石灰石脱硫剂应用
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高效氢氧化钙脱硫剂技术工艺原理一、引言燃煤等化石能源的广泛使用导致大气中的二氧化硫(SO2)排放量不断增加,对环境和人类健康造成了严重影响。
为了减少二氧化硫的排放,脱硫技术被广泛应用于烟气净化领域。
而高效氢氧化钙脱硫剂技术是一种常用的脱硫方法,本文将介绍其工艺原理。
二、高效氢氧化钙脱硫剂技术工艺原理高效氢氧化钙脱硫剂技术是基于氢氧化钙(Ca(OH)2)作为脱硫剂的原理。
其工艺步骤主要包括石灰石破碎、石灰石的煅烧、氢氧化钙的制备以及脱硫反应等。
1. 石灰石破碎:石灰石是高效氢氧化钙脱硫剂的原料,首先需要对石灰石进行破碎。
破碎后的石灰石颗粒尺寸适中,便于后续工艺步骤的进行。
2. 石灰石的煅烧:煅烧是将石灰石加热至高温,使其发生化学反应的过程。
在煅烧过程中,石灰石中的碳酸钙(CaCO3)会分解产生氧化钙(CaO)。
这是因为碳酸钙在高温下会发生热分解反应,生成氧化钙和二氧化碳。
煅烧后的氧化钙是高效氢氧化钙脱硫剂的主要原料。
3. 氢氧化钙的制备:煅烧得到的氧化钙需要与水反应生成氢氧化钙。
这一步骤是通过将氧化钙与适量的水混合,使其发生水化反应得到氢氧化钙。
水化是一个放热反应,会产生大量的热量。
4. 脱硫反应:氢氧化钙脱硫剂的最终目的是将烟气中的二氧化硫转化为硫酸盐,并将其吸附在脱硫剂表面。
在脱硫剂与烟气接触的过程中,二氧化硫会与氢氧化钙发生反应,生成硫酸盐和水。
硫酸盐随后被脱硫剂吸附,从而实现了二氧化硫的脱除。
脱硫剂吸附反应后的硫酸盐可以通过后续工艺步骤进行回收利用。
三、高效氢氧化钙脱硫剂技术的优势高效氢氧化钙脱硫剂技术具有以下几个优势:1. 高效脱硫:氢氧化钙作为脱硫剂,具有较高的脱硫效率,能够将烟气中的二氧化硫转化为硫酸盐并吸附。
2. 原料广泛:石灰石是高效氢氧化钙脱硫剂的原料,而石灰石是一种广泛存在的矿石资源,易于获取。
3. 低成本:相比其他脱硫方法,高效氢氧化钙脱硫剂技术具有较低的投资和运营成本。
4. 环保可持续:高效氢氧化钙脱硫剂技术能够将二氧化硫转化为无害的硫酸盐,减少了对环境的污染。
烟气脱硫工程用石灰石活性实验总结报告南京理工大学大气污染控制课题组2008年7月22日南京1任务来源与背景目前在燃煤火电厂应用的各种烟气脱硫技术中,湿法烟气脱硫(WFGD)技术最成熟,已经工业应用了几十年,是烟气脱硫的主流技术。
在WFGD中,石灰石溶解是一个重要的速率控制步骤,对系统的正常运行、脱硫效率和运行费用等起着重要作用。
要挑选合格的石灰石,除考虑其运输费用、石灰石硬度和碳酸钙含量等外,还应根据其反应活性来选择石灰石脱硫剂。
南京理工大学大气污染控制课题组与苏源环保工程股份有限公司合作,对其在烟气脱硫工程使用的1种石灰石样品进行脱硫活性筛选实验。
课题组经过近1个星期的紧张工作,现已完成了合同书要求的各项工作,现把实验结果报告如下。
2 实验2.1 实验装置及方法实验采用酸滴定法测定石灰石溶解速率。
石灰石活性测定实验装置如图1所示。
图1 实验装置示意图(1) 玻璃釜式反应器;(2) 数字式电动搅拌器;(3) pH电极;(4) 数字式pH计;(5) 酸式滴定管;(6) 温度计;(7) 超级恒温水浴用JJ-1型精密增力电动搅拌器(常州国华电器有限公司生产)控制反应转速;用501型超级恒温水浴(上海市实验仪器厂)控制反应温度为50 ℃;溶液的pH值则由意大利HANNA INSTRUMENTS公司生产的酸度计连续测量,每次实验前酸度计用该公司生产的标准缓冲溶液(缓冲溶液pH值分别为7.00、4.01)校准。
