脱硫添加剂对湿法脱硫系统的影响

第34卷第6期华电技术Vol.34 No.62012年6月.Huadian TechnologyJun. 2012脱硫添加剂对湿法脱硫系统的影响沈煜晖' ,苏军划' ,高惠华”,金颖姗'(1.中国华电工程(集团)有限公司,北京10053 ;2.湖北华电西塞山发电股份有限公司,湖北黄石435001)摘.要:为研究脱硫添加剂对石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的影响，在湖北西塞山发电有限公司330 MW机组进行了脱硫黍加剂试验.分析了试验前后吸收塔浆液中CaCO, ,Cl”,CaSO,的质量分数,石膏中CaSO,质量分数以及含水率等参数的变化情况。试验结果表明:脱硫添加剂能够在人口烟气中SO2的体积分数为0.7%的情况下,将SO2脱除效率从92%提高到95% ,并能停运2台浆液循环泵;同时减少了吸收塔中Cl :的质量分数,提高了CeCO,的利用率,石膏纯度提高,石膏含水率降低。关键词:石灰石-石膏湿法脱硫;脱硫添加剂;石灰石活性;浆液循环泵;石膏纯度;石膏含水串中圄分类号:X 701.3文献标志码:B文章编号:1674 - 1951(2012)06 -0067 -03硫效率不小于96%;石灰石料粉(250目,90%通0引言过)作为原料进厂;烟气经水平烟道从原烟气进口湿法脱硫是当今世界上最主要的烟气脱硫技挡板门进入脱硫系统,然后从净烟气出口挡板门进术,研究脱硫技术的目的是提高吸收剂的利用率、提入原烟道经烟囱排入大气。在原烟道上装设旁路挡高脱硫效率以及降低系统的投资和运行费用,而脱板门,当锅炉启动和烟气脱硫( FGD)装置因故障停硫添加剂的使用可以同时达到上述目的。因此,近运时,烟气经旁路进人烟囱排放。年来许多研究人员在实验室内对脱硫添加剂进行了2试验方法深入研究并取得了一定的成果“4。添加剂分为无机添加剂和有机添加剂，但是对2.1石灰石活性测试于湿法脱硫系统来说,有机舔加剂不但可以起到提石灰石活性测试方法是在DL/T 943- -2005《烟高脱硫效率和吸收剂利用率的作用,而且能够防止气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定》上进行了脱硫系统的结垢和腐蚀”),比无机添加剂的实际应适当的改进:称取- -定量的石灰石样品,在45 C下用前景更好。测定石灰石溶液pH值下降到s.0时所用的时间,研究发现')]:酸性介于碳酸和亚硫酸之间的有该时间为石灰石活性。溶液的pH值采用自动电位机酸类或者有机酸盐类都能提高脱硫效率和脱硫剂滴定计滴加1 mol/L的盐酸来控制。的利用率,并且能起到缓冲pH值的作用。目前商2.2化学分析业化脱硫添加剂的主要成分为:能起缓冲pH值作石灰石石膏中的CaCO, ,C1~等含量参考GB/T用的己二酸、能够加强氧化作用的氧化物、促进石灰5484- 2000(石膏化学分析方法》进行测定。石溶解和SO2吸收的表面活性剂以及改性剂等。这2.3脱硫添加剂添加方法些添加剂虽然已经在国内有工业化应用实例，但其将工业级脱硫添加剂从吸收塔的地坑泵加人，对系统的影响还鲜见文献报道。本文结合湖北西塞用工艺水溶解后,打人石灰石浆池内,进入石灰石浆山发电有限公司的工业试验以及化学分析结果,分液循环系统。舔加剂溶液中添加剂的质量分数为析了影响脱硫效率和CaCO3利用率的原因,为脱硫0.1%。添加剂的改进和工业化应用提供理论依据。3试验结果与分析1电厂概述3.1石灰石活性试验试验在湖北西塞山发电有限公司330MW机组石灰石活性是指石灰石溶液pH值下降到5.0上进行,该机组已建有石灰石-石膏湿法脱硫系统,时所中国煤化工石灰石溶液活性采用-炉一塔设计,不设置烟气换热器(GGH) ,脱为25YH.CNMHG加剂的石灰石溶液活让j5J mm，比明脱凯你加r的确有pH值缓冲收稿日期:2011-09-20作用,能够提高石灰石的活性。