劉　昆

(中國(guó)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(yè)化應(yīng)用

脫硫增效劑在煙氣濕法脫硫中的應(yīng)用

劉昆

(中國(guó)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(yán)格的國(guó)家SO2排放標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部脫硫裝置進(jìn)行了脫硫增效劑的添加試驗(yàn)。對(duì)脫硫增效劑添加前后的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析表明：添加脫硫增效劑后，在正常運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，不僅能優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，使鈣硫比顯著降低，并且通過(guò)調(diào)停一臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，降低了系統(tǒng)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(jīng)濟(jì)效益能耗降低

由于我國(guó)SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，煙氣脫硫設(shè)備已經(jīng)成為燃煤電站必須具備的配套設(shè)施，其中80%以上采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)。但由于石灰石本身的性質(zhì)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(wèn)題。為了更好地提高煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫性能，使其能適應(yīng)更多種含硫煤，降低系統(tǒng)能量損耗，通過(guò)在原有的濕法脫硫技術(shù)中加入合適的濕法脫硫增效劑的手段，達(dá)到提高脫硫效率的目的。中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海石化)熱電部機(jī)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(duì)應(yīng)1#、2#、3#、4#脫硫裝置，5#A和5#B鍋爐、6#鍋爐分別對(duì)應(yīng)5#、6#脫硫裝置。 6套裝置均設(shè)置單獨(dú)的吸收塔和煙氣系統(tǒng)，設(shè)計(jì)脫硫效率為95%。濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在吸收塔內(nèi)反應(yīng)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(huán)泵電耗高等問(wèn)題，尤其是當(dāng)煤質(zhì)含硫量不穩(wěn)定時(shí)，脫硫系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，為了保證排放指標(biāo)合格，機(jī)組被迫減負(fù)荷運(yùn)行。為了提高脫硫系統(tǒng)的整體適應(yīng)能力以及安全運(yùn)行，并更好地進(jìn)行節(jié)能減排，對(duì)脫硫增效劑在1#脫硫裝置進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)研究。

1　脫硫增效劑

脫硫過(guò)程中，石灰石與SO2的反應(yīng)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(wèn)題，將會(huì)對(duì)整個(gè)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(yán)重影響了液態(tài)中SO2的傳質(zhì)。脫硫增效劑一方面是針對(duì)CaCO3表面物性的活性劑和催化劑，用于減弱和消除雙膜效應(yīng)，改善固液界面的濕潤(rùn)性，提高界面?zhèn)髻|(zhì)效率，促進(jìn)SO2的吸收；另一方面，在脫硫裝置入口硫含量超出設(shè)計(jì)值的狀況下，原有的氧化系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)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(diǎn)：

(1)突出的pH緩沖能力。綜合考慮在生產(chǎn)運(yùn)行中脫硫效率、石灰石利用率、石膏生產(chǎn)及設(shè)備的結(jié)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(guò)添加增效劑可以明顯改善化學(xué)反應(yīng)與傳質(zhì)過(guò)程，促進(jìn)CaCO3的溶解，提高吸收劑的活性，緩沖漿液的pH，加速SO2的化學(xué)吸收，從而提高脫硫劑的利用率；降低吸收劑的pH，同時(shí)達(dá)到降低運(yùn)行費(fèi)用和減緩漿液系統(tǒng)的結(jié)垢速率，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和石膏產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

(2)具有較強(qiáng)的三相因子傳質(zhì)作用。增強(qiáng)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(jìn)對(duì)SO2氣體的吸收。

(3)具有很好的催化氧化作用?？梢詮浹a(bǔ)氧化程度不足的問(wèn)題，促進(jìn)濕法脫硫中間產(chǎn)物——亞硫酸鹽的氧化，減少系統(tǒng)結(jié)垢和吸收塔漿液中毒。

2　試驗(yàn)情況

在機(jī)組滿負(fù)荷(100 MW)運(yùn)行條件下，在煤種含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%，入口SO2質(zhì)量濃度為1 100～1 600 mg/m3工況下進(jìn)行了為期9 d的試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將脫硫增效劑溶解在吸收塔區(qū)集水坑中，通過(guò)排水坑泵輸送到吸收塔內(nèi)。首次使用時(shí)，頭兩天進(jìn)行一次性的沖擊投加，按吸收塔體積計(jì)算增效劑使用量為650 kg，后面試驗(yàn)期間添加脫硫增效劑150 kg/d。試驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù)，考察增效劑投加對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響，期間根據(jù)系統(tǒng)工況對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化。

