LYWS脱硫添加剂
一、技术背景
国内对于脱硫添加剂在石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的应用研究大多停留在实验室及小型脱硫系统中，对大型火电机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中脱硫添加剂的应用试验研究还不够深入。以某电厂600MW机组配备的脱硫系统为例，对以脱硫添加剂为主要成分的复合添加剂在大型石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的工程应用进行研究。脱硫添加剂的作用主要体现在2个方面：首先，在气液界面处，脱硫添加剂能够结合SO2溶解产生H+,使H+从液膜传递到液相主体，使液浆pH不会因为SO2的溶解而过快下降，减小气相阻力，提高SO2气液传质速率，强化SO2的吸收；其次，在固液界面处，脱硫添加剂能提供有利于CaCO3溶解的酸性环境，减小液相阻力，即提高石灰石在液相中的溶解度，强化石灰石溶解。
二、脱硫添加剂工程应用实验研究
1.系统简介
LYWS脱硫添加剂的工程应用试验在某些火电厂4X600MW机组的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中进行，该脱硫系统采用一炉一塔单元配置，未设置气-气换热器（GGH）装置，设计SO2质量浓度为1710mg/m3,脱硫效率不低于95%。该脱硫系统配备A、B、C 3台浆液循环泵，A泵为扬程最高的顶层泵，C泵为扬程最低的底层泵。正常运行时，3台浆液循环泵全部开启才能达到95%的设计脱硫效率。为此，火电厂期望通过投加LYWS脱硫添加剂提高烟气脱硫效率，实现停运1台浆液循环泵以达到节能的目的。
2.试验工况及步骤
在入口SO2浓度、吸收塔PH相同的情况下，机组负荷越高，脱硫效率越低。因此，选取450、500、600MW 4种较高负荷工况下，在3#机组脱硫系统开展LYWS脱硫添加剂的工程应用实验。开启不同组合的浆液循环泵，先进行不加LYWS脱硫添加剂的空白实验，然后在相同的工况下加入LYWS脱硫添加剂，比较LYWS脱硫添加剂加入前后的脱硫效果。
3.LYWS脱硫添加剂的加入位置及用量
LYWS脱硫添加剂加在吸收塔区域浆池，经搅拌器充分搅拌后，用区域浆池泵打入到吸收塔内。依据LYWS脱硫添加剂添加量推荐指标，吸收塔浆液中LYWS脱硫添加剂质量浓度以700mg/kg为宜，经计算，每台机组LYWS脱硫添加剂的首次加入量应为1000kg，为补充LYWS脱硫添加剂消耗，后续每台机组每天需补充添加80kg,共补充8d，15d后检测脱硫系统石膏成分，分析LYWS脱硫添加剂的消耗情况。
三、实验结果分析及讨论
1.LYWS脱硫添加剂对脱硫效率影响分析
当发电机组在600MW满负荷运行下，同时开启3台浆液循环泵时脱硫系统的脱硫效率为95.4%，加入了LYWS脱硫添加剂后，脱硫效率增加到98.9%，远高于设计脱硫效率。由此可知，实验采用的LYWS脱硫添加剂可明显提高烟气系统的脱硫效率。
不同负荷下开启2台浆液循环泵时，LYWS脱硫添加剂加入前后的脱硫效率的变化情况如图1所示。
由图1可见，在不同负荷、不同浆液循环泵组合下，加入LYWS脱硫添加剂后，脱硫系统的脱硫效率均有了明显的上升：当停运扬程最低的C泵，AB泵组合运行时，不同负荷下脱硫系统的脱硫效率均大于95%；当停运B泵，AC泵组合运行时，脱硫系统仅在450MW的相对较低负荷下满足95%的设计脱硫效率；当停运扬程最高的A泵，仅靠BC泵组合运行，则无论何种负荷下均难以满足系统的设计脱硫效率。如不加LYWS脱硫添加剂，则停运任意一台浆液循环泵，脱硫效率均小于90%。
2.脱硫系统石膏成分变化
分别在脱硫添加剂加入前、加入的第1、7、15、天对脱硫系统的石膏进行取样分析，分析结果见表1。
