脫硫添加劑在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司 吳偉

脫硫添加劑在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司 吳偉

石灰石-石膏濕法脫硫的反應(yīng)速率取決于四個速率控制步驟，即SO2吸收、HSO3-的氧化、石灰石的溶解和石膏的結(jié)晶。其中HSO3-氧化和石膏結(jié)晶已為人們所認(rèn)識，強(qiáng)制氧化也廣泛應(yīng)用于脫硫工藝，因此，強(qiáng)化SO2吸收速率和石灰石溶解速率就成為了研究重點。

脫硫添加劑；脫硫效率；廠用電率；吸收反應(yīng)；經(jīng)濟(jì)性

0 引言

沁北電廠為了創(chuàng)建節(jié)約環(huán)保型企業(yè)，充分發(fā)掘生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的可行性，通過使用脫硫添加劑來提高脫硫效率和降低脫硫系統(tǒng)廠用電率。沁北電廠#6脫硫系統(tǒng)自2013年8月14日開始使用某公司提供的脫硫添加劑，#2脫硫系統(tǒng)自2013年10月11日開始使用某公司提供的脫硫添加劑，#3脫硫系統(tǒng)自2013年9月12日開始使用某公司提供的脫硫添加劑,在生產(chǎn)應(yīng)用過程中實現(xiàn)了環(huán)保指標(biāo)和廠用電指標(biāo)的明顯好轉(zhuǎn)，達(dá)到了使用目的。

1 作用機(jī)理

脫硫添加劑的作用，主要體現(xiàn)在幾個方面：首先，提高二氧化硫氣液傳質(zhì)速率，強(qiáng)化二氧化硫的吸收。在煙氣上升段，煙氣中的SO2與噴淋下來的吸收劑漿液霧滴逆向接觸傳質(zhì)。在氣液界面處添加劑能夠結(jié)合SO2溶解產(chǎn)生的大量H+離子，使H+離子從液膜傳遞到液相主體，漿液pH也不會因SO2的溶解而下降過快，氣相阻力減小，促進(jìn)SO2吸收。其次，在固液界面處，添加劑能提供有利于CaCO3溶解的酸性環(huán)境，減小液相阻力，提高石灰石的溶解速率，促進(jìn)石灰石的消溶。再次，添加劑中的活性成份可以提高石灰石的表面活性，增加石灰石的分散性，減少設(shè)備的結(jié)垢堵塞。由以上分析可知，添加劑的存在既可以促進(jìn)石灰石的溶解，提高吸收劑的利用率，從而減少其用量，還能強(qiáng)化H+離子的傳遞，緩沖吸收液的pH，抑制SO2溶解而導(dǎo)致的氣—液界面上酸度的降低，加速SO2的吸收提高脫硫效率。此外，脫硫添加劑具有分散作用，可以增強(qiáng)石灰石的表面活性，增加石灰石的分散性，降低其沉降速度，增大有效傳質(zhì)面積，促進(jìn)石灰石的溶解，減少設(shè)備的結(jié)垢堵塞。添加劑的主要成份有：復(fù)合硫質(zhì)催化劑、CP活化劑、含羧基類鹽等。

2 脫硫添加劑能夠解決的問題

◆ 設(shè)計工況下：節(jié)約能耗。保證脫硫效率的前提下，可關(guān)閉部分漿液循環(huán)泵，提高備用系數(shù)，降低FGD系統(tǒng)廠用電率，節(jié)省運行費用。

表一 #6機(jī)組使用脫硫添加劑前后的數(shù)據(jù)變化情況

月度柱形圖示如下：

◆ 燃煤含硫量超過設(shè)計工況下：提高FGD脫硫率。

◆ 增加石灰石反應(yīng)活性，提高石灰石利用率，減少結(jié)垢堵塞。

◆ 增加FGD系統(tǒng)運行靈活性和穩(wěn)定性。

◆ 可以解決燃煤煤質(zhì)變化大，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，脫硫效率不達(dá)標(biāo)等問題。

3 使用脫硫添加劑對脫硫效率的影響

根據(jù)廠家的數(shù)據(jù)，沁北電廠首次在#6吸收塔添加2噸脫硫添加劑，#2、3吸收塔添加1.5噸脫硫添加劑，以后每天添加500kg～700kg，添加后在同樣工況情況下脫硫效率明顯提高，根據(jù)煤質(zhì)硫份不同脫硫效率提高3～5%。在機(jī)組高負(fù)荷下可以停運一臺漿液循環(huán)泵，再低負(fù)荷（后夜）可以只運行兩臺吸收塔漿液循環(huán)泵，這在沒有使用之前是不能實現(xiàn)的。特別是#6機(jī)組使用前低負(fù)荷因6A吸收塔攪拌器故障必須運行3臺吸收塔漿液循環(huán)泵才能滿足排放要求，原因為6A吸收塔攪拌器在6A吸收塔漿液循環(huán)泵旁，停運6A吸收塔漿液循環(huán)泵會造成漿液沉積堵塞入口造成該泵無法啟動，6A、6D吸收塔漿液循環(huán)泵在同一6kV段上而不能組合運行，而只運行6A、6C吸收塔漿液循環(huán)泵無法滿足脫硫效率要求，自從使用脫硫添加劑后現(xiàn)在在低負(fù)荷只需要6A、6C吸收塔漿液循環(huán)泵即可滿足脫硫各項指標(biāo)要求，節(jié)能效果顯而易見。

