关键词 :脱硫系统 ;脱硫增效剂 ;脱硫效率 ;电耗 ;脱硫石膏 ;脱硫废水 1.1 脱硫系统 某厂1#、2#机组烟气采用石灰石—石膏湿法装置脱硫,为1炉1塔方式。每个脱硫塔配置5台浆液循环泵,扬程大小顺序为 :2>1>3>4>5。 1.2 脱硫增效剂 脱硫增效剂具有表面活性和催化氧化性能,具体作用为 : (1)促进SO2的直接反应,加速CaCO3的溶解,促进SO32-到SO42-的氧化,强化CaSO4·H2O的沉淀。 (2)降低液气比,减少钙硫比,减少水分的蒸发。 (3) 当烟气入口SO2浓度增加,高于设计值时,吸收塔反应池内pH值降低,需要更大的Ca/S比时,在吸收塔反应池容积不需扩大的情况下,CaCO3能够快速溶解,增加钙离子浓度,保持浆液pH值在正常范围,对pH值有一定的缓冲作用。 (4)延长工作段浆液的运行时间,减少配浆次数,可使设备结垢明显减少,垢层变薄,停机后用水冲洗,垢层容易脱落。 脱硫增效剂采用脱硫区地坑加入方式,根据添加浓度计算首次添加量,并根据损失量定期进行补充(脱硫增效剂本身无反应损失,只通过石膏附着水、脱硫废水和烟气中浆液滴损失)。 根据相关资料,当入口二氧化硫浓度在2500~4000mg/m3时,脱硫增效剂添加的浓度经验值范围为400~800mg/L。本次研究,1#机组增效剂添加浓度为800mg/L,2#机组在1#机组试验基础上,添加浓度调整为600mg/L。 3.1 研究方法 (1)在等同条件下(机组负荷和原烟气SO2浓度稳定,保持浆液循环泵运行方式不变,维持浆液pH稳定),比较脱硫系统使用增效剂前后的脱硫效率。 (2)对脱硫系统使用增效剂前后的浆液循环泵电耗进行比较。 电耗计算 : W=1.732UIcosθt (1) 式中 :W——浆液循环泵每小时电耗(kWh);U——线电压(kV);I——线电流(A);cosθ—— 功率因数,取值0.9 ;t——浆液循环泵运行时间(h)。 (3) 对脱硫系统使用增效剂前后的脱硫石膏和脱硫废水进行检测,并进行对比分析。 3.2 脱硫增效剂对脱硫效率的影响 首次添加增效剂后,保持机组负荷、原烟气SO2浓度不变,浆液循环泵运行方式不变,维持吸收塔浆液pH稳定,对脱硫效率进行研究。发现,脱硫增效剂在添加后能够提高脱硫效率(见图1),在30 min内能够达到最佳效果并保持稳定。
图1 脱硫效率-时间函数关系示意图
3.3 脱硫增效剂的节能降耗效果
1#、2#机组在恒定的高负荷下,对浆液循环泵使用增效剂前后的电耗进行了统计。发现 :在原烟气SO2浓度基本一致,达到一致的脱硫效率,并保证脱硫出口SO2浓度达标(<35 mg/m3)的前提下,相比于添加前,增效剂的使用能够优化浆液循环泵运行组合,从而降低
电耗。
试验统计结果如表1和图2、图3所示。
表1 1#、2#机组使用增效剂前后电耗对比一览表 /kWh
图2 1#机组增效剂使用节电效果图
图3 2#机组增效剂使用节电效果图
由表1可以看出 :1#机组使用增效剂后,机组在500 MW和550 MW运行时,每小时可分别节电718.43 kWh和545.08 kWh,节电比例分别为25.33%和19.92% ;2#机组使用增效剂后,机组在500 MW、550 MW和600 MW运行时,每小时可分别节电973.04 kWh、1 063.7 kWh和672.81 kWh,节电比例分别为26.40%、28.05%和18.12%。由图2和图3更能直观地看出,1#、2#机组使用增效剂后的节电效果。
3.4 脱硫增效剂对脱硫石膏的影响
对增效剂使用前后的脱硫石膏均进行了多次采样检测,并进行了均值统计,具体如表2所示。
表2 脱硫增效剂使用前后脱硫石膏检测统计表
由表2可以看出,脱硫增效剂的添加对副产物石膏的品质没有不利影响。并且,脱硫增效剂的使用,使得脱硫石膏碳酸盐含量明显降低,附着水含量降低,二水硫酸钙含量升高,提升了脱硫石膏品质。相关试验研究也发现了这一点,并进行了研究,发现增效剂的使用有
利于充分利用石灰石,使得系统中原来一些活性不好的CaCO3得到溶解,并且有利于脱硫石膏晶粒的增长,有利于脱水。由检测结果还可以看出,脱硫石膏中半水亚硫酸酸钙含量有所降低。相关试验研究也得出了这一结果,认为脱硫增效剂的添加能够提高脱硫石膏氧化效果,因此能够缓解GGH及除雾器堵塞情况。有研究文献、文献对此进行了分析,认为添加剂里有金属氧化物,能够将CaSO3加速氧化为CaSO4,同时也能将烟气中的单质Hg氧化为Hg2+,以HgCl2形式停留在石膏中,认为增效剂的添加使用,不会增加吸收塔浆液Cl-浓度,因此不会增加系统腐蚀。
3.5 脱硫增效剂对脱硫废水的影响
对2#机组使用增效剂前后的脱硫废水均进行了多次采样检测,并进行了均值统计,结果如表3所示。
表3 2#机组脱硫增效剂使用前后脱硫废水检测统计结果
由表3可以看出,相比于增效剂添加前,脱硫增效剂的添加增大了脱硫废水的COD值,而对脱硫废水其他检测值没有影响。相关研究也提到了这一点,指出有机酸类脱硫增效剂的添加,会导致废水的化学耗氧量超标,而其余排放指标合格,应对方法是 :对处理后的脱硫废水回收至煤场作为煤场喷淋水使用,化学耗氧量超标的脱硫废水未对环境造成影响。
在保证脱硫出口SO2浓度达标的前提下,相比于添加前,脱硫增效剂的应用,能够提高脱硫效率,从而能优化浆液循环泵运行方式,节约电能。脱硫增效剂的添加能够提高脱硫石膏品质,对脱硫石膏无其他不利影响,对脱硫废水的不利影响仅限于增加了浊度。不同的脱硫装置和原烟气浓度,根据不同的添加剂,需要的最经济用量也不会相同,有相关资料建议最经济浓度为800 mg/L,本研究针对某电厂1#、2#机组(脱硫配置相同)及所用增效剂,验证了较为经济的添加浓度(600mg/L),并发现还有降低的空间。
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