜質離子較多、簡單溶解后石灰石煅燒過程不徹底而余留的石灰石顆粒及氫氧化鈣顆粒會造成管路堵塞、設備磨損、石膏純度下降等。該電石粉在其生產工藝期間配置了完備的預處理系統，先對來漿進行徹底的水溶解后過濾、烘干，以去除一定的雜質并維持其細度在80%～85%之間通過190目篩，防止了其堵塞管道的可能性。

參考文獻

[1] 關多嬌，徐有寧，趙海.工業廢棄物——電石渣作為脫硫劑應用的現狀與發展探討[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2012，（1）.

[2] 劉東升.電石渣-石膏濕法煙氣脫硫工藝的應用及探討[J].中國氯堿，2009，（2）.

作者簡介：趙光深（1974-），男，神華陜西國華錦界能源有限公司助理工程師，研究方向：火力發電廠脫硫系統。

6.1 系統設備配置來源

考慮2014年將建設正式的干粉制漿系統，目前思路為盡量利用錦能公司廢設備、設施進行改造，漿液箱體及粉倉利用廢舊水箱改造，給粉機、插板門、踏梯、浮球液位計均采用除灰改造拆除的舊設備進行利用；部分鋼材通過物資部進行領用。

6.2 系統設備配置規格

（1）配置氫氧化鈣粉倉一個：由上下兩部分組成，上部為3×3×3=27立方（長×寬×高）箱體，由廢舊水箱切割加固制作，下部錐形下料口，容積為2.5立方左右。（2）配置漿液制備箱一個：箱體為3×3×8.5=76.5立方，用廢舊水箱切割加固制作；箱體配置攪拌器2臺。（3）箱體漿液輸送：考慮氫氧化鈣粉內含部分雜質，漿液直接進入漿液供應箱會導致漿液供應管道堵塞問題，所以采取通過制備間地溝自流至制備間地坑，再通過地坑泵將漿液打入漿液供應箱，通過地溝時部分粗顆粒沉降，定時進行清理地溝。

7 效果評價

2014年5月4日建設完畢并投運，投運機組為#3、#4機組，期間#4機組有檢修工作，其中#3機組5月份整體使用，結合系統投運及機組運行情況，以#3機組3月份臨時系統未投運情況與臨時系統投運后5月份情況進行比對。通過前期對石灰石與電石粉成分的化驗比對分析，電石粉的成分較好，可以作為脫硫劑選用。

7.1 經濟性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根據#3機組燃煤量與發電量計算實際消耗石灰石2155.5噸，平均消耗量為5.34g/kWh；5月份應消耗石灰石為1940噸；實際使用電石渣1238噸，按照氫氧化鈣與石灰石當量折合石灰石為1733.2噸。石灰石平均消耗為4.68g/kWh，電石粉平均消耗量為3.35g/kWh；使用量明顯降低；根據我廠石灰石與目前使用電石粉價格對比節約材料費17.25萬元。根據上料系統、磨機設備、人工成本、維護成本、運行綜合電耗等計算每磨制1噸石灰石約需36.3元。總計節約費用24.29萬元。

7.1.2 電耗。僅對一個月來停運循環泵分析，3月份停運#3吸收塔#1循環泵90小時，節電9.23萬kWh，5月份停運#3吸收塔#1循環泵250小時，節電25.4萬kWh，其他輔助設備運行方式一致，不作統計。

7.2 系統參數分析

7.2.1 脫硫效率。通過試驗對比，采用電石粉替代石灰石作為吸收劑，脫硫裝置在工況基本一致時，脫硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于試驗前，最高脫硫效率可達98%以上。

7.2.2 pH值調整靈活。由于電石粉的主要成分為Ca（OH）2，它屬于一種中強堿，活性較強，極易與硫酸等酸性物質發生化學反應，所以補入吸收塔后對pH值調整靈活，適應性強，在脫硫入口SO2發生變化時調整反應速度較快，確保脫硫效率與SO2排放濃度。總體試驗期間pH值維持穩定，保持了較高的脫硫效率，同時停運了一臺漿液循環泵。既保證了環保指標的正常排放，同時節電效果顯著。

7.2.3 石膏檢測。我廠的石灰石法脫硫的石膏純度一般在90%左右，品質較好，作為水泥輔料利用價值較高。因此在電石粉試驗期間也特別關注石膏的品質，通過連續跟蹤其石膏純度最高可以達到95%左右，通過與化工廠技術人員溝通，電石粉脫硫后的石膏完全可以作為水泥輔料利用。所以在石膏的回收利用上又邁出了新的一步，解決了電廠固體廢物處理的難題。7.3 安全性分析

解決了由于無備用磨機長期欠修問題，同時消除了因為磨機突發故障時導致環保指標超標及機組停運的隱患。由于電石粉本身作為化工廠的廢料，其含有的雜質離子較多、簡單溶解后石灰石煅燒過程不徹底而余留的石灰石顆粒及氫氧化鈣顆粒會造成管路堵塞、設備磨損、石膏純度下降等。該電石粉在其生產工藝期間配置了完備的預處理系統，先對來漿進行徹底的水溶解后過濾、烘干，以去除一定的雜質并維持其細度在80%～85%之間通過190目篩，防止了其堵塞管道的可能性。

參考文獻

[1] 關多嬌，徐有寧，趙海.工業廢棄物——電石渣作為脫硫劑應用的現狀與發展探討[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2012，（1）.

[2] 劉東升.電石渣-石膏濕法煙氣脫硫工藝的應用及探討[J].中國氯堿，2009，（2）.

作者簡介：趙光深（1974-），男，神華陜西國華錦界能源有限公司助理工程師，研究方向：火力發電廠脫硫系統。