基于石灰石石膏湿法烟气脱硫技术的脱硫添加剂研究

李佩

摘 要： 近些年来，脱硫添加剂一直活跃在短期的实验研究当中，但却很少有对脱硫添加剂的长期实验报道。本文则对石灰石石膏湿法烟气脱硫技术的添加剂进行研究。

关键词： 湿法烟气脱硫；添加剂

前言

为了能够有效降低脱硫系统的运营成本，以此达到节约能源的效果，国内外大部分研究机构都开始着手对脱硫添加剂的实用性的研究分析。脱硫添加剂当前主要有两种，有机脱硫剂以及无机脱硫剂。当前这两种添加剂都已经有使用案例。国外最早开始使用有机脱粒机，往石灰浆液中加入己二酸，让脱硫率从79%提升到88%。国内的吴忠标等人对己二酸强化石灰浆液的烟气脱硫过程进行了深入研究，研究结果表明：在各种条件相同的情况下，石灰浆液当中的己二酸质量在0.15%时，脱硫效率能够提高10%，而且在相同的脱硫效率下，能够通过加入己二酸的方法来有效降低液气比，进一步降低脱硫成本。无机脱硫添加剂含有钠盐、镁化合物和铵盐，崔丽琴等人在旋流板塔湿法脱硫系统当中加入了氧化镁，脱硫效率提升了近百分之七。日本某家重工企业也曾将氢氧化镁作为无机脱硫添加剂，并实现了脱硫效率的提高以及成本的节约。我国学者王晋刚将氯化钠与己二酸进行组合，得来的复合式添加剂应用在石灰石脱硫系统当中，获得了较为不错的效果。

近些年来国内加大了对脱硫添加剂对脱硫效果的影响的研究力度，但是大部分都是较为短期的实验，很少会出现在长期应用方面的报道。本文将国内的某家工厂的脱硫系统作为案例，对己二酸为主要成分的石灰石石膏湿法脱硫系统进行研究。这种脱硫添加剂的作用主要有以下两种作用，气液界面之中，脱硫添加剂能够结合二氧化硫溶解所产生的大量氢离子，让浆液的PH值不会下降的太快。在固液方面，脱硫添加剂可以有效降低气相阻力，提高气液传质的速率。与此同时，加入脱硫添加剂加速了碳酸钙的溶解，最大限度的减少了液相阻力，提高了溶解度，加快了石灰石溶解进程。

1.实验过程

某工厂的石灰石石膏湿法烟气脱硫系统使用的是一炉一塔的配置，将二氧化硫的浓度设定为1710mg/m3，最大值为2320 mg/m3，脱硫效率不低于95%。这类脱硫系统加入了两台浆液循环泵，在正常运营时，一号循环泵的运行电流为65A到68A，二号循环泵的运行电流为55A到60A，运行电流的大小要随着浆液浓度的变化而发生变化。在进行添加剂实验时，脱硫塔的PH值在5.1～5.7之间，脱硫塔的供浆量保持在11-21 m3/h之间，然后进行添加剂的摸底实验，在400MW，550MW，600MW这三种负荷情况下，分别进行不同组合的对脱硫效率的实验，继续加入添加剂之后，继续进行摸底实验研究在相应的工况下对脱硫效率的影响。

添加剂的添加为止在脱硫吸收塔区的浆池，在搅拌器搅拌之后，再用浆池泵打进吸收塔之中，第一次添加的添加剂浓度为700mg/kg，每个机组加入一吨添加剂，后续每天加入80kg添加剂。

2.实验结果分析

2.1脱硫添加剂的经济性分析以及脱硫效率影响

在没有加入脱硫添加剂的情况下，脱硫系统吸收塔的二氧化硫浓度在1500-1900mg/m3的，负荷在400MW～600MW之间的情况下，停止运行任何一台浆液循环泵，脱硫效率都会小于90%。双泵组合运行时脱硫效率为87%-89%，为了能够保持相对较高的脱硫效率，必须要将两台循环泵全部打开。

