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脱硫增效剂对电厂脱硫现场实际应用效果

摘要:

        针对华能某电厂石灰石—石膏湿式脱硫系统增容改造项目,以电厂#5机组脱硫系统为例,对电厂#5机组脱硫吸收塔添加增效剂后,进行现场试验,试验结束后,对试验期间运行工况进行了分析和总结,为脱硫系统的节能、经济运行提供参考依据

关键词:燃煤电厂;脱硫增效剂;吸收塔浆液品质;脱硫效率;脱硫耗电率;节能优化。

1  电厂#5机组脱硫系统运行情况简介

            电厂目前环保设施完备,烟气尾气处理方式为烟气-SCR 脱硝-电除尘-石灰石/石膏湿法脱硫-烟囱,本次试验针对三期#5机组,机组容量1000MW,一炉一塔设置。设计燃煤硫份1.6%,实际燃煤硫份2.4%,设计入口硫份3350mg/Nm3,实际入口SO2浓度可达到4000mg/Nm3及以上,出口SO2浓度控制在35mg/Nm3以下。由于脱硫系统入口硫份长期超过设计值,造成脱硫系统净烟气指标控制难度较大,出口硫份接近限值,没有安全裕量,吸收塔密度居高不下,浆液品质较差等一系列问题。

        #5脱硫吸收塔内径19米,浆液高度11-12米,吸收塔容积3500m³左右,配有5 台浆液循环泵,功率为900-1100kW,日常运行5台浆液循环泵,浆液PH控制在4.8-5.5之间,浆液密度控制在1190-1220kg/m³,但在实际运行中,当含硫量超过设计值时,吸收塔PH值经常保持在6左右,吸收塔密度最高超过1300 kg/m³,严重影响脱硫系统的安全经济运行。

2增效剂性能试验的目的

1、在现有的运行条件下,添加适量的增效剂可以提高石灰石的利用率,浆液反应活性提高能够大幅提高系统燃煤硫份适用范围,解决入口硫份超过设计值时难以控制出口硫份的情况;

2、在较低负荷的情况下,可以停运一台浆液循环泵,降低厂用电率;

3、在较低负荷较低硫份的情况下,可以停运两台浆液循环泵,大幅降低厂

用电率;

4、在五台浆液循环泵全部开启的情况下,由于石灰石利用率大幅提高,可

以减少石灰石浆液使用量,降低浆液密度,减轻浆液循环泵的耗能。

增效剂原理的说明


增效剂的作用如图所示,其参与了反应中的三个步骤:

提高二氧化硫气液传质速率,在气液界面处增效剂能够结合SO2溶解产生的大量H+离子,使H+离子从液膜传递到液相主体,浆液PH也不会因SO2的溶解而下降过快,同时气相阻力减小,促进SO2吸收,强化对二氧化硫的吸收从而提高脱硫效率。由于固体CaCO3在水中的溶解度很低,脱硫增效剂的加入增强了液膜传质因子,可以促进CaCO3的溶解从而提高其解离速率。使用脱硫增效剂,药剂本身对反应过程具有催化作用,促进反应正向进行,从而提高脱硫效率。

4投加记录

日期

时间

加药量kg

01/12

14:30

2000

01/13

14:30

150

01/14

14:00

150

01/15

14:00

200

电厂高效脱硫增效剂试验#5塔加药记录

试验从2018年01月12日开始,根据计算浓度调整药剂加入量。(根据废水排量来选择加药量,试验期间每日正常补充6袋药剂,150-200KG。根据废水量及效果观察,后期长期使用时,可以根据废水排量及负荷、硫份适当调整药剂添加量)。试验首投2.0 吨,分三次加入,01月12日14:30-15:30期间加入脱硫增效剂2吨。

5 实验数据与分析
5. 1 投加量分析
  

于01月12日14:30-15:30期间向5#塔添加2吨脱硫增效剂,01月13-15日每日补充药剂量150-200公斤,试验期间加药量总共为2.5吨。

5. 2 实验数据分析
  

A、2018 年01月12日14:30,在#5脱硫系统入口SO2浓度基本相同,负荷500-600MW之间,系统添加初始投加2吨脱硫增效剂后,出口SO2浓度迅速降低,从10mg/Nm3降低至3mg/Nm3,减排效果非常明显,达到50%以上。以下为加药前后对比图。