因草酸也是二元弱.68●华电技术第34卷酸,在理论上也可以起到缓冲pH值的作用,草酸价刚开始时溶液中缺少H'时,有机酸电离平衡向右格相对便宜,如果能够代替脱硫添加剂中的有机酸,移动,电离出H' ;当溶液中H*多余时，电离平衡向就可以降低脱硫添加剂的成本。因此,在此次试验左移动,生成有机酸分子,使溶液的pH值下降速率中也对加入草酸的石灰石活性进行了测试,结果发减缓。从以上分析可知:作为脱硫添加剂的有机酸现添加了草酸的石灰石活性仅为20 min,比空白石必须为弱酸;同时,有机酸不能和石灰石浆液中的其灰石还要小。这可能是由于草酸与石灰石生成了草他成分生成沉淀物。酸钙沉淀,使草酸的电离平衡- -直向右移动,草酸电3.2 化学分析结果离出的H*会加快浆液pH值的下降,使得加入草酸表1是脱硫添加剂添加前、后吸收塔浆液中的石灰石溶液的pH值下降速率较空白石灰石溶液CaCO3 ,C1~ ,CaSO,质量分数,石膏中CaSO, 质量分的还要大。.数以及含水率等参数的变化情况。可以看出，添加剂加入前、后,CI质量分数减少,说明添加剂有去+殷破添加剂除CI~的作用,这可能是由于添加剂里面有金属氧t草酸化物，这种氧化物不但能使CaSO,加速氧化为CaSO,,而且很可能将烟气中的单质Hg氧化为4+Hg2* ,生成HgCl2后停留石膏中,这还需要进一一步的试验来验证。另外,石灰石浆液中的CaCO3质量分1020 305060数明显减小，说明CaCO3利用率提高,从而减少了时间/min浆液使用量。相应的,石膏中的CaSO,质量分数增图1 石灰石活性试验结果加，即增加了石膏的纯度,试验结果也证实了这点。从图1可以看出:每条曲线都可以分为3个阶石膏中的含水率也有所降低,这可能是因为加入添段:急速下降阶段、平缓阶段以及快速下降阶段。3加剂之后,为降低添加剂的损耗,石膏排出泵频率减条曲线只是在急速下降阶段和快速下降阶段有所差小,只有等缓冲箱内石膏的质量浓度达到1 200别,平缓阶段基本重合。添加了草酸和脱硫添加剂kg/m'时,才允许排石膏。而在通常情况下，石膏的的石灰石溶液pH值在急速下降阶段的下降速率较质量浓度达到1 133 kg/m3就已经开始排石膏了。空白石灰石溶液大,这是因为刚开始时石灰石溶出文献[6]指出;浆液密度和石膏的晶体成正比,即浆速率较慢,跟不上HCl的加入速率,并且草酸和脱液密度越大,石膏晶体成长得越好。石膏晶体长得硫添加剂都会电离出H* ,所以其pH值下降会更越好,石膏越容易脱水。快;随着石灰石溶出速率的加快,溶液中H*被消耗3.3 脱硫添加剂对脱硫效率的影响完,石灰石消耗完全靠加入的HCl,所以pH值的变图2是初次加入脱硫添加剂时对脱硫效率的影化比较平缓且不同系统变化不大,即3条曲线基本响曲线。试验时人口烟气中SO2的体积分数为重合。随后,石灰石逐渐被消耗, HCl加入量逐渐增0.7% ,脱硫添加剂在上午11:30开始加入,脱硫效加,溶液中的H+逐渐增多,脱硫添加剂中的有机酸率从95%缓慢升高,20 min后脱硫效率达到98% ,成分电离平衡向左移动,从而使溶液中的pH值下于是又停运了1台浆液循环泵,在随后的十几分钟降速度相对较慢。草酸曲线显然与之不同,其pH内仍然保持97% ~98%的脱硫率,于是停运了1台值下降速率较空白石灰石还要大,这是因为生成的浆液循环泵,其脱硫效率略有下降,但连续运行了将草酸钙沉淀后,草酸的电离平衡-直向右移动 ,从而近2 h,脱硫效率仍然维持在95%以上。使溶液的pH值下降更快。如果采用草酸为添加3.4脱硫添加剂的经济分析剂,其电离出的H'会抑制SO2的吸收,从而导致如果不使用脱硫添加剂，人口烟气中SO2的体SO2脱硫效率的下降,这在相关文献中已经有所报积分数为0.4%~0.8%时,4台浆液循环泵全部启道'1。而添加了脱硫添加剂的石灰石溶液则不同,用，每年所需电费约为600万元。加人脱硫添加剂表1脱硫添加剂添加前、后化学分析结果%浆液中各成分的质量分数中国煤化工量分数工况c-CaCO3CaSO3YHCNMHG含水率添加剂加人前0.31592.750.1378. 