我厂二期烟气脱硫添加剂应用设想.doc

我厂二期烟气脱硫添加剂应用设想 我厂二期两套300MW烟气脱硫系统交付运行已数月有余，在克服了前期设备性能上和技术掌握上的困难后，我们已经基本上能保证两台脱硫设备的正常运行。在保证了安全性的前提下，我们同时又该关注到设备运行的经济性，脱硫消耗厂用电量1%左右，如何从这1%的厂用电量节省一部分，降低运行成本应该成为我们每一个运行人员应该思考的一个问题。我们可以根据负荷大小，进出口二氧化硫含量来减少一台循环浆泵来减少一部分电耗。可以通过调节合适的PH值来提高脱硫的效率。但这毕竟是被动的进行调整，而且调整的余地相当有限。而且在正常运行方式（两台机组旁路挡板全部关闭）高负荷，燃烧高含硫量的煤种情况下，就失去了调整的余地。就拿10月16日为例，#3炉负荷在350MW左右，入口二氧化硫的含量在2000mg/Nm左右，三台循环浆泵运行的情况下，出口二氧化硫的含量始终在84mg/Nm以上，超过了我厂的排放要求。通过阅读和查询一些相关资料我了解到：向石灰石浆液中投加一些添加剂,可有效地强化液相传质效果,提高吸收剂的利用率,从而明显的提高脱硫效率,降低运行成本。目前,国内外学者已经对几十种脱硫添加剂进行过研究,有不少已经投入工业应用。脱硫添加剂主要分为两大类:有机添加剂和无机添加剂。有机添加剂又被称为缓冲添加剂,多为有机酸,如DBA (Dibasic Acid,己二酸生产过程中副产的混合酸) ,已二酸,戊二酸,甲酸,柠檬酸等有机废酸。无机添加剂主要是钠盐和镁的化合物等,如NaSO ,MgSO ,MgO,其中以镁类添加剂应用最多。1.有机添加剂1. 1国内外研究现状从上世纪中叶开始,国外学者就对有机脱硫添加剂做了大量的研究工作,并且于1981年首次工业运用成功,此后国外很多电厂都把有机酸作为湿法烟气脱硫的添加剂。Southwest电站通过添加DBA使得平均脱硫效率由76%提高到82%以上。J. C. S. Chang等试验研究得出,向石灰石浆液中添加己二酸,可使脱硫率增加10个百分点。德国SHU公司开发研制的在石灰石吸收液中加入甲酸的添加剂技术,不但提高了系统的脱硫效率和碳酸钙的利用率,而且增加了系统运行的安全可靠性。我国学者在结合火电厂现有经济技术条件和脱硫工艺特点的基础上也开展了对有机酸添加剂的研究,并取得了一定的成果。吴忠标等在旋流板塔上对己二酸强化石灰石浆液烟气脱硫过程进行了研究,实验结果表明:实验条件下,当己二酸浓度为0.15%时,脱硫率可提高10个百分点,CaCO3 利用率可提高25个百分点;且相同脱硫率要求时,可大大降低液气比,从而降低脱硫的运行成本。陈学泳等选用Ca(OH)2 和粉煤灰作吸收剂,对已酸、己二酸和柠檬酸三种添加剂在鼓泡式吸收瓶中进行了实验研究,得出在低浓度吸收液中,添加有机酸均能提高Ca(OH)2 和粉煤灰烟气脱硫系统的脱硫效率,且对吸收液的pH值有一定的缓冲作用,其中柠檬酸是三级电离,缓冲能力最大,己二酸是二级电离,缓冲能力居中,乙酸是一级电离,缓冲最弱。电力部南京电力环保所曾对贵阳电厂石灰喷雾法烟气脱硫工艺进行试验,在吸收液中加入已酸可取得良好的运行效果 。综上所述,有机酸添加剂可以有效的提高脱硫效率,降低运行成本,增加系统运行的安全可靠性。1.2有机添加剂作用机理分析向石灰石吸收液中加入有机酸添加剂主要需要考虑以下两个过程:(1)石灰石的溶解过程:在石灰石浆液中加入有机酸HA添加剂,可以促进石灰石的溶解,反应如下:CaCO (固)CaCO (液)Ca +CO(1)HAH +HA (2)HAH +HA(3)HA H+A(4)CO+H HCO(5)HCO + H CO2 +H2O(6)反应(1)溶解的CO 与反应(2)离解出的H 反应生成HCO , HCO与H 又反应生成CO2 和H2O, HCO 浓度的降低,使得反应(1)和(5)的化学平衡向右移动,从而促进了CaCO 的溶解。(2)SO2 吸收过程:加入有机酸HA还可以起到缓冲吸收液pH值的作用,使吸收液的pH值不会因SO2的溶解而下降太快。反应如下:SO2 (气)SO2 (液)(7)SO2 (液)+H2OH2 SO3 H+ +HSO (8)H+A HA (9)H+ HA H2A (10)H+HAHA(11)由上述反应可知,溶解的SO2 与水反应离解出H,有机酸阴离子与H 反应生成有机酸,使得H浓度降低,反应(8)平衡向右移动,从而促进了SO2 的吸收。