将一号机组作为例子，在加入了脱硫添加剂之后，一号和二号循环泵同时运行，脱硫系统的脱硫效率为86%。停止运行任意一台循环泵，脱硫效率都会保持在80%以上，两台循环泵同时运行时，550MW～600MW负荷状态下，脱硫效率低于86%，450MW～550MW之间时，效率会大于86%，这时候受负荷变化的影响不会那么明显。工厂的脱硫效率需要保持在86%以上，再加入添加剂之后，保持两台循环泵的运行，就能够保持脱硫效率。如果四台机组脱硫系统全部只用两台循环泵，脱硫系统就能够节省运行费用近57万元，而脱硫添加剂的综合费用为32万元，最终每个月都能节省近23万元，每年都能够节约下295万元，能够带来非常明显的经济效益。工厂在使用了添加剂之后，量比率在1-6月之间保持在1%左右，而7-12月时就降到了1%以下，大部分都在0.9%之上。节能效果非常明显，在添加剂实验期间所节省下来的电量消耗只考虑了两台循环泵同时运行，所以在实际运行当中有可能需要运行其他循环泵。即便如此，也带来了非常不错的节能效果。

2.2脱硫添加剂对脱硫石膏的影响

在进行添加剂的短期实验时，根据取样分析化验结果，发现在实验过程当中，石膏的碳酸钙含量从添加之前的1.4%提高到了2.8%，实验的后期又会下降到1.7%，最开始出现了碳酸钙含量上升的情况的主要原因，实在加入了添加剂的时候降低了PH值，吸收塔保持自己原来设定的PH值，加入了浆液之后进一步增加了石膏的碳酸钙含量，后面因石灰石浆液加入数值变得逐渐稳定。石膏当中的碳酸钙含量明显下降，达到了加入添加剂之前的水平。石膏含水率在加入了添加剂之后没有发生具有规律性的变化，在加入了添加剂之后石膏的含水率始终维持在10%-13%之间，也没能观察到石膏含水率有上升趋势，也没加强脱水系统的性能。

脱硫添加剂在六月底正式开始使用，石膏當中碳酸钙的含量始终保持在一个稳定的水平。不加入添加剂的情况下，碳酸钙含量降低，基本保持在2%以下。造成这种情况主要有两个原因，首先是加入添加剂后导致吸收塔PH值降低，PH值越低，碳酸钙的溶解效率也就越高，碳酸钙浓度在这段时间表现出了明显的下降，导致石膏当中的碳酸钙含量也降低了。第二个原因是加入了有机羧酸类添加剂，加快了碳酸钙的溶解，导致石膏当中的碳酸钙含量降低。这直接说明了有机羧酸添加剂强化了石灰石粉的利用效率。

2.3脱硫添加剂对废水处理系统的影响

添加剂的主要成分是有机羧酸，本身是不饱和脂肪酸，使用这种添加剂让脱硫废水的COD明显提高，这对脱硫废水处理系统产生了一定的影响。工厂在进行添加剂的短期实验间，脱离废水处理系统的出水COD最大能够达到820mg/L，在加入了添加剂之后，COD进一步增大，最高达到了1200 mg/L，原有的脱硫废水处理系统已经不能够继续处理含有高浓度有机羧酸的脱硫废水，只能把脱硫废水进行简单处理之后加入到渣煤水处理系统当中，或者通过其他方法处理来降低其COD。这也说明了脱硫添加剂和废水一起排除是溶解损耗。脱硫添加剂在加入到吸收塔浆液当中，接触的浆液设备以及管道都做了防腐以及耐腐蚀设备，有机羧酸本身的腐蚀性较小，所以并不能加快脱硫系统的设备和管道腐蚀。

结论

在保证脱硫效率的基础之上，在脱硫吸收塔中加入添加剂，能够做到少开循环泵以及将循环泵开低，脱硫系统占整个工厂的发电量的比率会出现明显的下降，具有非常良好的节能效果。

根据长期实验所展示出来的结果，发现添加剂能够让石膏的碳酸钙含量降低，进一步提高石膏的纯度。因使用了添加剂废水处理系统COD提高，以往的处理系统已经不能够处理，可以对处理系统进行改良或者使用其他的处理方法。

参考文献

[1]顾建军， 邵炜. 脱硫添加剂在石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统中应用试验评价[C]// 电力工业节能减排学术研讨会. 2010.

[2]湛文光. 火电厂石灰石湿法脱硫添加剂的研制与应用工艺设计[D]. 长沙理工大学， 2013.

[3]田伟强. 燃煤电站湿法脱硫添加剂实验研究[D]. 华北电力大学， 2015.

[4]王书芳， 徐宏建， 潘卫国，等. 湿法烟气脱硫添加剂增效机理及研究进展[J]. 山东化工， 2013， 42（3）：22-25.

[5]邓仁昌. 燃煤电厂石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统优化运行试验研究[D]. 海南大学， 2011.