白泥在2×420 t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用研究

楊青山，廖永進(jìn)

(1.廣州宇陽(yáng)電力科技有限公司，廣東廣州 510600; 2.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州 510600)

白泥在2×420 t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用研究

楊青山1，廖永進(jìn)2

(1.廣州宇陽(yáng)電力科技有限公司，廣東廣州 510600; 2.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州 510600)

對(duì)白泥在某熱電公司2×420t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白泥脫硫能力優(yōu)于石灰石，且其能夠提高系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性?；瘜W(xué)分析結(jié)果表明，白泥中CaCO3含量低于石灰石，但堿性、MgO含量、Cl－含量均和活性高于石灰石;白泥供漿石膏的含水率和Cl－含量高于石灰石供漿石膏，二者在顏色和微觀結(jié)構(gòu)上也有一定差異，其他化學(xué)成分相差不大，但通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行條件能夠?qū)崿F(xiàn)降低石膏含水率和Cl－含量的目的。雖然選用白泥作為脫硫劑會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，但從脫硫能力和經(jīng)濟(jì)效益上看，其明顯優(yōu)于石灰石。

白泥;煙氣脫硫;應(yīng)用;研究

煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization，F(xiàn)GD)是目前燃煤電廠控制SO2排放的主要措施。其中石灰石—石膏濕法煙氣脫硫是世界各國(guó)應(yīng)用最多和最成熟的工藝，脫硫效率可達(dá)95%以上［1］。從運(yùn)行成本來(lái)看，石灰石的費(fèi)用是石灰石—石膏濕法脫硫的主要成本。根據(jù)對(duì)廣東省13個(gè)已投運(yùn)的石灰石—石膏濕法脫硫工程的調(diào)查，平均各工程每年的脫硫劑費(fèi)用超過(guò)1300萬(wàn)元，約占脫硫裝置總成本費(fèi)用的17%［2］。因此，選用費(fèi)用更低的脫硫劑對(duì)降低脫硫裝置的運(yùn)行成本具有重要意義。

白泥是純堿廠采用氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣的俗稱，其成分以CaCO3為主。由于其產(chǎn)生量大，又具有較強(qiáng)的堿性，如能將其作為脫硫劑，既可以達(dá)到以廢治廢的目的，又能夠大幅地降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用［3］。本文通過(guò)對(duì)白泥在某熱電公司2×420t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用研究，考察了白泥對(duì)系統(tǒng)脫硫能力的影響，分析了白泥與石灰石及相應(yīng)脫硫產(chǎn)物——石膏的差異，評(píng)價(jià)了應(yīng)用白泥后對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響。

1 白泥應(yīng)用試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

試驗(yàn)電廠為2臺(tái)420t/h燃煤鍋爐，脫硫裝置采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝，兩爐一塔配置，設(shè)計(jì)原煙氣SO2含量為2840 mg/m3(干基，6%O2)，設(shè)計(jì)脫硫效率大于95%。

白泥漿液在堿廠制備好后直接輸送到試驗(yàn)電廠的石灰石供漿箱內(nèi)，再通過(guò)石灰石供漿泵送入吸收塔。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，除白泥漿液的制備方法外，白泥漿液的供應(yīng)方式、脫硫裝置的煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和公用系統(tǒng)的運(yùn)行等和原石灰石脫硫完全相同，試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行168h。

1.2 試驗(yàn)初期

圖1是白泥供漿前后2臺(tái)鍋爐的蒸汽流量和原煙氣SO2含量變化曲線，圖2是相應(yīng)的脫硫效率和吸收塔漿液pH值變化曲線。

圖1 白泥供漿前后鍋爐蒸汽流量和原煙氣SO2含量趨勢(shì)

圖2 白泥供漿前后脫硫效率和吸收塔漿液pH值趨勢(shì)

從圖1可以看出，白泥供漿前后，2臺(tái)鍋爐的蒸汽流量都比較穩(wěn)定(420t/h左右)，原煙氣中SO2含量不斷升高(由1350mg/m3升至2100mg/m3)。從圖2可以看出，隨著白泥漿液的加入，吸收塔漿液的pH值開(kāi)始快速上升，脫硫效率也相應(yīng)提高。當(dāng)pH值上升至5.6左右時(shí)，1號(hào)脫硫效率達(dá)95%，2號(hào)脫硫效率達(dá)94%。

