脱硫添加剂

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脱硫增效剂 lanxu-601

脱硫增效剂 lanxu-601

脱硫增效剂 lanxu-601

脱硫增效剂简介

技术背景

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高,吸收剂来源丰富,价格低廉,副产品可利用等特点而被广泛采用,成为目前燃煤电厂烟气脱硫应用最广泛的方法。由于石灰石本身的性质及工艺限制,石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺也存在着能耗、效率等等问题。针对以上情况,我们开发了脱硫增效剂,用于优化脱硫过程,提高FGD系统的脱硫性能,使其能适应各种含硫量的煤种,降低系统能量损耗,给电厂带来良好的经济和社会效益。

脱硫增效剂的主要成份

脱硫增效剂主要成份有:CaCO3表面活化剂、反应催化剂、化学隧道形成剂。

表面活化剂:改变固液界面湿润性,提高界面传质效率;

反应催化剂:降低反应能,提高反应速度;

化学隧道形成剂:形成CaCO3的微球内部化学隧道,将反应从平面推向立体,进一步提高吸收剂利用效率和加快反应速度。

脱硫增效剂原理

在脱硫过程中,石灰石与硫的反应速度受控于CaCO3的溶解速度,CaCO3在水中的溶解度较小,克服或改善CaCO3在水中的溶解问题,将会对整个脱硫工艺有较大的改善提高。由于CaCO3在水中的溶解度较小,在吸收塔中大量的CaCO3是以微小颗粒状存在的,经研究发现,在这些微球表面,存在着双膜效应,严重影响了液体中硫的传质,采用针对CaCO3表面物性的活性剂和催化剂来减弱和消除双膜效应,同时配合化学隧道形成剂来渗透进入CaCO3的微球表面遍布的微孔和裂纹,制造无数的从微球体表面到内部的隧道,使得液体中硫的传质从这些微孔和裂纹顺利引入,大大加快了石灰石与硫的反应速度。


电镜照片:CaCO3 微颗粒形状 


电镜照片:CaCO3 表面的固液界面

脱硫增效剂的应用效果

1、脱硫添加剂对石灰石活性的影响

为了研究脱硫添加剂对石灰石活性的影响作用,特进行了使用脱硫添加剂和未使用脱硫添加剂的石灰石活性对比试验,试验采用电力行业标准DL/T 943-2005《烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定》的测试方法。试验在热工院石灰石活性试验台上进行。未使用脱硫添加剂时石灰石样品的半消溶时间为32.3min,加入脱硫添加剂后石灰石样品的半消溶时间为14.9min,缩短石灰石的半消溶时间约54%,石灰石活性得以大幅提升。

由上图可以得出石灰石样品在pH5.50,温度为50℃时的溶解速率如表1所示。

1 石灰石溶解速率对比表

工况

无添加剂

加入脱硫添加剂后

石灰石溶解20%所需时间(分钟)

4.2

3.2

石灰石溶解30%所需时间(分钟)

8.7

6.6

石灰石溶解40%所需时间(分钟)

17.1

10.5

石灰石溶解50%所需时间(分钟)

32.3

14.9

石灰石溶解60%所需时间(分钟)

56.4

20.6

石灰石溶解70%所需时间(分钟)

94.0

28.6

石灰石溶解80%所需时间(分钟)

/

42.3

 

2、脱硫添加剂的使用方法

脱硫添加剂加入方法:可在浆液循环回路的任意位置加入,根据电厂实际情况提出具体方案。

建议建立脱硫添加剂本底浓度时从吸收塔地坑加入,脱硫添加剂经过地坑搅拌器搅拌溶解均匀后通过地坑泵直接打入吸收塔内;

由于各厂脱硫系统各不相同,燃用煤种硫份含量不同,添加量需根据实际情况进行相应的调整。

后续添加量仅考虑出石膏带水、脱硫废水排放、烟气携带水等步骤的损失和自身的衰减情况作酌量补充。

3、使用脱硫添加剂对脱硫运行的要求

使用脱硫添加剂前需要将吸收塔浆液品质调整到正常的范围,吸收塔浆液pH值控制在5.0~5.8之间,吸收塔浆液密度控制在1120~1180kg/m3之间,因使用脱硫添加剂可以适应超出设计SO2浓度约20%~30%,因此对供浆系统和石膏排出系统出力不足的脱硫装置,为了保持吸收塔浆液pH值和密度能够维持在正常的运行范围内,需考虑对吸收塔供浆和石膏排出系统进行必要的增容改造。

