脫硫增效劑在煙氣濕法脫硫中的應用

劉　昆

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

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工業化應用

脫硫增效劑在煙氣濕法脫硫中的應用

劉昆

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

為了符合日趨嚴格的國家SO2排放標準，中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部脫硫裝置進行了脫硫增效劑的添加試驗。對脫硫增效劑添加前后的相關實驗數據對比分析表明：添加脫硫增效劑后，在正常運行負荷范圍內，不僅能優化系統參數，使鈣硫比顯著降低，并且通過調停一臺漿液循環泵運行，降低了系統電耗，提高了脫硫效率，減少了大氣污染。

煙氣脫硫脫硫增效劑經濟效益能耗降低

由于我國SO2排放標準的日益嚴格，煙氣脫硫設備已經成為燃煤電站必須具備的配套設施，其中80%以上采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統。但由于石灰石本身的性質及工藝限制，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝存在著能耗大、效率低等問題。為了更好地提高煙氣脫硫系統的脫硫性能，使其能適應更多種含硫煤，降低系統能量損耗，通過在原有的濕法脫硫技術中加入合適的濕法脫硫增效劑的手段，達到提高脫硫效率的目的。中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)熱電部機組(4×50 MW+2×100 MW)采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，共有6套脫硫裝置，其中1#、2#、3#、4#鍋爐分別對應1#、2#、3#、4#脫硫裝置，5#A和5#B鍋爐、6#鍋爐分別對應5#、6#脫硫裝置。 6套裝置均設置單獨的吸收塔和煙氣系統，設計脫硫效率為95%。濕法脫硫系統運行過程中存在吸收塔內反應不充分致使鈣硫比偏高、石灰石利用率低、石膏含水率高、漿液循環泵電耗高等問題，尤其是當煤質含硫量不穩定時，脫硫系統超負荷運行，為了保證排放指標合格，機組被迫減負荷運行。為了提高脫硫系統的整體適應能力以及安全運行，并更好地進行節能減排，對脫硫增效劑在1#脫硫裝置進行應用試驗研究。

1　脫硫增效劑

脫硫過程中，石灰石與SO2的反應速度受控于碳酸鈣(CaCO3)的溶解速度(CaCO3在水中的溶解度較小)，克服或改善石灰石在水中的溶解問題，將會對整個脫硫工藝有較大的改善和提高。脫硫吸收塔中石灰石以微小顆粒狀存在，在這些微小顆粒表面，存在著較大的氣膜和液膜雙膜阻力，嚴重影響了液態中SO2的傳質。脫硫增效劑一方面是針對CaCO3表面物性的活性劑和催化劑，用于減弱和消除雙膜效應，改善固液界面的濕潤性，提高界面傳質效率，促進SO2的吸收；另一方面，在脫硫裝置入口硫含量超出設計值的狀況下，原有的氧化系統無法滿足實際工況氧化的需要，脫硫增效劑可以顯著提高氧化空氣中氧的利用效率，從而提高氧化效果。

脫硫增效劑具有以下特點：

(1)突出的pH緩沖能力。綜合考慮在生產運行中脫硫效率、石灰石利用率、石膏生產及設備的結垢、腐蝕等因素的影響，吸收劑理想的pH一般控制在5.2～5.8。通過添加增效劑可以明顯改善化學反應與傳質過程，促進CaCO3的溶解，提高吸收劑的活性，緩沖漿液的pH，加速SO2的化學吸收，從而提高脫硫劑的利用率；降低吸收劑的pH，同時達到降低運行費用和減緩漿液系統的結垢速率，提高系統運行可靠性和石膏產品品質的目的。

(2)具有較強的三相因子傳質作用。增強水溶液與CaCO3固體顆粒的親和力，提高CaCO3的溶解速率，并且減少石灰石漿液的表面張力，促進對SO2氣體的吸收。

(3)具有很好的催化氧化作用。可以彌補氧化程度不足的問題，促進濕法脫硫中間產物——亞硫酸鹽的氧化，減少系統結垢和吸收塔漿液中毒。

2　試驗情況

在機組滿負荷(100 MW)運行條件下，在煤種含硫質量分數為0.7%，入口SO2質量濃度為1 100～1 600 mg/m3工況下進行了為期9 d的試驗。根據現場情況，將脫硫增效劑溶解在吸收塔區集水坑中，通過排水坑泵輸送到吸收塔內。首次使用時，頭兩天進行一次性的沖擊投加，按吸收塔體積計算增效劑使用量為650 kg，后面試驗期間添加脫硫增效劑150 kg/d。試驗過程中持續監測相關參數，考察增效劑投加對脫硫系統的影響，期間根據系統工況對相關工藝參數進行適當調整優化。

2.1試驗結果及分析

2016年3月16—24日試驗情況及結果如圖1～3所示。

圖1　1#脫硫裝置添加增效劑試驗前后脫硫效率

由圖1可知：在添加脫硫增效劑后，鍋爐負荷保持穩定，脫硫進口SO2質量濃度稍高于加藥前的情況下，脫硫效率有明顯提高，從試驗前平均脫硫效率94.72%上升到97.86%，提高了3.14%，完全達到了預期效果，表明脫硫增效劑有效促進了還原劑與SO2的反應。加入適量的增效劑后，在正常運行負荷范圍內，脫硫效率得到提高，可以進行調整，停一臺漿液循環泵。