962.112.9添加剂加入后0. 24571.3387.321.632.6第6期苏军划,等:脱硫添加剂对湿法脱硫系统的影响●69●100(3)初次添加脱硫添加剂后脱硫效率提高,在减少2台浆液循环泵情况下,仍能保持9S%以上的脱硫效率,节约了电厂能耗。(4)脱硫添加剂能使Cl减少.CaCO3利用率提停运!正常运行台浆液高石膏纯度提高。富70循环泵循环聚.参考文献:[1]曹宏伟,董芃烟气脱硫添加剂的研究现状[J].节能技505102030405060708090术,2003.21(2):10-12.tmin[2]杨磊，卢啸风. WFGD工艺典型脱硫添加剂应用探讨團2脱硫添加剂对脱硫效率的影响[J].电站系统工程,2007 ,23(3):4-7.后,受负荷、煤质、脱硫效率以及药剂的影响,可停运[3]胡金榜,胡玲玲,段振亚,等湿法烟气脱硫添加剂研究一两台浆液循环泵,每年可节约电费约200万元(不进展[J].化学工业与工程,2005 ,22(6) :456 -460.包括增压风机节约的电费)。脱硫添加剂首次添加[4]韩玉霞,王乃光,刘启旺.添加剂在石灰石烟气脱硫工艺2t,以后每天添加75 kg,按3万元/t计算,每年用于中的应用与分析[J].内蒙古环境保护, 2005,17(3):44 -46.购买脱硫添加剂的成本仅为88万元，因此,每年节[5]袁#,庞旭薛勇.湿法烟气脱硫添加剂的试验研究[J]. .省运行费用112万元(由此减少的排污费不包括江苏环境科技,2007 ,20(2):27 -30.在内)。[6]苏晓艳.火电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统优化运行的4结论策略改进[D].杭州:浙江大学,2009.[7]GB/T 5484- 2000,石膏 化学分析方法[S].(1)石灰石活性测试都要经过3个阶段:第1(编辑:刘芳)阶段,pH值急速下降阶段,即CaCO,刚开始溶解阶段;第2阶段, pH值平缓下降阶段,即CaCO,溶出作者简介:速率大于H*离解速率阶段;第3阶段, pH值快速沈煜晖(1974-) .男,内蒙古临河人,高级工程师,从事下降阶段,即H*过量阶段。电厂脱硫工艺方面的研究工作( E mail: shenyh@ chec. com.(2)草酸不适合做脱硫添加剂。cn)。(上接第64页)部溢流到泵壳内,观察泵壳疏水洁净度控制冲洗效2)在往循环泵电动机腔内连续注水前,必须果,直至泵壳冲洗干净) ,方可将电动机腔内冷却水将连续注水管冲洗干净,在打开电动机冷却水入口排尽,清洗循环泵循环滤网,再对循环泵电动机腔进一次阀和二次阀前，需要将连续注水管道与电动机行第2次注水。之间的滤网内注满洁净除盐水,防止因循环泵电动3结论机腔内冷却水倒流而导致泵壳内污水流人循环泵电动机腔内。浙能嘉兴电厂'7 锅炉循环泵在酸洗过程中,循3)在启动炉水循环泵之前，尽量在循环泵泵环泵电动机冷却水被污染,导致循环泵电动机循环壳内储存--定量的洁净除盐水,预防循环泵启动时滤网被杂物堵住,阻碍了电动机冷却水循环,降低了因泵壳内压力瞬间增大导致泵壳内炉水倒流到电动冷却效率,最终导致循环泵电动机因超温而跳闸。机腔内而降低电动机腔内的洁净度。在炉水循环泵通过采取适当措施,有效预防了循环泵电动机冷却运行期间,连续注水系统管道内的压力必须大于泵运水的污染,保证了浙能嘉兴电厂7锅炉循环泵在锅行所产生的相对压力与泵壳所承受的静压力之和。炉酸洗期间长期、稳定运行。(3)考虑到锅炉酸洗过程中循环泵壳内存在大(编辑;白银雷)量杂质,如果在更换循环泵电动机冷却水时先将电中国煤化工动机腔内冷却水排放掉，泵壳内杂质也因泵壳内疏作者MYHCNMHG.水倒流到电动机腔内,污染了电动机腔内部。因此，徐国泉(1982-) ,男,浙江湖州人,工程师,从事火力发要在泵壳内疏水排尽之前用洁净的除盐水将泵壳冲电厂锅炉安装技术管理方面的工作( E-mail: xuguquansping洗干净(通过连续注水将洁净的除盐水经循环泵轴@ 163. com)。