2.2石灰石脱硫剂本实验采用苏源环保公司提供的1种石灰石试样,对石灰石试样进行研磨,然后用325目筛过筛,得到试验用石灰石粉料。
采用X 荧光衍射测定石灰石试样的化学成分,结果如表1所列。
样品1 CaCO 3含量为99.29 %,SiO 2含量为0.11 %,属正常。
表1 试验用石灰石的化学成分(%)CaCO 3 MgCO 3 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 MnO TiO 2 烧失量 P 2O 5 K 2O 样品1 99.29 0.8367 0.11 0.07 0.09 0.003 0.006 43.53 0.02 0.00 `Q3 实验结果与讨论3.1石灰石转化率的计算本实验采硫酸溶解石灰石。
错误!错误!分享常见燃烧过程中的脱硫技术具体有哪几种当煤在炉内燃烧的同时向炉内适当位置喷人脱硫剂,称为燃烧中脱硫。
常用的脱硫剂有石灰石、白云石,也有用熟石灰和生石灰的。
脱硫反应温度较高,一般在800~1250℃的范围内。
常用技术有一下几种。
煤粉炉直接喷钙脱硫技术炉内喷钙脱硫技术早在20世纪60年代就己经开始研究,由于其脱硫效率没有湿法烟气脱硫(WFGD)高,故在较长一段时间内没有得到工业应用(目前一些国家,特别是发展中国家的有关环保法令只要求对燃煤排放的SO2有中等程度的排除)。
这一方法具有投资省,装置简单,便于改造且能满足一般环保要求,所以受到人们的关注。
单纯的炉内直接喷钙脱硫效率只能达到30%-40%,如再与尾部活化器增湿或与添加催化剂等技术相结合,其脱硫效率可达70%以上,具有广阔的发展前景。
流化床燃烧脱硫技术在流化床中,煤与粉碎的石灰石一起随同热风进入锅炉,煤和石灰石悬浮在燃烧空气中。
当煤燃烧时,燃料中的硫释放出来被石灰石吸收,达到脱硫的目的。
流化床的燃烧温度(800-950℃)恰好是石灰石脱硫的最佳温度。
该技术可以减少二氧化硫排放80%以上。
另外,低的燃烧温度可以大幅度降低NOX的生成。
因此,流化床锅炉无需加污染控制设备即可达到硫氧化物和氮化物的排放标准。
流化床燃烧脱硫技术包括常压鼓泡流化床燃烧技术、常压循环流化床、增压鼓泡流化床燃烧技术与增压循环流化床燃烧技术。
其中前三类已得到工业应用,增压循环流化床燃烧技术尚在工业试验阶段。
错误!错误!型煤燃烧固硫技术型煤燃烧固硫是将粉煤、固硫剂和粘结剂等混合挤压成形入炉燃烧,燃烧时产生的SO2部分吸收固定于灰渣中,达到脱硫目的。
型煤燃烧固硫工艺简单,投资及运行费用低,不仅可以脱硫,还可节煤和减少烟尘排放,但因SO2与固硫剂接触时间太短而导致脱硫率偏低,固硫率一般在5O%左右。
水煤浆燃烧技术水煤浆是20世纪70年代发展起来的一种以煤代油的新型燃料。
循环流化床燃烧(CFBC)技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下,即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。
循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入。
