燃煤电厂烟气脱硫系统中脱硫添加剂的运用探究陶勇

燃煤电厂烟气脱硫系统中脱硫添加剂的运用探究陶勇

陶勇

（湛江电力有限公司）

摘要：日前国家发展改革委、环境保护部、国家能源局进一步发文《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，随着《燃煤电厂大气污染物排放》新标准的施行，要求在2020年前对运行燃煤机组全面实施超低排放，许多早期的燃煤电厂建设的烟气脱硫设施已不能满足新的环保标准的排放要求。另外燃煤电厂脱硫过程耗电率大，系统操作的脱硫率较低，节能降耗也是值得关注的问题。还有脱硫设备长期运行的磨损等，使得脱硫系统长时间超负荷运行，导致脱硫效率严重下降，严重影响机组出口烟气二氧化硫的排放。脱硫添加剂现场应用测试和实验室测试，测试燃煤脱硫添加剂的不同适应性来提高脱硫装置的性能，降低脱硫系统的能耗性能，保证燃煤电厂烟气脱硫装置可保持长时间安全可靠稳定运行。

关键词：超低排放添加剂效果比较

1引言

石灰石-石膏湿法（简称“FGD”）烟气脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛、技术最为成熟的SO2脱除技术，约占已安装FGD燃煤机组容量的90%、该脱硫工艺具有技术成熟、脱硫效率高、运行可靠性高，吸收剂利用率高，能适应大容量燃煤机组和高浓度SO2烟气条件，吸收剂价廉易得，钙硫比（Ca/S）低（一般小于1.03）、副产品综合利用等特点。但目前我国石灰石湿法烟气脱硫装置运行过程一个常见的问题是存储能源少，消耗大，使得运行成本增加，燃煤的含硫量适应能力较差，后续吸收塔设备插头污染现象严重，设备磨损增加了燃煤电厂的不稳定性，许多测试燃煤的含硫量超出设计，在很长一段时间导致脱硫系统操作不正常。随着日益严格的环保排放标准的实施，使得很多脱硫剂燃煤电厂被迫开始于着重关注工作的创新能力。脱硫装置重建的增容耗资巨大，改造施工周期长约需3至4个月，给燃煤电厂带来前所未有的经济和环保压力。在没有原始创新的脱硫设备容量的前提下，烟气脱硫系统中应用添加剂来提高脱硫效率，将成为脱硫行业一个方便的和有效的解决方法。

2脱硫添加剂的原理

2.1脱硫添加剂主要由表面活性剂，复杂的多元酸，反应催化剂，示踪剂等组成。活化剂的作用主要通过改变固液界面润湿性，降低固相液相之间的液膜阻力和提高界面传质效率；溶剂使用能够加快溶解石灰石；复合多元酸吸收塔浆为液体环境提供一个缓冲，加快传质气膜和液膜之间反应程提高反应速度，反应催化剂是增加空气中的氧利用率，促进氧化反应；示踪剂本身并不参与和反应，主要用于跟踪监测添加脱硫吸收塔浆液的浓度。

2.2由于石灰石在水中的溶解度很小，大量小颗粒石灰石附着在这些石灰石表面，有一个更大的气膜和液膜的双膜阻力，严重的影响传质液体，表面活性剂的使用使得石灰石复杂多酸削弱还有消除双膜效应，同时在助溶剂的作用下加速石灰石的溶解速度，从而极大地提高脱硫系统反应速率。

2.3当含硫量超过脱硫剂入口的设计价值时候，原来一些氧化作用不能满足实际工作的条件需要。氧化、脱硫加成反应催化剂可以显著提高空气中的氧气。提高天然气中利用氧气的效率，改善氧化的影响。脱硫反应过程中，添加剂起着类似的催化剂作用，增加了石灰粉，有利于减少石灰石反应粉的消耗，没有任何负面影响。石灰石反应速度慢是由石灰石的溶解速率控制，因为在水里的溶解度小，克服或改善要求石灰石的溶解在水里脱硫过程的主要问题，将有更大的提高。因此，脱硫添加剂协同原理主要基于石灰石粘贴湿法脱硫过程的反应机理，提高脱硫反应速率，缩短接触时间的烟气，石灰石的活性和空气中氧气的利用率。添加剂使得石灰石溶解加速，增加石灰石的活性，提高使用效率，氧化空气高脱硫石膏质量，减少系统Ca/S比值和改善石灰石利用效率，防止设备结垢和堵塞，减少磨损pH缓冲波动，使其含硫量能够超出设计范围，减少系统的能量损失和带来良好的发电厂经济和社会效益。