加药前

加药后

B、 2018年01月12日14:30加完脱硫增效剂后,出口持续降低,停运浆液循环泵B,继续添加药剂,15:30加完2吨,出口继续降低至0.00mg/Nm3,故停运浆液循环泵C,出口稳定在10以下mg/Nm3。以下为现场运行图片。

四台浆液循环泵运行(出口硫份0.0mg/Nm3

三台浆液循环泵运行(出口硫份9.61mg/Nm3

C、 2018 年01月12日15:45,#5机组负荷接近满负荷(990MW),与#6机组相比,少运行了两台浆液循环泵。


#5机组满负荷三台泵运行

#6机组满负荷五台泵运行


D、 2018年01月12日晚19:00开始启动脱水,#5与#6机组共用滤液水箱,会根据液位调节两个吸收塔的浆液。由于#6机组脱硫吸收塔未添加脱硫增效剂,回收水进入#5吸收塔后会减弱增效剂效果,所以明显2018年01月13日脱硫效果比2018年01月12日要降低,但仍然能够保证效果。

在较低负荷时停运一台浆液循环泵,低负荷低硫份时停运两台浆液循环泵,达到节能的目的。以下为三台泵运行时的运行画面。

E、在试验期间,五台浆液循环泵运行时,在持续不停脱石膏的情况下,由于脱硫增效剂的加入,导致石灰石利用率增加,浆液中存在的未参与反应的石灰石减少,密度会有所下降;同时,在反应加快的过程中,石膏的生成速度会加快,浆液中石膏生成会加快,石膏增多,若氧化风机出力跟不上,浆液密度会有一定的上升;具体密度变化曲线见以下图表分析。

F、在添加脱硫增效剂期间,01月12日、13日、14日都停运浆液循环泵12小

时左右(一台或两台),相比五台循环泵,总的运行电流降低很多,为五台全部运行的五分之三至五分之四之前,节能效果非常明显。具体节能效果见以下图表分析。

上图为试验前后(1.10-1.14)#5机组负荷及入口硫份趋势变化图,由上图可以看出:试验前后负荷及硫份不稳定,处于持续变化中,但是总体变化趋势不大,并且负荷高时,硫份偏低,负荷低时,硫份偏高,故试验前后数据可以用于效果对比。


上图为试验期间脱硫效率变化趋势图,从图中可以看出,在试验期间每日平均脱硫效率在稳定上升。

上图为试验期间浆液密度及 pH 变化趋势图,从图中可以看出,加入增效剂后浆液密度明显降低,为石灰石利用率提高所致;浆液PH明显降低,为石灰石利用率降低,浆液中石灰石量减少所致。

上图为试验期间浆液中氯离子浓度及脱硫剂耗量趋势图,可以看出,氯离子浓度变化不大,并且有一定程度的降低,说明脱硫增效剂的添加并没有增大浆液中的氯离子浓度;脱硫剂石灰石的耗量变化不大,有一定程度的降低,说明脱硫增效剂在停泵节能的同时,对浆液耗量没有影响。


上图为试验期间脱硫系统厂用电率的变化趋势图,由上图可以看出,使用脱硫增效剂后,厂用电率明显下降。在 2018年 01月 12日初始投加脱硫增效剂后,厂用电率下降至 1.0657%,比加药前的 1.225%降低了 0.1593%。01月13日、01月14日厂用电率也有一定程度的降低,但是由于在滤液水箱中#5、#6塔回收水会有一定程度的混合,导致药剂效果没有那么明显。     

5.6 每日药剂损失分析
  

试验期间,01月12日到01月15日观察脱硫系统运行情况及脱硫增效剂浓度测试得出,每天大概损失150-200KG左右药剂,约等于6-8袋药剂。

6 结束语
 

1、使用北京宝莱尔品牌脱硫增效剂后,厂用电率明显下降,吸收塔浆液品质明显改善,脱硫效率明显提高,长期定量添加增效剂,有利于脱硫系统安全经济运行。

2、在2018年01月12日初始投加脱硫增效剂后,#5机组脱硫系统厂用电率降低了0.1593%,长期定量添加增效剂,有利于脱硫系统的节能工作。

3、长期定量添加增效剂,会大幅提高电厂脱硫系统燃煤硫份适用范围,解决入口硫份超过设计值时难以控制出口硫份的情况,有助于电厂的节能减排工作顺利进行。

本期作者:张老师

编辑:顾宏昌


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