石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。
气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床,燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。
为了提高吸收剂的利用率,将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。
钙硫比达到2~2.5左右时,脱硫率可达90%以上。
流化床燃烧方式的特点是:1.清洁燃烧,脱硫率可达80%~95%,NOx排放可减少50%;2.燃料适应性强,特别适合中、低硫煤;3.燃烧效率高,可达95%~99%;4.负荷适应性好。
负荷调节范围30%~100%。
燃料中的S在燃烧过程中产生SO2,与炉内石灰石粉受热分解产生的CaO反应生成CaSO3,CaSO3经氧化生成CaSO4,CaSO4或CaSO3随灰渣排除,从而实现了在燃烧过程中炉内脱硫。
石灰石煅烧速度与温度的关系若煅烧温度为900摄氏度时,每小时可烧透石灰石3.3mm;若煅烧温度为1000摄氏度时,每小时可烧透石灰石6.6mm;若煅烧温度为1100摄氏度时,每小时可烧透石灰石14mm;若煅烧温度为1052摄氏度时,每小时可烧透石灰石10mm;而实际上,因石灰的导热系数小于石灰石,并且随热量传入石灰石内部愈深,二氧化碳逸出的阻力也愈大,所以速度也就愈慢。
因此,在实际窑炉中1052摄氏度时,煅烧直径150mm石灰石,需要20小时以上才能煅烧完全,如果要煅烧小于1mm的粉状石灰石,反应速度不到一秒。
由此可见,如果能用小粒度石灰石煅烧石灰,则煅烧温度和煅烧石灰所需要的热耗会得到大幅度的降低。
脱硫剂石灰石粉气力输送系统输送(锅炉炉内脱硫)一、系统介绍炉内喷钙(脱硫剂:石灰石粉),CaCO3在炉内热解为高活性CaO与SO2反应,脱除SO2。
钙基干法脱硫剂1. 引言钙基干法脱硫剂是一种用于烟气脱硫的化学剂。
它通过将烟气中的二氧化硫(SO2)与钙基干法脱硫剂中的钙氧化物(CaO)反应,形成硫酸钙(CaSO4),从而实现脱硫的目的。
本文将深入介绍钙基干法脱硫剂的原理、工艺以及应用。
2. 原理钙基干法脱硫剂的脱硫原理基于以下反应方程式:2CaO + SO2 → 2CaSO3 (1) CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 (2)方程式(1)中,钙氧化物与二氧化硫反应生成亚硫酸钙(CaSO3),方程式(2)中,亚硫酸钙进一步与氧气反应生成硫酸钙(CaSO4)。
由于硫酸钙是固体,可以很容易地从烟气中分离出来,实现脱硫的目的。
3. 工艺钙基干法脱硫剂的工艺主要包括石灰石破碎、石灰石煅烧、石灰石水化以及脱硫反应等步骤。
3.1 石灰石破碎石灰石是钙基干法脱硫剂的主要原料,需要经过破碎处理。
石灰石破碎主要通过破碎机进行,将石灰石块破碎成适当大小的颗粒。
3.2 石灰石煅烧石灰石煅烧是将石灰石加热至高温,使其发生化学变化的过程。
在煅烧过程中,石灰石中的钙碳酸盐(CaCO3)分解,生成钙氧化物(CaO)。
石灰石煅烧通常使用回转窑或立式窑进行。
3.3 石灰石水化石灰石水化是将煅烧后的石灰石与水进行反应,生成钙氢氧化物(Ca(OH)2)。
