1、脫硫添加劑的概念
脫硫增效劑又稱脫硫催化劑,其主要成份大部分為可以針對SO2有很強(qiáng)的反應(yīng)活性的高分子催化劑,構(gòu)成以高分子物質(zhì)為主要原料,經(jīng)物化加工,激化或物化改性,應(yīng)用高新技術(shù)強(qiáng)化改性后與其它無機(jī)高分子材料充分混合,最終形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和性能的催化氧化煙氣脫硫添加劑。
在脫硫過程中,石灰石與SO2的反應(yīng)速度受制于CaCO3的溶解速度。CaCO3在水中以微小顆粒狀存在,在這些微球表面,存在著雙膜效應(yīng),阻礙了CaCO3在水中的溶解,因此解決CaCO3在水中的溶解問題將會對整個脫硫工藝有較大的改善。脫硫增效劑主要是針對CaCO3,表面物性的活性劑和催化劑,用來減弱和消除雙膜效應(yīng),改變固液界面濕潤性,提高界面?zhèn)髻|(zhì)效率,促進(jìn)SO2的吸收。同時滲透進(jìn)入CaCO3的微球表面遍布的微孔和裂紋,使得液體中硫的傳質(zhì)從這些微孔和裂紋順利引入,增大有效傳質(zhì)面積,強(qiáng)化石灰石溶解
度,從而大大加快了石灰石與SO2的反應(yīng)速度。
2、工作原理
將石灰配制成一定濃度的石灰石漿液,并加入一定量脫硫添加劑,機(jī)械攪拌均勻,經(jīng)石灰石漿液泵打入脫硫反應(yīng)塔內(nèi),石灰石漿液被霧化成細(xì)小的霧滴與來自鍋爐的煙氣進(jìn)行傳質(zhì),SO2被石灰石乳吸收,凈化后的氣體從煙道排出。
3、產(chǎn)品特點
3.1提高脫硫效率,無需進(jìn)行設(shè)備擴(kuò)容改造
提高二氧化硫氣液傳質(zhì)速率,強(qiáng)化對二氧化硫的吸收而提高脫硫率。在氣液界畫處催化劑能夠結(jié)合SO2溶解產(chǎn)生的大量H+離子,使H+離子從液膜傳遞到液相主體,漿液PH也不會因SO2的溶解而下降過快,同時氣相阻力減小,促進(jìn)SO2吸收。
3.2節(jié)能降耗
脫硫裝置入口的二氧化硫濃度在設(shè)計值范圍內(nèi),一是可停運部分吸收塔漿液循環(huán)泵,相對降低系統(tǒng)所需液氣比,降低脫硫系統(tǒng)廠用電率從而有效降低脫硫運行費用和脫硫維護(hù)檢修費用;二是可以節(jié)省制漿系統(tǒng)球磨機(jī)能耗,有效提高粗顆粒石灰石(250目)的利用率,基本實現(xiàn)與(325目)粒徑石灰石相同的脫硫效率。
3.3提高燃煤調(diào)整和脫硫運行、備用的靈活性,降低燃煤成本
由于SO2的溶解度和固體CaCO3的溶解速度都有限,脫硫催化劑的加入則提供了堿性基團(tuán),增強(qiáng)了液膜傳質(zhì)因子,不僅可以促進(jìn)CaCO3的溶解和提高其解離速率,減少了液相阻力,漿液PH也不會因SO2的溶解而下降過快。使用脫硫加劑時,脫硫系統(tǒng)可在較低PH值下運行,從而增加主機(jī)燃煤調(diào)整和脫硫系統(tǒng)運行靈活性和穩(wěn)定性。
3.4減少石灰石用量
提高脫硫劑的利用率,從而減少其用量。催化劑可以提高石灰石在液相中的溶解度,強(qiáng)化石灰石溶解。在固液界面處,催化劑能提供有利于CaCO3溶解的酸性環(huán)境,減小液相阻力,促進(jìn)石灰石的溶解。
3.5增加石灰石的分散性,減少設(shè)備結(jié)垢
催化劑中的活性成份可以提高石灰石的表面活性,增加石灰石的分散性,降低其沉降速度,減少設(shè)備的結(jié)垢堵塞。
3.6提高氧化效率,減少亞硫酸根含量,提高真空皮帶機(jī)脫水效率
脫硫添加劑可降低石灰石漿液表面張力,使臨界晶核半徑減小,強(qiáng)化HSO2的氧化使CaSO4和CaSO3易析出石膏,CaSO4等處于非飽和狀態(tài),阻礙了化學(xué)硬垢的生成,確保設(shè)備長期運行阻礙結(jié)垢.