表二 #2機(jī)組使用脫硫添加劑前后的數(shù)據(jù)變化情況

月度柱形圖示如下：

4 使用脫硫添加劑對脫硫廠用電率的影響

通過使用脫硫添加劑并優(yōu)化運行方式，各臺機(jī)組脫硫廠用電率大幅下降，具體情況見下表。

從上述表格可以看出自從#6脫硫系統(tǒng)自2013年8月14日開始使用脫硫添加劑在機(jī)組燃煤硫份變化不大的情況下，8月份開始#6脫硫系統(tǒng)的廠用電率大幅下降。

從表可以看出在#6脫硫系統(tǒng)在機(jī)組負(fù)荷率并不太高、但機(jī)組硫份偏高的情況下9月份脫硫系統(tǒng)廠用電率明顯較為穩(wěn)定且持續(xù)下降，單日最高廠用電率最高為0.7981%，最低為0.588%。更為理想的是進(jìn)入9月份以來#5機(jī)組停機(jī)，D磨機(jī)開始檢修、D真空泵因公用6KV段檢修未運行，因此公用系統(tǒng)也運行的是6機(jī)組側(cè)負(fù)荷（E磨機(jī)、E真空泵），廠用電率下降是全面的反映了#6機(jī)組脫硫系統(tǒng)廠用電率的情況。2013年9月～12月#6脫硫系統(tǒng)平均廠用電率為0.68%，較使用前降低幅度為0.15～0.20%。

#2脫硫系統(tǒng)較為特殊由于系統(tǒng)運行時間長且沒有經(jīng)過增容改造在使用脫硫添加劑前的一段時間內(nèi)脫硫效率只能維持在85～87%之間，自從使用脫硫添加劑后脫硫效率在設(shè)計范圍內(nèi)能夠維持在90～92%之間，滿足了環(huán)保的要求，意義明顯，由于是吸收塔漿液循環(huán)泵的全部運行因此廠用電量降幅不太明顯。

從表可以看出在#3脫硫系統(tǒng)使用脫硫添加劑后的9～12月份機(jī)組發(fā)電量與4～7月份機(jī)組發(fā)電量相當(dāng)，但機(jī)組硫份偏差不大的情況下#3脫硫系統(tǒng)廠用電率明顯較為穩(wěn)定且持續(xù)的下降，其中4～7月份機(jī)組平均脫硫廠用電率為1.85%，9～12月份機(jī)組平均脫硫廠用電率為1.64%，下降約0.21%。

表三 #3在機(jī)組使用脫硫添加劑前后的數(shù)據(jù)變化情況

月度柱形圖示如下：

5 結(jié)論

在沁北電廠#2、3、6脫硫系統(tǒng)使用脫硫添加劑能夠明顯提高脫硫效率，通過合理控制運行方式可以大幅降低脫硫系統(tǒng)廠用電率，經(jīng)測算至少降低0.15～0.20%。實際上如果吸收塔攪拌器運行正常和脫硫廢水處理系統(tǒng)的情況下脫硫系統(tǒng)廠用電率還有下降的空間。

6 經(jīng)濟(jì)性分析

使用脫硫添加劑后主要從兩個方面得到經(jīng)濟(jì)性回報，一方面為節(jié)約了廠用電用于上網(wǎng)獲得了電費，另一方面提高了脫硫系統(tǒng)對煤種的適應(yīng)能力提高了合格率減少了脫硫電價扣款。其中后一項將在回收電費中得以體現(xiàn)，前一項可以通過現(xiàn)有進(jìn)行數(shù)據(jù)估算。

2013年#2、3、6脫硫系統(tǒng)總計消耗脫硫添加劑166噸，消耗原材料成本為500萬元，期間#2、3、6機(jī)組共發(fā)電465651.4萬kWh，按照平均降低廠用電率為0.18%進(jìn)行測算，脫硫共節(jié)約廠用電約838.17252萬kWh，電價按照0.4472元（含脫硫、脫硝電價），共增加電費收入約375萬元，總計成本增加約125萬元。

從表面看使用脫硫添加劑增加了一部分生產(chǎn)成本，直接的數(shù)字為每月增加成本15萬/臺機(jī)組左右，但考慮脫硫電價回收率的提高，設(shè)備磨損費用的減少特別是吸收塔漿液循環(huán)泵的維護(hù)費用減少，成本是否增加在今后的使用過程中將隨著數(shù)據(jù)的完善而逐漸明朗。