石灰石水化反应是一个放热反应,需要控制反应温度以避免过热。
3.4 脱硫反应脱硫反应是钙基干法脱硫剂的核心步骤。
在脱硫反应中,将石灰石水化液喷入烟气中,与烟气中的二氧化硫发生反应,生成硫酸钙。
脱硫反应通常在脱硫塔中进行,脱硫塔内配有喷淋装置和填料层,以增加反应的接触面积和效率。
4. 应用钙基干法脱硫剂广泛应用于烟气脱硫领域,特别是燃煤电厂和工业炉窑等大型烟气排放设备。
其主要优点包括:•高效脱硫:钙基干法脱硫剂能够有效地将烟气中的二氧化硫去除,使排放的烟气达到国家标准要求。
•低成本:钙基干法脱硫剂的原料石灰石广泛存在,价格较低,生产成本相对较低。
石灰石石膏湿法脱硫的工艺【石灰石石膏湿法脱硫的工艺】导语:石灰石石膏湿法脱硫是一种常见的烟气脱硫技术,通过将石灰石与石膏反应,可以高效地去除燃煤发电厂和工业锅炉烟气中的二氧化硫。
本文将深入探讨石灰石石膏湿法脱硫的工艺原理、优势以及相关问题。
一、工艺原理1. 石灰石石膏湿法脱硫原理:石灰石与石膏发生反应生成硬石膏,将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙,并形成可回收利用的石膏产物。
主要反应方程式如下所示:CaCO3 + SO2 + 2H2O → CaSO4·2H2O + CO22. 脱硫反应的特点:该反应是一个快速的液相反应,在一定反应温度、气体流速和石膏浆液浓度下进行。
反应速率受碱性、反应温度、质量浓度等因素的影响。
二、工艺步骤1. 石灰石石膏湿法脱硫的基本步骤:(1)石灰石破碎、磨细:将原料石灰石经过破碎和磨细处理,提高其活性和反应速率。
(2)制备石膏浆液:将石灰石与水混合,形成石灰石浆液。
为了提高脱硫效果,还可加入一定量的添加剂。
(3)脱硫反应:将石灰石浆液喷入脱硫塔,通过与烟气的接触和反应,使二氧化硫转化为硫酸钙。
(4)石膏产物处理:将脱硫过程中生成的硬石膏经过脱水、干燥等处理后,得到成品石膏。
2. 工艺改进:为了提高脱硫效率和经济性,石灰石石膏湿法脱硫工艺进行了多方面的改进。
例如引入喷雾器、增加反应塔数目、采用高效填料等,以增加烟气与石灰石浆液的接触面积,加强反应效果。
三、工艺优势1. 脱硫效率高:石灰石石膏湿法脱硫工艺能够高效地将烟气中的二氧化硫转化为重质石膏产物,脱硫效率可达到90%以上。
2. 石膏产物可回收利用:脱硫过程中生成的硬石膏可以用于建材、石膏板等行业,实现资源的循环利用。
3. 工艺成熟可靠:石灰石石膏湿法脱硫工艺经过多年的实践应用,技术成熟可靠,广泛应用于燃煤发电厂和工业锅炉等领域。
四、问题与挑战1. 石膏处理与排放:脱硫过程中生成的硬石膏需要进行后续的脱水、干燥等处理,同时还需要解决石膏产物的长期存储和排放问题。
烟气脱硫技术中添加剂的选用摘要:因石灰石价廉易得,被广泛应用于烟气脱硫过程中。
但因其溶解度小而液相传质差,影响其利用和脱硫率,难于推广。
向石灰石浆液中添加某些化合物,可有效地提高液相传质系数,明显提高脱硫率,降低脱硫成本。
关键词:脱硫;添加剂;无机;有机中图分类号tq536 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)29-0105-021、添加剂的分类在石灰石-石膏烟气脱硫过程中加入添加剂可起到以下几方面的作用:1)提高吸收剂的反应活性;2)提高so2的脱除率;3)抑制结垢;4)起缓冲液的作用。