从以上分析可知,有机添加剂的存在可以促进石灰石的溶解,提高吸收剂的利用率;缓冲吸收液的pH值,抑制气液界面上由于SO2 溶解而导致的pH值的降低,加速了SO2 的吸收,从而提高脱硫效率,降低运行成本。2.无机添加剂2.1国内外研究现状无机添加剂主要包括镁的化合物、钠盐、铵盐等,其中以镁类和钠类添加剂应用较多。PSI EnergysGibson Station的抑制氧化式镁强化石灰石脱硫过程就是通过向石灰石脱硫浆液中添加煅烧后的白云石而实现的。文献Chang. J. C. S, et a1. Pilot Testing Of Sodium Thiosul2fate, Environmental Progress 1986, 5 (4) : 225233.介绍的硫酸镁强化石灰石脱硫系统的脱硫率可由强化前的78%提高到83%。我国学者也相继在无机添加剂方面做了很多研究,奚胜兰等以硫酸镁、硫酸钠和腐殖酸钠为脱硫添加剂对石灰石脱硫系统进行了试验,得出硫酸镁和硫酸钠能有效的促进石灰石的溶解,提高石灰石的利用率和脱硫效率,而腐殖酸钠也能促进石灰石的溶解,改善传质性能,但效果要差一些。孙文寿等也对无机脱硫添加剂做了大量的研究,并取得了较好的脱硫效果。2.2无机添加剂的作用机理分析无机添加剂在石灰石浆液中的脱硫作用,以硫酸镁和硫酸钠为例进行分析。1. 镁的强化过程向石灰石脱硫系统中添加硫酸镁可改变其化学过程,该过程中起主要作用的是中性离子对MgSO ,吸收器内的主要反应为:MgSO Mg + SO(12)Mg + SOMgSO (13)反应(13)向右进行到MgSO 浓度较高时, c也达到了一定浓度,则有下述反应的进行:SO2 +H2 0 + SO2HSO(14)脱硫形成的固相产物主要是溶解度较小的CaSO31 /2H2O,反应式如下:Ca + SO + 1 /2H2OCaSO3 1 /2H2O(15)另外有一部分SO被烟气中的O2 氧化成SO ,以及式(12)生成的SO,与Ca结合生成石膏。Ca+ SO+ 2H2OCaSO 2H2O(16)硫酸镁的加入和中性离子对MgSO 的形成,可有效地促进SO2 的吸收和石灰石的溶解,从而提高了脱硫效率。2. 钠的强化过程钠强化石灰石脱硫过程与镁强化过程很类似,所不同的是以亚硫酸钠代替亚硫酸镁来提高脱硫效率。对钠的强化过程,添加Na2 SO , SO浓度增大而有利于下述反应进行;CaSO(固) + SOCaSO (固) + SO(17)反应(17)生成的SO将促进式(14)向右进行;固相沉淀反应同式( 15) ( 16) 。由上述分析可以看出,脱硫过程中起主要作用的是SO。所以,加入硫酸钠,能提高SO浓度,并促进CaCO溶解,提高脱硫效率。3.结论综上所述,有机添加剂和无机添加剂均可以促进SO2 的吸收和CaCO3 ,的溶解,而且有机添加剂还能够缓冲吸收浆液的pH值,从而提高脱硫效率,降低脱硫成本。因此,选择有机酸作为湿法脱硫工艺的添加剂更具有优势。调研发现,国外对于添加剂的研究起步较早,且实现了较多的工业应用,美国主要集中在镁盐强化和有机酸强化,德国主要集中在甲酸和甲酸钠的混合液强化。虽然,国内也开始了对脱硫添加剂的研究,但都还集中在实验室阶段,没有付诸工业应用,尚未转化为现实生产力。因此,脱硫添加剂在我国燃煤电厂烟气脱硫工艺中有着广阔的研究潜力和应用前景。4.我厂二期烟气脱硫添加剂应用所面临的主要问题4.1选用何种添加剂适合于我厂现有的脱硫设备？从上述有机添加剂和无机添加剂原理的分析，从作用上而言，由于具有缓冲吸收浆液的pH值的功能，我们优先选择有机添加剂。同时从经济性上进行选择的话，我们也可就以上几种添加剂的成本进行比较后再做出选择。4.2以已酸作为脱硫添加剂为例我们有将面临哪些问题？1、首先，我们将从设备的安全性上进行考虑，添加已酸是否会对我们的脱硫设备造成一定的腐蚀？而作为一个二元弱酸，本身所电离出的氢离子是相当有限的，而且在PH值较低的情况下还能抑制氢离子电离。缓冲PH值。我们所要考虑的主要是已酸本身是否会与某些特定的化学物质发生化学反应。2、其次我们要考虑从哪添加，添加多少剂量能获得最好的脱硫效率？我们现有的添加方式可以考虑两种方式：一是在反应的容器里添加，可通过地坑泵将添加剂加入到吸收塔中。二是直接在制浆的过程中添加（此方法要考虑由于已酸本身会与石灰石反应，过早的添加是否会对石灰石造成浪费）。同时按照多少的比例添加能获得较好的效果也是我们要实际考虑的一个问题。3、也是我们所面临的最主要一个问题：添加了