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燃煤電廠煙氣脫硫系統中脫硫添加劑的運用探究

   日期:2019-08-30     來源:電力設備    瀏覽:11    

  近日國家發改委、環境保護部、國家能源局進一步發文《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》,隨著《燃煤電廠大氣污染物排放》新標準的施行,要求在2020年前對燃煤機組全面實施超低排放,許多早期的燃煤電廠建設的煙氣脫硫設施已不能滿足新的環保標準的排放要求。另外,燃煤電廠脫硫過程耗電率大,系統操作的脫硫率較低,節能降耗也是值得關注的問題。還有脫硫設備長期運行的磨損等,使脫硫系統超負荷運行,導致脫硫效率嚴重下降,使得嚴重影響機組出口煙氣二氧化硫排放。脫硫添加劑現場應用測試和實驗室測試,測試燃煤脫硫添加劑的不同適應性來提高脫硫裝置的性能,降低脫硫系統的能耗性能,保證燃煤電廠煙氣脫硫裝置保持長時間安全可靠穩定運行。

  1、引言

  石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應用最廣泛及時、技術最成熟的SO2脫除技術。約占已安裝FGD機組容量的90%、該工藝具有技術成熟、脫硫效率高,運行可靠性高,吸收劑利用率高,能適應大容量機組和高濃度SO2煙氣條件,吸收劑價廉易得,鈣硫比(CA/S)低,副產品綜合利用等特點,但目前我國石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行過程一個常見的問題是存儲能源少,消耗大,使得運行成本增加,燃煤的含硫量適應能力差,后續吸收塔設備插頭污染現象嚴重,設備磨損增加了燃煤電廠的不穩定性,許多機器測試燃煤的含硫量超出設計,在很長一段時間導致脫硫系統操作不正常。隨著日益嚴格的環保排放標準的實施,使得很多脫硫劑燃煤電廠被迫開始于著重關注工作的創新能力。脫硫裝置重建的增容耗資巨大,改造施工周期需3到4個月,給燃煤電廠帶來前所未有的經濟和環保壓力。在沒有原始創新的脫硫設備容量的前提下,煙氣脫硫系統中應用添加劑來提高脫硫效率,將成為脫硫行業一個方便的和有效的解決方法。

  2、脫硫添加劑的原理

  2.1脫硫添加劑主要由表面活性劑,復雜的多元酸,反應催化劑,示蹤劑等組成。活化劑的作用主要改變固液界面潤濕性,降低固相,液相之間的液膜阻力和提高界面傳質效率;溶劑使用能夠加快溶解石灰石;復合多元酸吸收塔漿為液體環境提供一個緩沖,加快傳質氣膜和液膜之間反應程,提高反應速度,反應催化劑是增加空氣中的氧利用率,促進氧化反應;示蹤劑本身并不參與和反應,主要用于跟蹤監測添加脫硫吸收塔漿液的濃度。

  2.2 由于石灰石在水中的溶解度越小,吸收大量的存在于小,顆粒石灰石附著在這些微球表面,有一個更大的氣膜和液膜的雙膜阻力,嚴重的影響傳質液體,表面活性劑的使用使得石灰石復雜多酸削弱還有消除雙膜效應,同時在助溶劑的作用下加速石灰石的溶解速度,從而極大地提高脫硫系統反應速率。

  2.3含硫量超過脫硫劑入口的設計價值,原來一些氧化作用不能滿足實際工作的條件需要。氧化、脫硫加成反應催化劑可以顯著提高空氣中的氧氣。提高天然氣中利用氧氣的效率,改善氧化的影響。脫硫反應過程中,添加劑起著類似的催化劑作用,增加了石灰粉,有利于減少石灰石反應粉的消耗,沒有任何負面影響。石灰石反應速度慢是由石灰石的溶解速率控制,因為在水里的溶解度小,克服或改善要求石灰石的溶解在水里脫硫過程的主要問題,將有更大的提高。因此,脫硫添加劑協同原理主要基于石灰石粘貼濕法脫硫過程的反應機理,提高脫硫反應速率,縮短接觸時間的煙氣,石灰石的活性和空氣中氧氣的利用率。添加劑使得石灰石溶解加速,增加石灰石的活性,提高使用效率,氧化空氣高脫硫石膏質量,減少系統Ca/S比值和改善石灰石利用效率,防止設備結垢和堵塞,減少磨損pH緩沖波動,使其能夠適應含硫量必須超出設計范圍,減少系統的能量損失和帶來良好的發電廠經濟和社會效益。