添加剂可分为无机添加剂和有机添加剂两大类,目前这两类添加剂在不同的国家均有不同程度的工业应用及研究。
1.1 无机添加剂无机添加剂多是碱或碱性物质,包括cacl2na2so4、mgs04、mgo、mg(0h)2等。
它可以改变脱硫剂浆液的离子平衡,强化脱硫过程,同时金属离子对脱硫反应有催化作用。
其中以镁与钠类掭加剂应用得较多。
1.2 有机添加剂国外研究表明,向以石灰石为脱硫剂的浆液中加入有机添加剂,可进一步提高脱硫率和吸收剂的利用率。
a.a.charles认为:有机添加剂能增强气液界面与液相主体之间的ph缓冲能力,从而提高脱硫率。
j.c.dickerman认为,凡是ph=3-5.3之间的缓冲溶液都能提高与so,反应所需的溶解碱组分而促进so2的吸收。
有机添加剂通常呈弱酸性。
它可以缓冲脱硫剂浆液的ph值,强化so,溶解过程,同时低ph能加速脱硫剂溶解。
理想的有机添加剂应具有适宜的ph缓冲作用、挥发性低、价格便宜、无毒等条件。
根据离解常数(pka),比较合适的有:乙酸、苯甲酸、羟基乙酸、己二酸、dba(dibasic acids)、间苯二甲酸和磺基丙酸等。
考虑挥发性,乙酸和苯甲酸不适合使用;羟基乙酸的抗挥发性较好,但其pka值很小,只有当浓度大时才会起作用;己二酸和间苯二甲酸都是二元酸,但其中第二个羧基只能部分起强化作用;因磺基丙酸可能在脱硫过程中由丙烯和hs3;现场反应生成,是一个强有力的有机添加剂。
双碱法脱硫工艺流程
双碱法脱硫工艺是一种常用的烟气脱硫方法,采用石灰石和苏打灰作为脱硫剂,经过多级喷射吸收器和脱硫塔的处理,可以高效地去除烟气中的二氧化硫。
双碱法脱硫工艺的基本流程如下:
1. 石灰石研磨:将石灰石研磨成细粉末,用于后续的反应。
2. 石灰浆制备:将石灰石粉末与水混合,形成石灰浆。
3. 石灰乳制备:将石灰浆与一定量的水进行稀释,形成石灰乳。
4. 烟气喷射吸收器:将石灰乳喷射到烟气流中,通过化学反应将二氧化硫和石灰乳中的氧化钙反应生成硫酸钙。
5. 还原系统:为了减少石灰乳的用量,提高脱硫效率,可在喷射吸收器后设置还原系统,还原系统中添加还原剂,如碲酸钠或硫酸亚铁,使硫酸钙还原成硫酸亚铁。
6. 脱硫塔:在脱硫塔中,硫酸亚铁与二氧化硫继续反应生成硫酸,同时,石灰乳中的氧化钙再次与硫酸反应生成硫酸钙。
经过多级喷射吸收器和脱硫塔的处理,烟气中的二氧化硫几乎被完全去除。
7. 脱硫产物处理:脱硫塔中生成的硫酸钙可以作为商品化学品或进行进一步处理。
8. 烟气处理:经过脱硫塔处理后的烟气经过除尘设备去除悬浮颗粒物,并经过烟囱排放。
双碱法脱硫工艺具有高效、稳定、适用范围广等优点。
然而,该工艺也存在一些问题,如需要大量的脱硫剂和水,产生的脱硫产物需要进一步处理等。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择适用的脱硫工艺。
石灰石炼铁作用
石灰石在炼铁过程中起着重要的作用。
炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原为金属铁的过程,而石灰石在这一过程中发挥了催化剂和脱硫剂的作用。
石灰石作为催化剂,能够加速铁矿石中的铁氧化物的还原反应。
铁矿石中的主要铁氧化物是赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4),它们在高温下与还原剂(通常为焦炭)反应生成金属铁。
