LYWS脱硫添加剂
一、技术背景
近几年来，受燃煤市场供需关系的影响，发电厂的燃煤偏离设计煤种幅度较大，虽采用掺配上煤的方式，仍然较难控制锅炉燃煤在设计硫分下运行，吸收塔入口SO2含量超过脱硫系统设计值的情况时有发生。目前，国内外应用最广泛、最可靠的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫，其脱硫效率的主要影响因素有入口SO2浓度、烟气流速、吸收塔的液气比、石灰石粉的质量和吸收塔浆液pH值。对于已经建好投运的脱硫系统，烟气流速和吸收塔的最大液气比基本固定。研究发现，在石灰石浆液中投加一定量的脱硫添加剂能够提高脱硫效率、降低脱硫运行中的液气比和石灰石过剩量，保证脱硫效果以及达到节能降耗、降低运行成本的目的。
为解决因燃料市场供求紧张而造成燃煤硫分超过脱硫系统硫分设计值的问题，以保证脱硫系统的安全运行和达标排放，降低脱硫系统的运行成本，某电厂在600MW机组石灰石-石膏湿法脱硫系统中使用脱硫添加剂，根据某电厂脱硫添加剂的加入试验及运行效果，阐述脱硫添加剂对脱硫系统安全经济运行所起的作用及应用过程中应该注意的事项。
二、湿法烟气脱硫系统概述
该厂采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，采用1炉1塔单元匹配，每台炉烟气系统采用1台动叶可调轴流风机，并设旁路烟道。公用系统包括石膏脱水系统（2套真空皮带机脱水系统）、废水处理系统、制浆及工艺水系统、电控系统等。在燃用设计煤种时，考虑到以后燃煤含硫量的变化，系统设计工况为St，ar=0.63%，同时系统在St，ar=0.8%工况下正常运行，且脱硫效率不小于95%。该厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统设计参数如表1所示。
1.所应用的脱硫添加剂简述
该厂试验所应用的脱硫添加剂主要成分：复合硫质催化剂、CP活化剂、含羧基类盐，主要作用：①提高SO2气液传质速率，强化SO2的吸收。在气液界面处脱硫添加剂能够结合SO2，溶解产生大量的H+,使H+从液膜传递到液相主体，浆液的pH值也不会因SO2的溶解而下降过快，减小气相阻力，促进SO2吸收。②加入脱硫添加剂可以提高石灰石在液相中的溶解度，强化石灰石溶解。在固液界面处，脱硫添加剂能够提供有利于CaCO3溶解的酸性环境，减小液相阻力，促进石灰石溶解。③脱硫添加剂中的活性成分可以提高石灰石表面活性，增加石灰石的分散性，减少设备的结垢堵塞。
2.适合采用脱硫添加剂的系统条件
1）合理的排污系统设计。脱硫系统在运行时，需要通过排放废水来降低吸收塔浆液扑捉烟气中的C1-和烟气携带的可能造成石灰石浆液失活的烟尘。该厂设计的一级旋流器可以有效分离石膏，二级旋流器可以将扑捉的烟尘和多余的C1-通过溢流排出系统。该厂吸收塔的浆液C1-含量合格，通过电除尘作用，酸性不溶解物的浓度基本合格，外排的废水量合适，且废水排放损失的脱硫添加剂量较少。
2）石膏滤液的重复利用。石膏滤液供应于石灰石的制浆，多余的滤液回到吸收塔，降低系统中脱硫添加剂的损失。
3）除雾器良好的除雾性能，该厂1#，2#吸收塔出口烟气在满负荷时烟气带水量小于50mg/m3，烟气携带量损失较少。
表1 脱硫系统设计数据
Table1 Design data of desulfurization system