由表1可见，加入脱硫添加剂后，石膏中CaSO4·2H2O、CaCO3·1/2H2O以及含水率都没有明显变化，CaSO3在脱硫添加剂加入第1天有明显上升，后来又逐渐降低，主要原因可能有2个：一是为了维持脱硫添加剂加前吸收塔内较高的pH而加入了过量的石灰石浆液；二是脱硫添加剂对石灰石的促溶作用可能使系统中原来一些活性不好的CaCO3得到溶解。试验后期，CaCO3又恢复到正常水平。
表1 脱硫系统石膏分析结果












图1脱硫添加剂对脱硫效率的影响


3.经济效益分析
当吸收塔浆液中脱硫添加剂为700mg/kg时，停运扬程最低的C泵即可满足系统95%的设计脱硫效率。停运C泵可直接减少脱硫系统电耗，如4台机组脱硫系统全月停运C泵，则火电厂脱硫系统可节约56.6万元。而在脱硫添加剂耗量上，以每台机组脱硫添加剂的首次加入量为1000kg，每天需补充加入量为80kg计，每月新增运行成本约为32.0万元。经计算可知，使用脱硫添加剂每月可为电厂节约24.6万元，全年累计可节约295.2万元，具有明显的经济效益。
4.实际节能效果分析
关于脱硫添加剂的经济性分析是一种理想测算结果，只考虑了停运C泵的节电效果，而实际使用脱硫添加剂涉及到的影响因素还有很多，除了浆液循环泵停运本身的节能费用外，还间接导致增压风机开度减小、电流降低，以及泵停运带来的减少磨损、腐蚀及维护费用等隐性节能费用等。
某电厂4台机组正式开展脱硫添加剂的投入实验，在保证脱硫效率大于95%的前提下，全年4台机组脱硫系统用电量占厂用电量比例见图2。
由图2可见，脱硫系统用电量占厂用电量的比例在1~6月基本在1.1左右，而7~12月基本降到1.0以下，大多在0.9%左右，节能效果非常显著。
5.脱硫添加剂使用需注意的问题
对脱硫添加剂工程应用中需注意的共性及个性问题归纳总结如下：
（1）脱硫添加剂添加位置的选择
从理论的角度上，无论脱硫添加剂加入的位置在哪里，只要最终能进入脱硫吸收塔参与反应即可。以脱硫添加剂为例，其在水中的溶解度随温度变化较大，15℃时脱硫添加剂的溶解度为14.4g/L,而100℃时，增加到1600.0g/L，溶解度增加了100倍以上。一般而言，脱硫系统吸收塔区域浆池的温度偏低，而吸收塔浆液的温度一般为50℃左右，如果直接将脱硫添加剂加入吸收塔，会使脱硫添加剂得到更好的溶解，但是直接加入吸收塔内在实际操作上有一定难度。吸收塔区域浆池的容积很大，脱硫添加剂在吸收塔区域浆池内基本能够全部溶于水。因此，综合考虑脱硫系统设备管道结构及加入脱硫添加剂的可操作性，在脱硫塔区域浆池加入脱硫添加剂，然后通过区域浆池泵打入吸收塔是最好的选择。
（2）脱硫添加剂浓度的选取
脱硫添加剂在吸收塔浆液中的质量浓度需维持在700mg/kg左右。该浓度下停运扬程最低的C泵，可以使脱硫效率维持在略高于95%的水平，说明该浓度针对实验所在火电厂的脱硫系统是适合的。但如果环保要求的脱硫效率或其他重要设备参数发生变化，则需要对脱硫添加剂的浓度进行调整以达到最优的选择。
四、技术前景
脱硫添加剂的研究目前在国内已广泛开展，但对于大型工程应用实验的研究报道还较少，实验将脱硫添加剂应用于600MW火电机组的脱硫系统中，并从脱硫效率提升及使用经济性等角度对该脱硫添加剂的实用性进行了评价，讨论了使用中需要注意的问题。得出以下结论：
1.在大型火电机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中加入脱硫添加剂，可明显提高系统的脱硫效率及浆液循环备用系数。加入脱硫添加剂后，只运行2台高扬程浆液循环泵就可达到95%的脱硫效率。
2.长期使用结果表明，加入脱硫添加剂可使脱硫系统用电量占厂用电量的比例由1.1%左右下降到0.9%左右，节能效果良好，具有显著的经济效益。
3.加入脱硫添加剂加入后，石膏中CaSO1·1/2H2O以及含水率没有明显变化。