2.1試驗(yàn)結(jié)果及分析

2016年3月16—24日試驗(yàn)情況及結(jié)果如圖1～3所示。

圖1　1#脫硫裝置添加增效劑試驗(yàn)前后脫硫效率

由圖1可知：在添加脫硫增效劑后，鍋爐負(fù)荷保持穩(wěn)定，脫硫進(jìn)口SO2質(zhì)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(yàn)前平均脫硫效率94.72%上升到97.86%，提高了3.14%，完全達(dá)到了預(yù)期效果，表明脫硫增效劑有效促進(jìn)了還原劑與SO2的反應(yīng)。加入適量的增效劑后，在正常運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，脫硫效率得到提高，可以進(jìn)行調(diào)整，停一臺(tái)漿液循環(huán)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(fù)荷保持穩(wěn)定，脫硫系統(tǒng)進(jìn)口SO2質(zhì)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(zhì)量濃度明顯降低，出口SO2平均質(zhì)量濃度從試驗(yàn)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(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)pH影響不大，并且有效降低了脫硫系統(tǒng)出口SO2質(zhì)量濃度，增大了脫硫系統(tǒng)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)范圍，避免超標(biāo)情況發(fā)生。

圖3　1#脫硫裝置添加增效劑試驗(yàn)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(fù)荷保持穩(wěn)定，脫硫系統(tǒng)進(jìn)口SO2質(zhì)量濃度稍高于加藥前情況下，石灰石漿液平均耗量從試驗(yàn)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(shuō)明了增效劑提高了石灰石反應(yīng)活性，提高了脫硫反應(yīng)速度，達(dá)到了降低成本。

2.2經(jīng)濟(jì)性分析

2.2.1節(jié)電收益

添加增效劑后，可以停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，按每月停運(yùn)744 h計(jì)算，停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵(43 A)每1 h節(jié)電：43×8.8=378 kWh，每天節(jié)電約9 082 kWh，按發(fā)電成本0.45元/ kWh計(jì)算，則每天節(jié)約電的成本為4 087元，每月可節(jié)約電費(fèi)12.26萬(wàn)元。

2.2.2節(jié)約石灰石粉收益

脫硫煙氣中SO2質(zhì)量濃度在目前條件下，石灰石粉消耗可節(jié)約0.08 t/h，石灰石粉的成本估算為190元/t(20 km內(nèi)運(yùn)輸距離)合計(jì)：0.08×24×30×190=1.09萬(wàn)元，即每月可節(jié)約1.09萬(wàn)元。

2.2.3新增發(fā)電量收益

停一臺(tái)漿液循環(huán)泵后，整個(gè)煙氣脫硫系統(tǒng)壓差下降250 Pa，相當(dāng)于可以增加鍋爐主蒸汽流量約20 t/h。機(jī)組負(fù)荷提高，按試驗(yàn)期間運(yùn)行實(shí)績(jī)可多發(fā)電5 MW負(fù)荷，等于每1 h多發(fā)電5 000 kWh左右，全月則新增發(fā)電量收益為36 萬(wàn)元。

2.2.4節(jié)水收益

停一臺(tái)漿液循環(huán)泵后，每 1 h大約可節(jié)省2 t工藝水，按照0.96 元/t的價(jià)格計(jì)算，全月收益為0.14萬(wàn)元。

2.2.5脫硫增效劑費(fèi)用

1#脫硫裝置每月共投運(yùn)增效劑5.6 t，則脫硫費(fèi)用為5.6×2.7 =15.12萬(wàn)元。脫硫增效劑按2.7 萬(wàn)元/t計(jì)算，因此總收益12.26+1.09+36+0.14-15.12=34.37萬(wàn)元/月。

3　結(jié)語(yǔ)

1#脫硫裝置通過(guò)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(fù)荷下，入口SO2質(zhì)量濃度低于1 500 mg/m3，可以長(zhǎng)期停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，吸收塔煙氣阻力降低，降低了鍋爐引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，廠用電率可降低0.1%～0.2%，并且滿足目前環(huán)保執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。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(yè)贏得更大經(jīng)濟(jì)效率，達(dá)到節(jié)能減排目的。

生產(chǎn)運(yùn)行的安全性方面，通過(guò)添加脫硫增效劑，可以提高脫硫系統(tǒng)裕量，使系統(tǒng)適應(yīng)緩沖能力更強(qiáng)，當(dāng)其他條件(如煤質(zhì)含硫量、石灰石供漿、鍋爐負(fù)荷等)存在波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)依然可以高效、穩(wěn)定運(yùn)行，提高了運(yùn)行的操作靈活性，確保了脫硫裝置安全運(yùn)行，保證了排放指標(biāo)排放正常。另外脫硫增效劑具有減少系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的作用，系統(tǒng)在添加脫硫增效劑后，在一定程度上能夠改善或緩解系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢、磨損等問(wèn)題，延長(zhǎng)系統(tǒng)及其設(shè)備使用壽命。

綜上所述，面對(duì)日益嚴(yán)格大氣排放指標(biāo)，脫硫增效劑具有較大的使用推廣價(jià)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(yè)于中南大學(xué)熱能動(dòng)力學(xué)院，工程師，從事脫硫生產(chǎn)管理工作。

1674-1099(2016)04-0043-03

X701.3

A