1.3 pH值調(diào)整試驗(yàn)

為了考察漿液pH值對(duì)脫硫效率的影響，試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了pH值調(diào)整試驗(yàn)(見(jiàn)表1)。

表1 漿液pH值對(duì)脫硫效率的影響

從表1可知，系統(tǒng)脫硫效率隨漿液pH值的降低而緩慢降低。當(dāng)漿液pH值為5.8時(shí)，1號(hào)脫硫效率達(dá)到了98%以上，2號(hào)脫硫效率達(dá)到96%左右;而當(dāng)漿液pH值降至4.4時(shí)，1、2號(hào)脫硫效率仍能保持在90%以上，說(shuō)明白泥漿液能夠?qū)崿F(xiàn)在較寬pH范圍內(nèi)維持較高的脫硫效率。

1.4 停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵試驗(yàn)

為進(jìn)一步考察白泥的脫硫能力，在鍋爐蒸汽流量和原煙氣SO2含量比較穩(wěn)定的情況下，試驗(yàn)期間停運(yùn)了1臺(tái)循環(huán)泵(A循環(huán)泵)，停運(yùn)前后吸收塔漿液pH值和脫硫效率變化見(jiàn)圖3。

圖3 停運(yùn)循環(huán)泵前后脫硫效率與漿液pH值趨勢(shì)

從圖3可以看出，停運(yùn)漿液循環(huán)泵前后，1號(hào)脫硫效率分別為98.2%和95.6%，2號(hào)脫硫效率分別為96.1%和93.8%。此后，緩慢降低漿液pH值，當(dāng)漿液pH值降至5.5時(shí)，1號(hào)脫硫效率為94.0%，2號(hào)脫硫效率為92.3%。

2 化學(xué)分析結(jié)果

2.1 白泥與石灰石漿液分析

石灰石漿液和白泥漿液分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 白泥漿液和石灰石漿液對(duì)比分析

從表2可以看出，白泥漿液的pH值明顯高于石灰石漿液，主要是因?yàn)榘啄酀{液中具有反應(yīng)活性的MgO含量高于石灰石漿液。而白泥中含有一定量的2H2O·CaSO4等其它物質(zhì)，使其CaCO3含量少于石灰石。此外，白泥漿液中Cl－含量也高于石灰石漿液。通過(guò)對(duì)比活性試驗(yàn)結(jié)果［3］可以看出，白泥漿液活性明顯高于石灰石漿液。

2.2 石膏分析結(jié)果

白泥供漿和石灰石供漿所得干燥后石膏的化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表3。從石膏的掃描電鏡可以看出，二者在顏色和微觀結(jié)構(gòu)上均有一定差別:白泥供漿石膏的顏色呈白色，且以片柱狀結(jié)構(gòu)居多;而石灰石供漿石膏呈黃色，微觀結(jié)構(gòu)多為顆粒狀。從表3可以看出，除白泥供漿石膏的含水率和Cl－含量較高外，其他成分與石灰石供漿石膏比較接近。主要原因可能與白泥的粒徑及結(jié)構(gòu)有關(guān)，相應(yīng)的影響了石膏晶體的粒徑和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而造成皮帶機(jī)的脫水效果下降，使石膏的含水率較高，而含水率的增加又導(dǎo)致石膏中Cl－含量的增加。

表3 白泥供漿和石灰石供漿石膏對(duì)比分析 %

3 白泥對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響及評(píng)價(jià)

3.1 白泥對(duì)脫硫能力的影響

從上述白泥應(yīng)用試驗(yàn)中可以看出，白泥的脫硫效果十分理想，不僅可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在較寬pH值范圍內(nèi)運(yùn)行的靈活性，也可以通過(guò)在適合條件下停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵來(lái)提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 白泥對(duì)石膏的影響