  3、脫硫添加劑的作用

  在煙氣系統在,采用脫硫添加劑對煙氣脫硫裝置有以下幾方面的作用:

  (1)減少脫硫系統漿液PH值的波動,可以起到緩沖劑作用。

  (2)增強洗滌能力,提高脫硫效率。

  (3)增強CaCo3的反應活性,提高吸收劑的利用率。

  (4)防止漿液結垢和堵塞,提高系統可靠性和穩定性。

  (5)相同條件下,可降低液氣比,實現系統節能降耗。

  4、硫添加劑使用的注意事項

  4.1保脫硫吸收塔添加劑的有效濃度。

  脫硫系統的脫硫添加劑是否可以高脫硫效率決定在吸收塔添加劑濃度方面,添加劑的吸收塔濃度通常保持在0.6g/L,。為了平衡脫硫吸收塔劑濃度和成本,電廠在脫硫添加劑方面做了很多討論和試驗數據

  (1)通過吸收塔水量損失添加劑的理論失損失計算。

  (2)盡量回收添加劑液體從吸收塔排出來的。液體的吸收塔放電可分為石膏攜帶水,石膏濾液和旋流器溢流液水平。其中,石膏帶水點沒有辦法回收;石膏濾液制漿作為系統的多余一部分,存儲在石膏濾液桶,根據每個吸收排漿量的比例,一級吸收塔的石膏濾液桶回到廢水箱;根據每天吸收漿實驗室廢水箱應該返回水的比例,確保吸收塔吸收酸性不溶物不超標的情況下,可以返回吸收塔的廢水池,減少添加劑的損失。

  (3)根據脫硫吸收塔脫硫效率的變化是不確定的,不時地在吸收添加劑,彌補因為計算原因導致添加劑不足。

  (4)根據吸收塔入口SO2濃度和鍋爐負荷調整脫硫添加劑的濃度。

  (5)脫硫添加劑添加量及時補充,而且每個時間選擇吸收劑泥漿添加到低密度并且停止等離子體運行,這可以有效地減少添加劑的損失。

  (6)對于共用一套制漿系統的吸收塔脫水系統,建議使用相同品牌的脫硫添加劑,避免添加劑不同的組件減少添加劑的有效性。

  4.2確保脫硫系統使用的石灰石質量。

  石灰石的品質對硫系統的正常運行非常重要,直接影響脫硫系統設計和可靠運行,硫添加劑可以更好地發揮性能,達到脫硫能力強和減少能源消耗控制效果。根據脫硫系統多年來設計和運行經驗積累,總體包括以下幾個方面的要求:

  4.2.1石灰石純度的要求:通常石灰石CaCo3的質量百分含量應高于90%,含量太低則會由于雜質較多給運行帶來一些問題,造成吸收劑耗量和運輸費用增加,石膏純度下降。

  4.2.2石灰石細度的要求:石灰石顆粒越細,各種相關反應速率就越高,脫硫效率及石灰石利用率就高,同時副產品脫硫石膏中石灰石含量低,將有利于提高石膏品質。

  4.2.3石灰石硬度的要求:石灰石越硬,磨成相同細度所需能耗就越大。也即硬度較低石灰石越易磨成細粒徑石灰石粉末。

  4.2.4石灰石活性的要求:石灰石活性越高,脫硫反應速率越快,脫硫效率越高,吸收劑利用率也高,多數電廠在選擇脫硫吸收劑時往往忽略了該因素,部分電廠盡管運行時Ca/S高,但脫硫效率不理想。

  5、結語

  當前中國引進的煙氣脫硫技術更先進,脫硫效率設計值率高,可以達到95%以上,然而國內燃料市場變量。當燃煤含硫量超過設計煤種時,為確保脫硫系統的正常運行,在同一時間燃煤含硫量的設計值降低脫硫系統能耗,脫硫添加劑的使用不失為一種有效解決問題的方法。

 
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