火電廠專用脫硫添加劑技術(shù)方案研究與設(shè)計

單曉敬（山西魯能河曲發(fā)電有限公司，山西 忻州 036500）

火電廠專用脫硫添加劑技術(shù)方案研究與設(shè)計

單曉敬（山西魯能河曲發(fā)電有限公司，山西 忻州 036500）

中國環(huán)保部在2014年頒布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中有關(guān)脫硫的相關(guān)規(guī)定與之前頒布的標(biāo)準(zhǔn)相比，不管是從減排力度還是完成時間周期限制上都有明顯的提高，并且明確規(guī)定了2016年1月1日起開始執(zhí)行。為了滿足國家相關(guān)規(guī)定，根據(jù)山西魯能河曲發(fā)電有限公司一期現(xiàn)場情況及機(jī)組現(xiàn)狀，通過可行研究報告對各個專業(yè)改造方案對比，本次超低排放改造在脫硫改造方面主要是采用：風(fēng)機(jī)校核+脫硫+煙囪防腐的改造方案，另外還要使用脫硫添加劑。由于河曲電廠一期機(jī)組原有GGH的漏風(fēng)很大，無法滿足脫硫后SO2超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，故需將原有GGH拆除。在拆除GGH后進(jìn)行煙囪防腐改造，整體阻力增加較小，加大增壓風(fēng)機(jī)壓力來滿足超低排放改造的需要。

山西河曲發(fā)電廠現(xiàn)有4r600 MW機(jī)組，脫硫系統(tǒng)均為石灰石濕法煙氣脫硫。日用煤量為24000噸，設(shè)計燃煤含硫量1.97%，實(shí)際燃煤含硫量平均為1.0%。設(shè)計脫硫效率95%，目前運(yùn)行平均脫硫效率為96.4%左右。脫硫塔SO2入口濃度2200 mg/Nm3，出口SO2平均排放濃度為80 mg/Nm3。漿液高度9米，溢流管塔內(nèi)高度12.1米，塔底儲漿池容積1368 m3，漿液密度控制范圍1180～1230 kg/m3。單臺脫硫塔漿液循環(huán)泵4臺，功率分別為：500/560/560/630KW，三臺漿液循環(huán)泵運(yùn)行，一臺漿液循環(huán)泵停運(yùn)。

1 脫硫添加劑

1.1 脫硫添加劑的原理和特點(diǎn)

1.1.1 脫硫添加劑的原理

改變脫硫塔內(nèi)漿液的離子平衡，強(qiáng)化脫硫過程，同時產(chǎn)品中的金屬離子對脫硫反應(yīng)有催化作用；緩沖塔內(nèi)漿液的pH值，強(qiáng)化煙氣中二氧化硫的溶解過程，同時低pH值能加速吸收劑的溶解。

1.1.2 脫硫添加劑的特點(diǎn)

（1）可關(guān)閉部分泵降低所需液氣比，降低脫硫塔動力損耗。

（2）作為晶體調(diào)節(jié)劑，改善固體沉降及處置特性。

（3）增加了運(yùn)行的靈活性。

（4）降低石灰石的消耗，提高石灰石利用率。

（5）易于氧化亞硫酸鹽，減少氧化風(fēng)機(jī)功耗。

（6）降低系統(tǒng)對石灰石類型和粒度的敏感度同時減少結(jié)垢。

（7）在自動控制回路中pH值的響應(yīng)特性更好。

（8）對SO2排放濃度的控制范圍更大。

1.2 脫硫添加劑的主要作用

脫硫添加劑的作用主要體現(xiàn)在幾個方面：

（1）提高二氧化硫氣液傳質(zhì)速率，強(qiáng)化二氧化硫的吸收。在氣液界面處增效劑能夠結(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。

（2）脫硫添加劑可以提高石灰石在液相中的溶解度，強(qiáng)化石灰石溶解。在固液界面處，增效劑能提供有利于碳酸鈣溶解的酸性環(huán)境，減小液相阻力，促進(jìn)石灰石的溶解。

（3）脫硫添加劑中的活性成份可以提高SO2活性，加快SO32-離子與Ca2+的反應(yīng)速度，同時也能加速SO32-離子氧化成SO42-離子，以便加速生成CaSO4·2H2O并加速沉淀。