由于白泥中含有一定量的CaSO4，會(huì)增加系統(tǒng)的石膏產(chǎn)量，故應(yīng)用白泥時(shí)要考慮系統(tǒng)的脫水能力能否滿足要求。白泥供漿石膏的成分和石灰石供漿石膏的成分相差不大，雖然其含水率明顯高于石灰石供漿石膏，但通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行條件(如調(diào)整吸收塔漿液密度、增加脫水皮帶長(zhǎng)度、增大脫水系統(tǒng)真空度等)，能夠降低白泥供漿石膏中的水分。

3.3 白泥對(duì)供漿系統(tǒng)的影響

試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，白泥漿液密度應(yīng)在1130kg/m3左右，白泥漿液密度高于1150kg/m3時(shí)易造成攪拌器、輸送泵的燒損和輸送管道的堵塞。白泥的純度和漿液密度一般低于石灰石的，需增大供漿量約40%，應(yīng)考慮對(duì)供漿泵和管道進(jìn)行改造。

3.4 白泥對(duì)廢水系統(tǒng)的影響

由于白泥中含有一定量的Cl－，而脫硫系統(tǒng)需控制Cl－在一定范圍，因此，應(yīng)增加系統(tǒng)的廢水排量。按白泥漿液中Cl－含量6g/L，2臺(tái)機(jī)組白泥耗量30m3/h計(jì)，會(huì)帶入Cl－約180kg，若按廢水的Cl－為10g/L計(jì)，則增加廢水量為18t/h。

3.5 白泥對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響

應(yīng)用白泥作為脫硫劑會(huì)增加投資費(fèi)用，如對(duì)供漿、脫水、廢水系統(tǒng)等進(jìn)行改造的費(fèi)用;減少脫硫劑的費(fèi)用;減少系統(tǒng)的電耗;增加系統(tǒng)的水耗。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)白泥在2×420t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)表明，白泥脫硫能力優(yōu)于石灰石，且其能夠提高系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

(2)化學(xué)分析結(jié)果表明，白泥中CaCO3含量低于石灰石，而MgO含量高于石灰石，使白泥堿性較高;白泥中Cl－含量較高，其活性也明顯優(yōu)于石灰石;除含水率和Cl－含量較高、顏色不同、微觀結(jié)構(gòu)有一定差異外，白泥供漿和石灰石供漿所得石膏成分相差不大，但通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行條件能夠?qū)崿F(xiàn)降低石膏含水率和Cl－含量的目的。

(3)應(yīng)用白泥作為脫硫劑會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，但從脫硫能力和經(jīng)濟(jì)效益上看，其明顯優(yōu)于石灰石。

［1］梁坤，孫燕青.石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)問(wèn)題及脫硫效率探討［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010，36(3):95－96.

［2］廖永進(jìn).火電廠煙氣脫硫裝置成本費(fèi)用的研究［J］.電力建設(shè)，2007，28(4):82－86.

［3］王雨嘉，廖永進(jìn).“白泥”的活性分析及在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.廣東電力，2011，24(3):26－37.

Application research of white mud in 2×420 t/h coal－fired boiler FGD system

The white mud was applied in 2×420t/h coal－fired boiler flue gas desulphurization(FGD)system，the study found that desulfurization capacity of white mud was better than limestone，and it can improve the flexibility and economy.The chemical analysis showed that the content of CaCO3in white mud was lower than in limestone，but its alkalescency，the content of MgO，the content of Cl－and the activity were higher than limestone.The contents of water and Cl－in the gypsum from white mud slurry were higher than the gypsum from limestone slurry，and there were some differences in their color and microstructure，but the other chemical ingredients were similar.However，the contents of water and Cl－in gypsum can be reduced by optimizing the operating conditions.Although some impact on desulfurization system will be brought when applying white mud as the desulfurization sorbent，it is better than limestone from view of desulfurization capacity and economy.

white mud;flue gas desulfurization;application;research

X701.3

B

1674－8069(2012)02－032－03

2011-12-08;

2012-02-27

楊青山(1983-)，男，黑龍江佳木斯人，碩士，助理工程師，長(zhǎng)期從事火電廠煙氣脫硫、脫硝試驗(yàn)及調(diào)試工作。E－mail: yangqingshan123@163.com