4、脫硫添加劑的效果
以石灰石為吸收劑,分別在添加適宜濃度的脫硫添加劑與不加脫硫添加劑時,進(jìn)行液氣比L/G對脫硫效率的影響試驗,當(dāng)L/G相同時,加入脫硫添加劑后的脫硫效率凈增值隨脫硫效率L/G增加而減少,即
L/G小時,脫硫添加劑效果明顯。L/G≤5L/m 3時,脫硫效率約在10個百分點以上,脫硫效率相對提高18%,氣相效率相對提高26%以上;L/G≥5L/m 3后,脫硫效率L/G增加而減少,但仍有5個百分點以上,
脫硫效率相對提高7%以上,氣相效率相對提高12%以上,當(dāng)脫硫效率相同時,即從要達(dá)到相同的脫硫效率所要求的L/G變化看,添加脫硫添加劑的效果更加明顯。由計算可知,要達(dá)到相同的脫硫效率,
L/G1僅為L/G2的60%-73%;且L/G越大L/G的減小幅度越明顯,脫硫添加劑能有效的降低系統(tǒng)運行費用。綜合分析,加入脫硫添加劑后對不同進(jìn)氣口SO2濃度的煙氣,均可提高脫硫效率約30-50個百分點,這點對較高濃度的SO2煙氣來說,效益相當(dāng)可觀。
4.1脫硫添加劑對漿液PH值的影響
為考察脫硫添加劑對pH值的影響,測定了脫硫塔進(jìn)、出口PH值隨過程時間變化數(shù)據(jù),可以看出,添加適宣濃度的脫硫添加劑,能降低PH的峰值,并能減緩PH的變化,即脫硫添加劑起到了對pH值的緩沖作用,從而加快總傳質(zhì)一反應(yīng)速度,有利于提高脫硫效率和石灰石的利用率。
4.2脫硫添加劑對漿液中顆粒沉降的影響
配置一定濃度的漿液,經(jīng)充分?jǐn)嚢韬螅屍渥匀怀两?,觀測其沉降速度,實驗結(jié)果表明,加入脫硫添加劑后使沉降速度大為減慢,不加入脫硫添加劑時,沉降3小時后已清晰地分為清液層和漿液層,并與30小時后的情況一樣,而加入脫硫添加劑后,沉降5小時后分為三層,清液層占總體積的5.0%,稀裝層87.0%,濃漿層8.0%,而此時稀漿層、濃漿層中分別含約1/3,2/3的石灰石,且沉降30小時后稀漿層,濃漿層分別占總體積的85%、10%含石灰石分別為1/6,5/6左右,可見脫硫添加劑的加入大大減慢了石灰石顆粒的沉降速率。
4.3脫硫添加劑對漿液粘度的影響
試驗加入脫硫添加劑前后漿液粘度表明,無論是石灰漿,還是石灰石漿,加入脫硫添加劑后均使粘度略有降低,可見脫硫添加劑有降低漿液粘度的作用。
4.4加入脫硫添加劑的其他作用
防垢防腐,即加入一定量的脫硫添加劑,具有一定的降低結(jié)垢腐蝕速率的作用,并能改善垢層性能,使之容易用水沖洗,較大幅度的降低循環(huán)槽面的S02濃度,從而大大改善了工作環(huán)境。不加脫硫添加劑時,S0250-80ppm,加入脫硫添加劑后,S02降至10-30ppm,從降低情況看,脫硫添加劑具有加速總反應(yīng)速率的作用。
5.案例經(jīng)濟(jì)效益分析如下
以2014年某電廠為實例,該電廠總裝機(jī)容量4×60萬KW使用了我公司脫硫添加劑后給電廠帶來的經(jīng)濟(jì)效益,分析如下:
5.1改變煤源種類,合理利用能源,降低燃煤成本
首先,對不同硫含量的煤,進(jìn)行價格調(diào)查了解得知,以低位發(fā)熱量5500kcal,秦皇島煤炭的價格為參考,調(diào)查結(jié)果硫份每增加1%,價格降低30元/噸以上。正常情況下,每臺60萬kw的機(jī)組每天用煤
量約為5500噸,4臺機(jī)組每天日用煤量約為22000噸。
使用了脫硫添加劑后,可以提高脫硫效率的30%~70%以上,根據(jù)實踐及理論換算,其效果是能將設(shè)計燃料含硫量上限由1%提高到2%以上,而在實際使用過程中,考慮到機(jī)組本身的抗腐蝕能
力將實際使用煤種由1%提高到1.3%卻是完全可行的。(如果機(jī)組承受能力好,使用上限能提高到1.5%或以上;含硫1.3%的煤可以由70%的含硫1%的煤和30%含硫為2%的煤混配起來。
5.1.1提高煤質(zhì)硫份節(jié)約燃煤成本(每年按300天計)
22000噸/天x0.3×30元1噸X300天=5940萬元/年
5.1.2 添加脫硫增效劑費用(每年按300天計)
3萬/噸x4臺×60噸/年=720萬元/年
5.1.3提高入爐煤質(zhì)硫份后帶來的綜合效益
5940萬元—720萬元=5220萬元
5.2節(jié)省漿液循環(huán)泵電耗、減少設(shè)備損耗
在脫硫?qū)嶋H運行中,漿液循環(huán)泵在24小時不停的抽取和輸送石灰石漿液,該電廠脫硫塔需開啟全部4臺漿液循環(huán)泵(最大一臺功率為1400KW),才能安全排放。這種情況下,加入一定量的脫硫添加劑,在保證達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)的同時,可以通過停運一臺漿液循環(huán)泵來降低運行費用,所能節(jié)省的電費成本如下表所示。
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機(jī)組數(shù)量循環(huán)泵功率
(KW)循環(huán)泵效率上網(wǎng)電價
(元/KW.h)機(jī)組運行時間(小時/年)年節(jié)省電費(萬元/年)
4140090%0.4272001524
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