（4）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。

1.3 使用脫硫添加劑注意事項

（1）脫硫添加劑添加前應(yīng)保持脫硫塔內(nèi)石灰石漿液的pH值在5.2-5.8，才能保持高效率的脫硫。

（2）山西河曲發(fā)電廠運(yùn)行工作人員核查相關(guān)儀表顯示準(zhǔn)確，在實(shí)驗前對CEMS進(jìn)行標(biāo)定。

（3）脫硫添加劑加入后，地坑內(nèi)含有脫硫添加劑的漿液要連續(xù)抽吸循環(huán)，以防地坑內(nèi)的脫硫添加劑的抽吸不干凈，影響脫硫添加劑的效果。

（4）脫硫添加劑加入后，脫硫石膏脫水系統(tǒng)的溢流液打入脫硫塔內(nèi)，抽入脫硫塔循環(huán)利用，以防脫硫添加劑經(jīng)脫硫廢液外排，造成浪費(fèi)。

（5）石灰石純度大于90%，維持正常供漿量，保持脫水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（6）操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴橡膠手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。避免產(chǎn)生粉塵。避免與氧化劑、還原劑、堿類接觸。搬運(yùn)時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。

（7）儲存注意：儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。應(yīng)與氧化劑、還原劑、堿類分開存放，切忌混儲。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。儲區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。

1.4 脫硫添加劑性能說明

（1）脫硫添加劑產(chǎn)品保證無毒、無腐蝕、無異味、無二次污染、不爆、不燃等性能，不引起脫硫塔漿液變質(zhì)或活性下降。

（2）脫硫添加劑產(chǎn)品不含有氯元素的添加物（除鹽水溶解后化驗氯離子濃度）。同時，增效劑產(chǎn)品PH值不影響系統(tǒng)PH值調(diào)節(jié)性能。

（3）脫硫添加劑連續(xù)使用時不影響石膏品質(zhì)，石膏含水率不會超標(biāo)、石膏顏色不會出現(xiàn)差異。

2 技術(shù)方案設(shè)計

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)

本技術(shù)方案參照國家技術(shù)監(jiān)督局、國家環(huán)保局的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文件，并參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)資料。具體如下：

《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗收實(shí)驗規(guī)范》DL/ T998-2006

《濕法煙氣脫硫工藝性能檢測技術(shù)規(guī)范》DL/T 986-2005

《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）中國環(huán)境科學(xué)出版社

《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）中國環(huán)境科學(xué)出版社

《水質(zhì)氯化物的測定硝酸銀滴定法》GB11896-89

《入爐煤和入爐煤粉樣品的采樣方法》DL/T567.2-95

《煤中全硫的測定方法》GB/T214-1996

脫硫添加劑生產(chǎn)廠家提供的相關(guān)技術(shù)資料

2.2 添加步驟與要求

（1）脫硫添加劑的添加次數(shù)和數(shù)量由廠家指導(dǎo)添加。

（2）添加前，山西河曲發(fā)電廠運(yùn)行人員記錄脫硫塔原、凈煙氣參數(shù)SO2濃度、補(bǔ)漿量，pH值，脫硫效率，以上參數(shù)每小時抄錄一次，連續(xù)抄錄（3天）72小時。

（3）添加前，山西河曲發(fā)電廠需對石灰石漿液和石膏進(jìn)行分析化驗。

（4）將脫硫塔內(nèi)的漿液放出部分至塔區(qū)地坑內(nèi)，攪拌器連續(xù)運(yùn)行。

（5）首次在吸收塔地坑內(nèi)加入820公斤脫硫添加劑，攪拌后啟動地坑泵抽入吸收塔內(nèi)。以后每天投加一次，每天投加82公斤左右的脫硫添加劑。

（6）脫硫添加劑加入后要維持系統(tǒng)正常供漿量，pH值保持在5.2～5.8之間。

（7）添加后，山西河曲發(fā)電廠可根據(jù)需要每日取漿液和石膏樣化驗。

（8）脫硫塔漿液脫水后，濾液水用于制漿系統(tǒng)，減少增效劑流失。

（9）實(shí)驗時間為3天，從投加脫硫添加劑開始計時，遇采集數(shù)據(jù)異常等特殊情況，經(jīng)雙方協(xié)商可適當(dāng)延長。

（10）實(shí)驗結(jié)束，雙方對實(shí)驗前、后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，共同編寫實(shí)驗報告，并簽字蓋章。