脱硫添加剂对脱硫设备的安全性评价

脱硫添加剂在纯水中基本呈中性。其溶解度很高,能在吸收塔浆液中瞬间溶解,对吸收塔浆液的pH扰动很小。添加剂溶解到吸收塔浆液中以后,大幅提高了石灰石的活性,提高了氧化空气利用率,从而达到保证脱硫效率的前提下可以降低液气比降低脱硫运行成本的目的,并在实际煤质超出设计值约30%的情况下达到环保要求的排放标准。为了检验脱硫添加剂对脱硫设备的安全性影响,西安热工研究院有限公司在实验室进行了衬胶和鳞片等材质的挂片进行了高浓度脱硫添加剂溶液环境中的浸泡试验(浸泡溶液环境是脱硫添加剂浓度约10001000050000ppm,水浴温度约为50℃),浸泡8个月未发现上述挂片有任何腐蚀、老化或脱落现象。因脱硫添加剂在吸收塔中的本底浓度不高于2000ppm,其含量远远低于浸泡试验的添加剂浓度,因此在实际应用中对脱硫后续设备的安全运行无任何不利影响。挂片浸泡前后照片如下:


2 10001000050000ppm添加剂溶液中进行浸泡试验的鳞片和衬胶挂片照片

3 浸泡8月后的衬胶挂片照片


4 浸泡8月后的鳞片挂片照片

在液相环境中,脱硫添加剂不沉淀不挥发,在吸收塔浆液中促进石灰石的溶解和氧化效果。脱硫设备中能够直接接触到脱硫添加剂的部分主要有:吸收塔内壁、石膏浆液循环泵叶轮及管道、石膏排出泵、吸收塔地坑内壁、地坑泵、吸收塔浆液搅拌器、除雾器、净烟道内壁以及烟囱内壁等。在添加剂的高浓度浸泡试验中可以看出,对高于实际运行添加剂浓度约50倍的添加剂溶液中浸泡8月的衬胶和鳞片无任何腐蚀或脱落现象,在实际的浆液环境中,低浓度的添加剂溶液对吸收塔内壁的衬胶或玻璃鳞片无任何腐蚀作用。

4、从某电厂使用脱硫添加剂3月后的停机检查可以看出,GGH和除雾器的堵塞现象得到很大的改善,吸收塔内壁、净烟道内壁以及烟囱内壁没有点蚀的情况出现。脱硫系统运行维护情况良好。

脱硫添加剂不燃不爆,对人体无毒无害,储存于阴暗干燥场所,有效期保存期达18个月。在搬运或其他途径皮肤直接接触添加剂时,用清水洗净即可,对人体皮肤没有任何影响,因脱硫添加剂呈粉末状易飞扬,在人工添加时需佩戴专业的防护面罩,避免粉末因扬尘进入呼吸道对人体造成的伤害。

提高脱硫效率

添加脱硫增效剂在一般情况下可提高烟气脱硫效率10%左右,这对一直达不到设计脱硫效率的机组是一种很好的解决办法。

减少浆液循环强度

在不降低脱硫效率的同时,添加脱硫增效剂后可降低浆液循环强度四分之一到三分之一,降低系统的液气比,显著降低脱硫系统能耗,并能减少烟气带出水滴对减轻后级设备的结垢堵塞有一定好处。

适应广泛的煤种

可以适应高硫份的燃煤,当燃煤含硫量超过设计工况时,通过添加脱硫增效剂,使系统能适应燃用高硫煤的运行工况,从而降低发电成本。

脱硫增效剂的使用方法

脱硫增效剂加入方法

可在浆液循环回路的任意位置加入,根据电厂实际情况提出具体方案。 推荐: 首次加入系统从浆液返回管处直接加入吸收塔内;后期补充投加时可在地坑中加入。

脱硫增效剂的用量

一般首次加入量为500-1000PPMPPM,百万分之一),由于各厂脱硫系统各不相同,燃用煤种硫份含量不同,添加量需根据实际情况调整。由于本产品的原理是催化增效,在脱硫反应中并不消耗,产生的损耗基本是浆液水分流失造成的,后续添加量仅考虑出石膏带水等步骤的损失和自身的衰减情况作酌量补充。

脱硫增效剂的用量由两部分组成:一是首次用量,二是补充用量。

首次用量即指在系统中首次使用或者是相隔较长时间再次使用,系统内基本不再含有增效剂的成分时的添加量,建议的添加量为1000PPM,具体的范围一般在500-1000PPM之间调整(也就是千分之零点五至千分之一之间)。一般把浆液池的体积当作总体积来计算,例如:一个600MW机组的脱硫塔浆液池直径为16m,浆液位高12m,它的体积为:

82×3.14×12=2411 m3

1000PPM计算,首次添加量为:

2411×1000/1000=2.411(吨)

补充量每天在投加100-150kg


脱硫增效剂660MW机组应用情况表

 

平均脱硫

效率

最高脱硫

效率

最低脱硫

效率

平均负荷(MW

加药前

91.17%

93.01%

90.07%

485.81

加药、停1台泵

93.34%

94.52%

91.48%

468.32

 

 

 

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