圖2　1#脫硫裝置添加增效劑

由圖2可知：在添加脫硫增效劑后，鍋爐負荷保持穩定，脫硫系統進口SO2質量濃度稍高于加藥前情況下，pH變化不大(5.2～5.4)，脫硫出口SO2質量濃度明顯降低，出口SO2平均質量濃度從試驗前的66.26 mg/m3減少到27.63 mg/m3，減少了38.63 mg/m3。在脫硫增效劑添加后，脫硫系統運行穩定，對pH影響不大，并且有效降低了脫硫系統出口SO2質量濃度，增大了脫硫系統對燃煤硫分的適應范圍，避免超標情況發生。

圖3　1#脫硫裝置添加增效劑試驗前后石灰石漿液流量

由圖3可知：在添加脫硫增效劑后，鍋爐負荷保持穩定，脫硫系統進口SO2質量濃度稍高于加藥前情況下，石灰石漿液平均耗量從試驗前的8.36 t/h減少到7.72 t/h，降低了石灰石粉耗量約4%，說明了增效劑提高了石灰石反應活性，提高了脫硫反應速度，達到了降低成本。

2.2經濟性分析

2.2.1節電收益

添加增效劑后，可以停運一臺漿液循環泵，按每月停運744 h計算，停運一臺漿液循環泵(43 A)每1 h節電：43×8.8=378 kWh，每天節電約9 082 kWh，按發電成本0.45元/ kWh計算，則每天節約電的成本為4 087元，每月可節約電費12.26萬元。

2.2.2節約石灰石粉收益

脫硫煙氣中SO2質量濃度在目前條件下，石灰石粉消耗可節約0.08 t/h，石灰石粉的成本估算為190元/t(20 km內運輸距離)合計：0.08×24×30×190=1.09萬元，即每月可節約1.09萬元。

2.2.3新增發電量收益

停一臺漿液循環泵后，整個煙氣脫硫系統壓差下降250 Pa，相當于可以增加鍋爐主蒸汽流量約20 t/h。機組負荷提高，按試驗期間運行實績可多發電5 MW負荷，等于每1 h多發電5 000 kWh左右，全月則新增發電量收益為36 萬元。

2.2.4節水收益

停一臺漿液循環泵后，每 1 h大約可節省2 t工藝水，按照0.96 元/t的價格計算，全月收益為0.14萬元。

2.2.5脫硫增效劑費用

1#脫硫裝置每月共投運增效劑5.6 t，則脫硫費用為5.6×2.7 =15.12萬元。脫硫增效劑按2.7 萬元/t計算，因此總收益12.26+1.09+36+0.14-15.12=34.37萬元/月。

3　結語

1#脫硫裝置通過添加脫硫增效劑，同等工況下脫硫效率提升顯著，在鍋爐正常額定負荷下，入口SO2質量濃度低于1 500 mg/m3，可以長期停運一臺漿液循環泵，吸收塔煙氣阻力降低，降低了鍋爐引風機的負荷，廠用電率可降低0.1%～0.2%，并且滿足目前環保執行標準。另外在脫硫效率保持不變的情況下，添加脫硫增效劑能夠有效降低pH，而減少石灰石粉耗量，為企業贏得更大經濟效率，達到節能減排目的。

生產運行的安全性方面，通過添加脫硫增效劑，可以提高脫硫系統裕量，使系統適應緩沖能力更強，當其他條件(如煤質含硫量、石灰石供漿、鍋爐負荷等)存在波動時，系統依然可以高效、穩定運行，提高了運行的操作靈活性，確保了脫硫裝置安全運行，保證了排放指標排放正常。另外脫硫增效劑具有減少系統腐蝕結垢的作用，系統在添加脫硫增效劑后，在一定程度上能夠改善或緩解系統腐蝕、結垢、磨損等問題，延長系統及其設備使用壽命。

綜上所述，面對日益嚴格大氣排放指標，脫硫增效劑具有較大的使用推廣價值。

ABSTRACT

In order to comply with the increasingly stringent national emission standards for sulfur dioxide, the Thermal Power Station of SINOPEC Shanghai Petrochemical Co., Ltd. carried out experiments on adding desulfurization synergist. Comparison and analysis between experimental data before and after adding desulfurization synergist showed that: within the normal operating load range, after adding desulfurization synergists, the system parameters were optimize, calcium sulfur ratio was significantly decreased, and meanwhile, through mediating running of a slurry circulating pump, the system power consumption was reduced, the desulfurization efficiency was improved, and air pollution was reduced.

Application of Desulfurization Synergist in Wet Flue Gas Desulfurization

Liu Kun

(ThermalPowerDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.，Shanghai200540)

flue gas desulfurization, desulfurization synergist, economic benefit, energy consumption reduction

2016-05-03。

劉昆，男，1977年出生，2003年畢業于中南大學熱能動力學院，工程師，從事脫硫生產管理工作。

1674-1099(2016)04-0043-03

X701.3

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