2.3 主要參數(shù)的控制

2.3.1 漿液pH值

pH值越高，脫硫效率越高，但pH值過高，會使CaCO3過剩率增加，既不經(jīng)濟(jì)又影響石膏的純度。一般pH值選擇在5.2～5.8為宜。

pH值＜5.2時，全開吸收塔補(bǔ)漿電動門和調(diào)門補(bǔ)漿，5.8時停止補(bǔ)漿。為防止?jié){液在調(diào)門附近產(chǎn)生淤積補(bǔ)漿調(diào)節(jié)門應(yīng)保持100%開。

2.3.2 漿液密度

密度太低沒有母晶體會導(dǎo)致沉淀出現(xiàn)，過高會造成管道堵塞及泵磨損腐蝕、旋流器振動等，會影響漿液循環(huán)泵和擾動泵正常運(yùn)行，密度控制在1080～1250 kg/m3左右。密度大于1250kg/m3時，啟動石膏排出泵排石膏；小于1080 kg/m3時停止排石膏。濾液水經(jīng)濾液水泵補(bǔ)充進(jìn)吸收塔。若旋流子處溢流，應(yīng)將石膏排出泵再將循環(huán)門開啟一部分。密度上升比較快時，應(yīng)檢查吸收塔液位是否過低、補(bǔ)漿時間是否過長、石膏排出泵出力、密度計是否應(yīng)該沖洗等。

2.3.3 液位控制

液位過高會造成溢流，增大氧化風(fēng)機(jī)電流；過低會降低氧化反應(yīng)空間，同時塔內(nèi)泡沫較多，易造成循環(huán)泵腐蝕。應(yīng)留足事故處理余量，如漿液循環(huán)泵的啟停及啟前、停后的沖洗都會對液位產(chǎn)生較大的影響。

2.3.4 補(bǔ)水方式

隨著煙氣量、煙氣溫度上升及塔內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行，水分蒸發(fā)很快。吸收塔補(bǔ)水方式有工藝水補(bǔ)水、除霧器沖洗及管路沖洗。因為使用除霧器沖洗水可在除霧器上形成水膜來沖洗鹽霧，降低除霧器差壓，且會對煙氣二次洗滌，應(yīng)優(yōu)先使用除霧器沖洗進(jìn)行補(bǔ)水。

2.3.5 漿液循環(huán)泵

山西河曲發(fā)電廠三臺漿液循環(huán)泵運(yùn)行，運(yùn)行中要經(jīng)常監(jiān)視泵出口壓力、電流、泵體振動，從脫硫效率、出口SO2含量的變化等多方面觀察泵是否磨損、出口壓力是否下降。

2.3.6 切泵時沖洗

首先將泵體灌滿水，使沖洗水從泵出口噴霧器噴嘴處流進(jìn)塔內(nèi)，對噴嘴也是一次沖洗。啟泵前開入口門使水從泵入口濾網(wǎng)處流入塔內(nèi)，對入口濾網(wǎng)沖洗一次。泵停止后應(yīng)開入口排放門至泵體內(nèi)漿液放完，再開沖洗水至放出清水為止。此時要防止地坑溢流。

2.3.7 正常監(jiān)視及測量管路沖洗

正常運(yùn)行中應(yīng)監(jiān)視擾動泵電流、壓力、測量管路流量、密度、pH值。當(dāng)流量顯示降低、pH值長期不變、兩個pH計顯示相差大于0.2時，應(yīng)對流量計或pH計進(jìn)行沖洗。

2.3.8 泵至吸收塔手門的控制

與試運(yùn)時相比，擾動泵電流增加，出口壓力降低，測量管道流量也降低，主要原因是由于該手門處膨脹節(jié)承壓能力不夠，為保持運(yùn)行安全性，將該手門由50%開至全開。對該手門，設(shè)備正常時啟動初期應(yīng)全開，使?jié){液擾動更充分。