3脱硫添加剂的作用

在燃煤电厂脱硫烟气系统中，采用脱硫添加剂对烟气脱硫装置要有以下几方面的作用：

（1）减少脱硫系统浆液PH值的波动，可以起到缓冲剂作用。

（2）增强洗涤能力，提高脱硫效率。

（3）增强CaCo3的反应活性，提高吸收剂的利用率。

（4）防止浆液结垢和堵塞，提高系统可靠性和稳定性。

（5）相同条件下，可降低液气比，实现系统节能降耗。

4硫添加剂使用的注意事项

4.1保证脱硫吸收塔添加剂的有效浓度。

脱硫系统的脱硫添加剂是否可以高脱硫效率决定在吸收塔添加剂浓度方面，添加剂的吸收塔浓度通常保持在0.6g/L，。为了平衡脱硫吸收塔剂浓度和成本，电厂在脱硫添加剂方面做了很多讨论和试验数据：

（1）通过吸收塔水量损失添加剂的理论失损失计算。

（2）尽量回收添加剂液体从吸收塔排出来的。液体的吸收塔放电可分为石膏携带水，石膏滤液和旋流器溢流液水平。其中，石膏带水点没有办法回收；石膏滤液制浆作为系统的多余一部分，存储在石膏滤液桶，根据每个吸收排浆量的比例，一级吸收塔的石膏滤液水回到废水箱；根据每天吸收浆实验室废水箱应该返回水的比例，确保吸收塔吸收酸性不溶物在不超标的情况下，可以返回吸收塔的废水池，减少添加剂的损失。

（3）根据脱硫吸收塔脱硫效率的变化是不确定的，不时地在吸收添加剂，弥补因为计算原因导致添加剂不足。

（4）根据吸收塔入口SO2浓度和锅炉负荷调整脱硫添加剂的浓度。

（5）脱硫添加剂添加量及时补充，而且每个时间选择吸收剂浆液添加到低密度并且停止等离子体运行，这可以有效地减少添加剂的损失。

（6）对于共用一套制浆系统的吸收塔脱水系统，建议使用相同品牌的脱硫添加剂，避免添加剂不同的组件减少添加剂的有效性。

4.2确保脱硫烟气系统使用的石灰石质量。

石灰石的品质对硫系统的正常运行非常重要，可直接影响脱硫系统设计和可靠运行，硫添加剂可以更好地发挥性能，达到脱硫能力强和减少能源消耗控制效果。根据脱硫系统多年来设计和运行经验积累，总体主要包括以下几个方面的要求：

4.2.1石灰石纯度的要求：通常石灰石（CaCo3）的质量百分含量应高于90%，含量太低则会由于杂质较多给运行带来一些问题，造成吸收剂耗量和运输费用增加，石膏纯度下降。

4.2.2石灰石细度的要求：石灰石颗粒越细，各种相关反应速率就越高，脱硫效率及石灰石利用率就高，同时副产品脱硫石膏中石灰石含量低，将有利于提高石膏品质。

4.2.3石灰石硬度的要求：石灰石越硬，磨成相同细度所需能耗就越大。也即硬度较低石灰石越易磨成细粒径石灰石粉末。

4.2.4石灰石活性的要求：石灰石活性越高，脱硫反应速率越快，脱硫效率越高，吸收剂利用率也高，多数电厂在选择脱硫吸收剂时往往忽略了该因素，部分电厂尽管运行时Ca/S较高，但脱硫效率不理想。

4.2.5酸不溶性物的要求：为了尽可能保护设备，酸不溶性物浓度应保持低于10%，然而有些电厂脱硫系统装置成功地采用了惰性物质超过浓度10%的石灰石，但多数是采用抛弃法工艺。如必须采用纯度较低的石灰石，那么提高石灰石的研磨细度，在其他条件不变的情况下，需要提高石灰石的浓度增大脱硫效率，降低惰性物质的磨损性。

5结语

当前中国引进的烟气脱硫技术更先进更成熟，脱硫效率设计值率高，可以达到95%以上，然而国内燃料市场变量。当燃煤含硫量超过设计煤种时，为确保脱硫系统的正常运行，在同一时间燃煤含硫量的设计值降低脱硫系统能耗，脱硫添加剂的使用不失为一种有效解决问题的方法。

参考文献：

[1]刘盛余，张启云，肖文德.湿法烟气脱硫中有机酸添加剂对石灰石的促溶作用[[J].华东理工大学学报（自然科学版），2005.31（5）：557-562.

[2]中国电力企业联合会.DL/T943，《烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定》[S].北京：中华人民共和国国家改革和发展委员会，2005.

[3]中华人民共和国化学工业部.GB/T15057.2《化工用石灰石中氧化钙和氧化镁含的测定》

[4]北京：国家技术监督局，1994.

[5]湿法烟气脱硫设计及设备选型手册/薛建明等编著—北京：中国电力出版社.2011.6