基于石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究當(dāng)中，但卻很少有對脫硫添加劑的長期實(shí)驗(yàn)報(bào)道。本文則對石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的添加劑進(jìn)行研究。

關(guān)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(yùn)營成本，以此達(dá)到節(jié)約能源的效果，國內(nèi)外大部分研究機(jī)構(gòu)都開始著手對脫硫添加劑的實(shí)用性的研究分析。脫硫添加劑當(dāng)前主要有兩種，有機(jī)脫硫劑以及無機(jī)脫硫劑。當(dāng)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(jī)脫粒機(jī)，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(biāo)等人對己二酸強(qiáng)化石灰漿液的煙氣脫硫過程進(jìn)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(dāng)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(jìn)一步降低脫硫成本。無機(jī)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(dāng)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(jī)脫硫添加劑，并實(shí)現(xiàn)了脫硫效率的提高以及成本的節(jié)約。我國學(xué)者王晉剛將氯化鈉與己二酸進(jìn)行組合，得來的復(fù)合式添加劑應(yīng)用在石灰石脫硫系統(tǒng)當(dāng)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(shí)驗(yàn)，很少會出現(xiàn)在長期應(yīng)用方面的報(bào)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(jìn)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(jìn)程。

1.實(shí)驗(yàn)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(shè)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(yùn)營時，一號循環(huán)泵的運(yùn)行電流為65A到68A，二號循環(huán)泵的運(yùn)行電流為55A到60A，運(yùn)行電流的大小要隨著漿液濃度的變化而發(fā)生變化。在進(jìn)行添加劑實(shí)驗(yàn)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(jìn)行添加劑的摸底實(shí)驗(yàn)，在400MW，550MW，600MW這三種負(fù)荷情況下，分別進(jìn)行不同組合的對脫硫效率的實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)加入添加劑之后，繼續(xù)進(jìn)行摸底實(shí)驗(yàn)研究在相應(yīng)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(jìn)吸收塔之中，第一次添加的添加劑濃度為700mg/kg，每個機(jī)組加入一噸添加劑，后續(xù)每天加入80kg添加劑。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1脫硫添加劑的經(jīng)濟(jì)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(fù)荷在400MW～600MW之間的情況下，停止運(yùn)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(yùn)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(jī)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(yùn)行，脫硫系統(tǒng)的脫硫效率為86%。停止運(yùn)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(yùn)行時，550MW～600MW負(fù)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(fù)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(yùn)行，就能夠保持脫硫效率。如果四臺機(jī)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(yùn)行費(fèi)用近57萬元，而脫硫添加劑的綜合費(fèi)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)行，所以在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中有可能需要運(yùn)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(jìn)行添加劑的短期實(shí)驗(yàn)時，根據(jù)取樣分析化驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，石膏的碳酸鈣含量從添加之前的1.4%提高到了2.8%，實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shè)定的PH值，加入了漿液之后進(jìn)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(dāng)中的碳酸鈣含量明顯下降，達(dá)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(qiáng)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)致石膏當(dāng)中的碳酸鈣含量也降低了。第二個原因是加入了有機(jī)羧酸類添加劑，加快了碳酸鈣的溶解，導(dǎo)致石膏當(dāng)中的碳酸鈣含量降低。這直接說明了有機(jī)羧酸添加劑強(qiáng)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(jī)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(jìn)行添加劑的短期實(shí)驗(yàn)間，脫離廢水處理系統(tǒng)的出水COD最大能夠達(dá)到820mg/L，在加入了添加劑之后，COD進(jìn)一步增大，最高達(dá)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(jī)羧酸的脫硫廢水，只能把脫硫廢水進(jìn)行簡單處理之后加入到渣煤水處理系統(tǒng)當(dāng)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(dāng)中，接觸的漿液設(shè)備以及管道都做了防腐以及耐腐蝕設(shè)備，有機(jī)羧酸本身的腐蝕性較小，所以并不能加快脫硫系統(tǒng)的設(shè)備和管道腐蝕。

結(jié)論

在保證脫硫效率的基礎(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行改良或者使用其他的處理方法。

參考文獻(xiàn)

[1]顧建軍， 邵煒. 脫硫添加劑在石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用試驗(yàn)評價(jià)[C]// 電力工業(yè)節(jié)能減排學(xué)術(shù)研討會. 2010.

[2]湛文光. 火電廠石灰石濕法脫硫添加劑的研制與應(yīng)用工藝設(shè)計(jì)[D]. 長沙理工大學(xué)， 2013.

[3]田偉強(qiáng). 燃煤電站濕法脫硫添加劑實(shí)驗(yàn)研究[D]. 華北電力大學(xué)， 2015.

[4]王書芳， 徐宏建， 潘衛(wèi)國，等. 濕法煙氣脫硫添加劑增效機(jī)理及研究進(jìn)展[J]. 山東化工， 2013， 42（3）：22-25.

[5]鄧仁昌. 燃煤電廠石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)研究[D]. 海南大學(xué)， 2011.