2.3.9 氯離子高危害

（1）降低石灰石分解速度及SO2吸收率；

（2）與煙塵中Al3+、Fe3+和Zn2+等形成配位絡(luò)合物，導(dǎo)致CaCO3過剩；

（3）引起石膏脫水困難，降低石膏品質(zhì)；

（4）漿液利用率下降，循環(huán)系統(tǒng)電耗增加。

2.3.10 氯離子控制

Cl-主要來自煙氣中的HC1。規(guī)定Cl-＜2g/L。通過濾液水泵排廢水至廢水處理站可降低氯離子含量。

2.4 預(yù)期效果

根據(jù)脫硫添加劑的作用原理來判斷投加后會有以下預(yù)期效果：

（1）在同等工況下提高脫硫效率30%～50%（根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況而定），保守提效30%以上（計算公式：提高脫硫效率的比例=（投加后脫硫效率-投加前脫硫效率）/(1-投加前脫硫效率））。

山西河曲發(fā)電廠4r600 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)中，在脫硫塔SO2入口濃度為2200 mg/Nm3，平均脫硫效率為96.4%左右，出口SO2平均排放濃度為80 mg/Nm3時，同等工況下，使用提供的脫硫添加劑，提高脫硫效率30%～50%(具體數(shù)值要根據(jù)不同機(jī)組情況，可實(shí)驗得出準(zhǔn)確數(shù)值)，實(shí)際脫硫效率達(dá)97.48%～98.2%，出口排放濃度為39.6～55.4 mg/Nm3。

（2）機(jī)組正常運(yùn)行工況下，可停掉一臺漿液循環(huán)泵。

山西河曲發(fā)電廠4r600 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)中，在脫硫塔SO2入口濃度為2200 mg/Nm3，平均脫硫效率為96.4%左右，出口SO2平均排放濃度為80 mg/Nm3時，同等工況下，使用廠家提供的脫硫添加劑，可停運(yùn)一臺漿液循環(huán)泵(560KW)，仍能維持原來出口排放濃度不變，節(jié)約脫硫系統(tǒng)用電，降低運(yùn)行費(fèi)用。

3 使用脫硫添加劑的優(yōu)勢

3.1 節(jié)省循環(huán)泵電耗費(fèi)用

在脫硫?qū)嶋H運(yùn)行中，山西河曲發(fā)電廠的脫硫塔需開啟三臺循環(huán)泵才能有效保證脫硫效率，這種情況下，使用廠家提供的脫硫添加劑，可以有效減小塔內(nèi)的液氣比，在保證脫硫效益的同時，可以通過停止運(yùn)行一臺漿液循環(huán)泵（560 KW）來進(jìn)一步減少運(yùn)行費(fèi)用。

3.2 減少設(shè)備的損耗，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用

脫硫添加劑的工作原理之一，是增加脫硫添加劑反應(yīng)原料石灰石的溶解度，相同條件下可提高溶解度3～5倍，以提高石灰石與二氧化硫的反應(yīng)速度來增加脫硫效率。

在使用脫硫添加劑以前，脫硫塔里的循環(huán)漿液是含大量懸浮石灰石顆粒的石灰石渾濁液，漿液循環(huán)泵及循環(huán)管路在24小時不停的抽取和輸送這些近乎粘稠的渾濁液，其阻力和損耗可想而知。在使用脫硫添加劑后，由于石灰石的溶解度增加，石灰石漿液變得清澈，石灰石漿液顆粒的顆度變小，從而減小了管路及設(shè)備的損耗及維修費(fèi)用。根據(jù)科學(xué)測算，投入脫硫添加劑以后年節(jié)省的管路損耗及維修費(fèi)用約為：20萬元/年（單臺脫硫塔）。

3.3 提高脫硫效率，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的實(shí)時環(huán)保監(jiān)測制度，以小時為單位，若某一時段未達(dá)標(biāo)，則將受到排放不達(dá)標(biāo)的嚴(yán)厲處罰。當(dāng)然如果在長時間未達(dá)標(biāo)，電廠甚至可能面臨關(guān)停的處罰。而使用脫硫添加劑，在不改變現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行及技術(shù)參數(shù)等情況下，脫硫效率提高到97.48%～98.2%，減少吸收塔出口SO2的排放，出口排放濃度達(dá)到39.6～55.4 mg/Nm3，可以更好地應(yīng)對未來更嚴(yán)格的出口排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 直接經(jīng)濟(jì)效益

