LYWS脱硫添加剂
一、技术背景
某电厂脱硫系统草能够用高效脱硫SO2湿法石灰石-石膏工艺，600MW机组100%的烟气量，脱硫系统由吸收塔系统、烟气系统、石膏脱水系统、石灰石制备系统、公用系统、排放系统废水处理系统等组成。系统按照设计要求和运行规程运行，在3台吸收塔浆液循环泵全部投运时，脱硫效率保持在95%左右，系统脱硫效率和SO2排放浓度均达到环保要求。但脱硫系统运行增加了厂用电率，在吸收塔3台循环浆液泵全部运行的情况下占厂用电率的比例在24%左右。为优化脱硫系统运行、降低运行能耗，某电厂对脱硫系统开展了脱硫添加剂使用试验，研究了脱硫添加剂使用对脱硫系统运行参数、脱硫效率，以及对节能效果的影响。
二、试验条件及过程
试验期间脱硫系统运行按照运行规程要求，机组负荷每天保证6小时以上的时间为满负荷运行，燃煤煤质保证稳定，且与试验前后基本一致，平均硫分值在0.46%左右。试验期间每小时记录系统运行各种参数。
1.脱硫添加剂效果试验
脱硫添加剂加入后，脱硫系统各运行条件保持与加药前一致，至脱硫效率基本稳定，考察脱硫添加剂的使用对系统脱硫效率的影响情况。
2.循环浆液泵优化组合运行分析
加入脱硫添加剂至脱硫系统运行稳定后，保持机组负荷稳定及其它运行控制参数不变，依次停运A、B、C浆液循环泵，考察各运行工况的脱硫效果，并与使用脱硫添加剂前相比较。
3.对吸收塔循环泵浆液的影响
试验期间每日取吸收塔循环泵浆液样品做化学检测，研究使用脱硫添加剂后对吸收塔浆液品质的影响。
4.经济效益分析
根据试验结果及试验期间的脱硫添加剂添加量统计，分析使用脱硫添加剂后给电厂带来的经济效益。
三、试验结果及分析
1.脱硫添加剂效果试验
保持原有运行状态，加入脱硫添加剂后，系统脱硫效率持续上升，由原来的95%左右上升至98%左右。图1为加入脱硫添加剂后效果变化图，上部曲线为机组负荷、下部曲线为SO2排放浓度，试验期间燃煤煤质稳定。由试验结果可以看出加入脱硫添加剂后，系统的脱硫效率得到了提高、烟气SO2排放浓度明显降低。

图1 加入脱硫添加剂后效果图


在脱硫过程的烟气上升段，烟气中的SO2与喷淋下来的石灰石浆液雾滴逆向接触传质，吸收塔浆液中加入的脱硫添加剂，可以缓冲在气液界面处，由于SO2的溶解产生大量H+离子，抑制由于SO2的溶解而导致的气液界面上酸度的降低，提高SO2气液传质速率，强化SO2的吸收，浆液的pH也不会因SO2的溶解而下降过快，气相阻力减小，促进SO2吸收；同时，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，提高石灰石的溶解速率，促进石灰石的消溶，增加了石灰石的反应活性，使脱硫效率得到提高。
2.浆液循环泵优化运行
系统加入脱硫添加剂后，在机组负荷稳定的工况下，根据运行规程的要求，其它运行条件不变，依次使用A/B泵、A/C泵、B/C泵组合运行，考察各运行工况的脱硫效果，并与未加入脱硫添加剂但使用A/B/C三台浆液循环泵运行时的脱硫效率相比较。试验期间脱硫系统入口SO2浓度在900~1400mg/Nm3范围内，表1和图2为4种运行条件下各负荷区间脱硫效率比较。
表1 脱硫效率比较表


注：表格中“—”表示在试验期间未出现此负荷区间



图2 各运行条件、负荷区间脱硫效率比较图
由试验结果可以看出，加入脱硫添加剂后使用任意两台浆液循环泵运行，脱硫效率均可到达95%左右，略高于未使用脱硫添加剂但保持3台浆液循环泵运行时的效果相似，超过脱硫效率为90%的环保要求。脱硫添加剂的使用可以提高反应降低脱硫反应的液气比，在满足脱硫效率要求的情况下减少浆液循环泵的运行。在3种运行泵组合中，A/C泵组合运行的脱硫效率最好，B/C泵组合运行效率稍差，原因为A泵扬程最高，喷淋层喷出的循环浆液与烟气的接触的时间最长，B、C泵依次比A泵低2.4m，与烟气接触的时间依次减短；A/C泵间隔最大，烟气与两个喷淋层喷出浆液间隔的时间较长，反应效果好。
3.使用添加剂对吸收塔浆液的影响
试验前后对吸收塔浆液成分进行化验，化验内容及结果详见表3。
表3 试验前后吸收塔浆液成分