而石灰石中的主要成分是氧化钙(CaO),它能够与铁矿石中的硅酸盐和硅酸钙等杂质反应生成熔渣,从而降低了金属铁的熔点,加快了还原反应的进行。
石灰石还能够起到脱硫剂的作用。
在炼铁过程中,铁矿石中的硫化物会随着熔渣一起被还原成硫化氢,并从熔渣中脱出。
而石灰石中的氧化钙能够与硫化氢反应生成硫化钙(CaS),将硫从炼铁过程中移除,以降低金属铁的硫含量,提高铁的质量。
由于石灰石在炼铁过程中的重要作用,因此在实际操作中会根据铁矿石的成分和性质,以及所需的铁质量和炉温等因素,选择适当的石灰石种类和添加量。
一般来说,含有较高氧化钙含量的石灰石更适合作为炼铁过程中的催化剂和脱硫剂。
除了石灰石,还有其他物质也可以用作炼铁过程中的催化剂和脱硫
剂。
例如,焦炭可以作为还原剂,加速铁氧化物的还原反应;石英石可以作为熔剂,提高熔渣的流动性和热传导性;而石灰石则具有催化剂和脱硫剂的双重作用。
石灰石在炼铁过程中扮演着催化剂和脱硫剂的角色,能够加速铁矿石的还原反应,降低金属铁的熔点,以及去除炼铁过程中的硫等杂质。
通过选择适当的石灰石种类和添加量,可以提高炼铁过程的效率和产量,同时改善铁的质量。
石灰石的应用为炼铁工业的发展做出了重要贡献。
石灰石-石膏湿法脱硫添加剂研发与应用 1. 脱硫添加剂的研发及应用背景 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高,吸收剂来源丰富,价格低廉,副产品可利用等特点而被广泛采用,成为目前燃煤电厂烟气脱硫应用最广泛的方法。但目前我国火力发电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置的运行普遍存在能耗和运行成本高、对煤种硫份的适应能力差、吸收塔后续设备堵塞结垢现象严重、设备磨损严重等问题,随着我国煤炭市场的不稳定性,众多电厂长期燃用超出设计硫份的燃煤,导致脱硫系统无法正常运行,随着越来越严格的环保排放标准的实施,很多脱硫装置被迫进行增容改造工作。脱硫装置的增容改造动辄耗资千万,改造施工周期3~4月,给电厂带来前所未有的经济及环保压力。若能在不对原有脱硫设备进行增容改造的前提下,应用脱硫添加剂来满足脱硫系统的设计脱硫效率是目前脱硫行业的研究方向。
针对以上情况,西安热工研究院有限公司在石灰石-石膏湿法脱硫工艺的反应机理上对提高脱硫反应速度从而缩短烟气与浆液的接触时间,在提高石灰石活性和氧化空气利用效率的前提下研发了两种针对不同工况下使用的脱硫添加剂,脱硫添加剂能加速石灰石溶解、显著提高石灰石活性、提高氧化空气的利用效率、提高脱硫石膏品质、降低系统的Ca/S比从而提高石灰石的利用效率、防止设备结垢和堵塞、减轻磨损、缓冲浆液pH值波动,使其能适应超出设计硫份约20%~30%的煤种,降低系统能量损耗,给电厂带来良好的经济和社会效益。
其一是节能降耗型脱硫复合添加剂,主要应用于燃煤硫份在设计硫份以内的脱硫装置,使用该型号的脱硫添加剂可以降低浆液循环强度三分之一,降低系统的液气比,降低吸收塔部分的阻力,从而显著降低脱硫系统能耗,降低系统的Ca/S比从而提高石灰石的利用效率、提高脱硫石膏的品质,并能降低烟气带出液滴量减轻对后级设备的结垢堵塞。