（1）在本案例中山西河曲發(fā)電廠目前脫硫塔SO2入口濃度為2200 mg/Nm3，平均脫硫效率為96.4%左右，出口SO2平均排放濃度為80 mg/Nm3時，同等工況下，使用脫硫添加劑，提高脫硫效率30%-50%(具體數(shù)值要根據(jù)不同機(jī)組情況，可實(shí)驗得出準(zhǔn)確數(shù)值)，實(shí)際脫硫效率達(dá)97.48%～98.2%，出口排放濃度為39.6～55.4 mg/Nm3。

（2）在本案例中山西河曲發(fā)電廠目前脫硫塔SO2入口濃度為2200 mg/Nm3，平均脫硫效率為96.4%左右，出口SO2平均排放濃度為80 mg/Nm3時，同等工況下，使用廠家提供的脫硫添加劑，可停運(yùn)一臺漿液循環(huán)泵(560KW)，仍能維持原來的脫硫效率及出口排放濃度不變，節(jié)約脫硫系統(tǒng)用電，降低運(yùn)行費(fèi)用。直接年節(jié)約費(fèi)用為145.2萬元（單臺脫硫塔）。

（3）在使用脫硫添加劑后，減小了管路及設(shè)備的損耗及維修費(fèi)用。根據(jù)科學(xué)測算，投入脫硫添加劑以后年節(jié)省的管路損耗及維修費(fèi)用為：20萬元/年（單臺脫硫塔）。

3.5 間接經(jīng)濟(jì)效益

（1）加入脫硫添加劑后有效減緩設(shè)備結(jié)垢，減少系統(tǒng)腐蝕，降低脫硫廢水處理藥品費(fèi)用。

（2）脫硫添加劑的使用，提高了漿液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備備用系數(shù)，降低了漿液循環(huán)泵停運(yùn)后對脫硫效率的負(fù)面影響；同時提高了脫硫系統(tǒng)對煤種硫份變化的適應(yīng)范圍。

4 結(jié)語

在不改變現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行及技術(shù)參數(shù)等情況下，使用脫硫添加劑，實(shí)際脫硫效率達(dá)97.48%～98.2%，減少吸收塔出口SO2的排放，可以更好地應(yīng)對未來更嚴(yán)格的出口排放標(biāo)準(zhǔn)。以此來達(dá)到提高脫硫效率，確保排放標(biāo)準(zhǔn)的目的。使用脫硫添加劑可以節(jié)省停泵的電費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)用等能夠達(dá)到降低運(yùn)行成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目的。

終上所述，使用脫硫添加劑既保證了現(xiàn)有的出口排放標(biāo)準(zhǔn)，又可以更好地應(yīng)對未來更嚴(yán)格的出口排放標(biāo)準(zhǔn)。直接經(jīng)濟(jì)效益年節(jié)約費(fèi)用可達(dá)330.4萬元左右。可見使用脫硫添加劑是最經(jīng)濟(jì)適宜的方法，無論是面對現(xiàn)有的環(huán)保政策，還是將來國家日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，都可以為山西河曲發(fā)電廠帶來巨大的直接經(jīng)濟(jì)效益，同時也有可觀的社會效益。

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Research and Design of Special Desulfurization Additive Technology Scheme for Thermal Power Plant

Shan Xiao-Jing

本文首先介紹了脫硫添加劑的原理與特點(diǎn)，主要作用，使用注意事項和性能分析，在此基礎(chǔ)上對使用脫硫添加劑技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計，方案涉及了使用脫硫添加劑標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，使用步驟，預(yù)期效果分析，經(jīng)濟(jì)效益分析等。通過生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果來看，使用脫硫添加劑效果顯著，提高了脫硫效率，確保排放標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到降低運(yùn)行成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目的。

脫硫添加劑；方案設(shè)計；經(jīng)濟(jì)效益

This paper introduces the principle and characteris?tics of the desulfurization additive main effects,analysis of the use of performance issues and attention,on the basis of the use of addi?tives of desulfurization technology scheme design,scheme involves the use of desulfurization additive standard and the basis,using the analysis steps,expected results and economic benefits analysis. Through the production practice results,the use of desulphuriza?tion additive effect is remarkable,improve the desulfurization effi?ciency,ensure the emission standards,can reduce the operation cost,and create economic benefits.

desulfurization additives;scheme design;econom?ic benefit

單曉敬（1983-），男，漢族，山東成武人，技術(shù)專工，研究方向主要為脫硫脫硝管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理等。