注：BMCR为锅炉最大蒸发量；FGD为烟气脱硫；ECR为锅炉额定蒸发量。
三、脱硫添加剂的试验情况
1.脱硫添加剂添加后对脱硫效率的提升作用
通过对该厂脱硫1#，2#吸收塔的脱硫添加剂试验，说明脱硫添加剂在脱硫系统的应用对脱硫系统的效率提升有积极的作用。
从表2,3中的数据可以看出，脱硫添加剂的加入对脱硫系统脱硫效率的提升有比较明显的作用。在相同负荷、相同燃煤硫分及相同浆液条件下，含一定浓度脱硫添加剂的浆液对脱硫系统的脱硫效率提升能力在4%左右。
2.脱硫添加剂在脱硫系统应用的经济性分析
从表4,5中可以看出，使用脱硫添加剂后，虽然机组负荷和燃煤硫分含量均比使用前要高，但是加入脱硫添加剂后，脱硫系统的耗电率、耗电量和石灰石的耗量均有所下降，如果考虑减去低负荷、低燃煤硫分含量的影响，运行数据折算，添加脱硫添加剂后脱硫系统的耗电量减少831.2万kW·h，按该地区上网电价折算，电费减少418.9万元。按照理论计算，可以节省石灰石2732t，按本地区石灰石价格计算，石灰石费用可减少41万元。脱硫添加剂用量35.84t，按照脱硫添加剂价格耗费101.8万元。从费用分析，使用脱硫添加剂后，脱硫运行的费用减少了358.1万元，经济效益比较明显。
3.脱硫添加剂在脱硫系统应用的其他好处
1）扩大使用燃料的范围，由于燃煤市场供应的燃煤硫分不确定，故当燃煤硫分含量超过设计值时，采用脱硫添加剂能够缓解吸收塔浆液pH值的下降，保证脱硫效率，使之对燃煤硫分要求不高。
2）增强运行的灵活性。在吸收塔浆液循环泵因故障停止运行时，脱硫添加剂可以保证脱硫效率，使吸收塔的检修方便灵活。
4.脱硫添加剂长期应用对脱硫系统产生的影响
1）吸收塔系统。同等条件下，当连续定量补加脱硫添加剂时脱硫效率较高，在两机双停后，脱硫系统的除雾器检查情况良好且表面较为干净。
2）脱水系统。石膏的颜色正常，其含水率接近设计的10%。从脱水系统的耗电率和石膏含水率可以看出脱水系统的运行比较正常。
表2 脱硫添加剂在1#脱硫吸收塔中的试验结果


表3 脱硫添加剂在2#脱硫吸收塔中的试验结果


表4 脱硫添加剂加入前、后脱硫耗电率情况


表5 脱硫添加剂加入前、后电量及石灰石耗量情况


四、脱硫添加剂使用注意事项
1.保证吸收塔内脱硫添加剂的有效浓度
脱硫添加剂在脱硫系统中能否提高脱硫效率取决于吸收塔内脱硫添加剂的浓度，吸收塔内脱硫添加剂的浓度正常保持在0.6g/L.为了权衡吸收塔内脱硫添加剂的浓度和脱硫添加剂的费用，该厂在脱硫添加剂的添加量方面做了很多探讨和试验。
①通过吸收塔各项水量和脱硫添加剂理论挥发损失量计算脱硫添加剂的损失量。
②尽量回收从吸收塔排放出的含脱硫添加剂的液体。吸收塔排放出的排放液可分为石膏携带水分、石膏滤液和一级旋流器溢流液3种。其中，石膏携带水分无法回收；一部分石膏滤液到制浆系统，多余部分储存在石膏滤液箱，根据每个吸收塔排浆量的比例控制从石膏滤液箱往每个吸收塔的返回液比例；一级旋流器溢流液排到废水箱，根据每天吸收塔浆液的化验情况决定废水箱应返回吸收塔的废水量，在保证吸收塔C1-和酸性不溶物不超标的情况下，可以将废水箱中的水尽量返回吸收塔，降低脱硫添加剂的损失量。
③根据脱硫吸收塔脱硫效率的变化情况，不定时往吸收塔补加脱硫添加剂，弥补因计算或其他原因造成的吸收塔脱硫添加剂浓度的不足。
④根据吸收塔入口SO2浓度和锅炉的负荷适当调整脱硫添加剂的浓度。吸收塔入口SO2浓度和锅炉的负荷可以从吸收塔补充水量反应出来，因此可根据吸收塔补充水量摸索其与脱硫添加剂补入量间的关系。
⑤脱硫添加剂补入量按3次/d进行补充，而且每次补充时间选择在吸收塔排浆至低浓度值且停止排浆时进行，这样可以有效地降低脱硫添加剂因排浆而造成的损失。
⑥对共用一套制浆、脱水的多个脱硫吸收塔系统，建议使用同一品牌的脱硫添加剂，避免脱硫添加剂因成分不同减弱脱硫添加剂的效果。
2.保证脱硫系统使用的石灰石质量
石灰石的质量对脱硫系统正常运行有非常重要的影响，只有当石灰石的纯度和活性合格时，脱硫添加剂效能才能较好地显示出来，达到降低脱硫能耗的效果。
五、技术前景
目前，中国引进的脱硫技术比较先进，对脱硫效率的设计值也比较高，普遍能达到95%以上，然而，国内燃料市场的情况多变。当燃煤硫分含量超过设计煤种时，为能够保证脱硫系统的正常运行，同时燃煤含量在设计值内时能够降低脱硫系统的能耗，采用脱硫添加剂不失为一种解决问题的好方法。