由试验结果可以看出，加入脱硫添加剂后吸收塔浆液的pH、密度、浓度性能指标基本无变化，主要是由于脱硫系统运行控制较好、参数变化范围不大；但其中CaCO3含量明显低于试验前，表明加入脱硫添加剂后可以增加石灰石反应活性，提高石灰石利用率，同时减少了浆液结垢和堵塞风险。
四、经济效益研究
1.脱硫添加剂添加量统计
试验期间，初次加入脱硫添加剂1200kg，由于吸收塔浆液要不断地补充、排出，造成脱硫添加剂每日的损耗，首次加入后每日补充加入100kg，以维持吸收塔浆液内脱硫添加剂的浓度。试验只对1号脱硫吸收塔加脱硫添加剂，而脱水系统为1、2号脱硫公用系统，脱水后的滤液返还至1、2号吸收塔，若两套脱硫脱硫系统同时使用脱硫添加剂，脱硫添加剂可控制在75kg/日左右，每月计算脱硫添加剂耗量2.25t。
2.停1台浆液循环泵的经济效益分析
统计试验前后1号脱硫系统A、B、C 3台浆液循环泵运行时的用电量，分别为20.52MW·h、16.8MW·h、16.92MW·h，按照上网电价0.342元/kWh计算每月节省的厂用电量及电费，试验所使用的脱硫添加剂，按3万元/t价格计算，结果见表4。
表4 脱硫添加剂使用后停循环浆液泵经济效益分析表




由表4可知，使用脱硫添加剂后，停运A、B、C浆液循环泵每月节约的费用分别为13.85、10.03、10.16万元，平均费用为11.35万元，B/C泵组合运行节能效果最明显。
3.其它隐性经济效益
使用脱硫添加剂后，除了直接节省了厂用电量外，还能节省增压风机运行、石灰石使用量、设备维护量等间接费用。
①减少SO2排放量
加入脱硫添加剂后，使用A/C泵组合运行，以平均负荷450MW计算，脱硫系统的脱硫效率相对加脱硫添加剂前高0.8%左右，SO2排放浓度减少6mg/m3左右，一年可减少排污量62.21t左右（以机组运行300日、平均负荷450MW计），SO2排放量的减少将相应的减少排污费缴纳。
②减少增压风机出力
使用脱硫添加剂后，吸收塔系统可以由原来的3台浆液循环泵运行改为任意2台运行，吸收塔内烟气压降可减少300Pa左右，因此可以减少增压风机动叶开度，从而较小增压风机出力，达到节能效果。
③较少石灰石用量
使用脱硫添加剂后，吸收塔浆液中CaCO3含量明显降低，表明石灰石利用率有了提高，处理相同量SO2所需石灰石的量将减少。
④设备维护量的减小
在原有运行方式中停用1台浆液循环泵后，可以减少相应的设备维护、检修工作量，减少了相应的费用。
由此可见，脱硫添加剂的使用可以给电厂带来可观的经济效益，减少了烟气SO2的排放量，符合国家节能减排的政策；同时停备用一台浆液循环泵，增加了脱硫系统运行的安全、稳定性。
五、技术前景
1.脱硫系统在使用添加剂后，脱硫效率提升明显，在所有情况基本相同的条件下，效率可以提升5%~10%个百分点，在机组满负荷时脱硫效率可达98%以上。
2.使用脱硫添加剂后，保持系统运行控制参数不变，可停运任意一台浆液循环泵，其脱硫效率可保持在95%左右，超过脱硫效率为95%的环保要求。其中A/C泵组合运行脱硫效果最好，略高于未使用脱硫添加剂但保持3台浆液循环泵运行时的效果，B/C泵组合运行节能效果最好。
3.脱硫系统使用脱硫添加剂后，降低了厂用电率及系统运行费用，减少了SO2排放量，同时增压风机出力、石灰石用量、设备的维护量和维护费用等相关费用也相应减少，间接带来一定的经济效益，取得了节能、减排的双重效果。