其二是性能增强型脱硫复合添加剂,主要应用于燃煤硫份在超出设计硫份约20%~30%的脱硫装置,使用该型号的脱硫添加剂可以显著提高脱硫效率和氧化空气的利用效率从而满足脱硫系统正常运行,达到环保要求的脱硫效率及SO2排放浓度;但要达到此效果的前提是吸收塔浆液的pH值和吸收塔浆液密度必须控制在正常的运行范围之内,在超出设计硫份约20%~30%的工况下,脱硫装置原有的供浆和脱水系统将无法保证吸收塔浆液的正常运行水平,需要对供浆和石膏排出系统进行必要的增容改造,这部分的改造工作改动工程量及改造费用均较小,且可以在不影响脱硫装置的正常运行的情况下进行,具有较强的操作性。
西安热工研究院有限公司脱硫添加剂生产线年生产能力为3600吨,3~5天内可确保脱硫添加剂到达使用现场。 2. 脱硫添加剂的应用效果 向吸收塔浆液中添加脱硫添加剂,可有效地提高石灰石的活性,加快气膜和液膜之间的传质过程,从而显著提高脱硫率,降低脱硫运行成本。从50余套脱硫装置使用西安热工研究院脱硫添加剂的效果来看,使用脱硫添加剂可以达到如下的效果:
★ 提高脱硫效率 一般情况下脱硫添加剂可在系统原有基础上提高烟气脱硫效率5~15%。
★ 降低系统液气比 在不降低脱硫效率的前提下,脱硫添加剂可降低浆液循环强度三分之一,降低系统的液气比,显著降低脱硫系统能耗(节省厂用电率0.12~0.20%),并能减少烟气带出液滴,对减轻后级设备的结垢堵塞有一定好处。
★ 提高氧化空气利用率 在燃煤硫份超出设计值20~30%时的工况下,原有的氧化系统无法满足正常的运行要求,正确使用脱硫添加剂可以显著提高氧化空气的利用效率,在原有的氧化系统基础上可以满足正常运行的要求,且脱硫石膏及吸收塔浆液成分维持在正常水平。
★提高石灰石的反应活性及其利用率 本添加剂是在我院脱硫技术研究所完成的大量石灰石活性试验的基础之上开发的,根据我们的实验数据,脱硫添加剂可以将石灰石的半消溶时间缩短约40%,大大加速石灰石的溶解速度,从而大幅提高石灰石的活性及其利用率。
★起缓冲液的作用 脱硫添加剂可以对吸收塔浆液pH值起到缓冲作用,使得浆液pH值更加平稳。
★防止垢的产生 添加剂可以有效的防止垢的产生。
★ 提高脱硫装置的煤种适应性 通过添加脱硫添加剂,使脱硫系统能适应更高含硫量的煤种,在目前燃煤含硫量普遍难以有效控制的形势下可有效降低发电成本、提高电厂竞争力。根据现场应用的经验,正确使用本添加剂可以满足燃煤硫份超出设计值20~40%时的脱硫效率及净烟气SO2排放浓度的要求。
3. 脱硫添加剂的主要成份 添加剂主要成份有:活性剂、助溶剂、复合多元酸、反应催化剂、示踪剂。 活化剂:改变固液界面湿润性,降低固相和液相之间的液膜阻力,提高界面传质效率; 助溶剂:加速石灰石的溶解速度; 复合多元酸:在吸收塔浆液环境中提供缓冲对,加快气膜和液膜之间的传质过程,提高反应速度; 反应催化剂:提高氧化空气中氧气的利用效率,促进氧化反应; 示踪剂:不参与反应,用于跟踪监测吸收塔浆液中脱硫添加剂的浓度;
4. 脱硫添加剂的原理 在脱硫吸收反应过程中,石灰石与SO2的反应速度受控于石灰石的溶解速度,由于在水中的溶解度较小,克服或改善石灰石在水中的溶解问题,将会对整个脱硫工艺有较大的改善提高。
由于石灰石在水中的溶解度较小,在吸收塔中大量的石灰石是以微小颗粒状存在的,经研究发现,在这些微球表面,存在着较大的气膜和液膜的双膜阻力,严重影响了液体中SO2的传质,采用针对石灰石的活性剂和复合多元酸来减弱和消除双膜效应,同时配合助溶剂来加快石灰石的溶解速度,从而大大提高脱硫反应速度。
在脱硫装置入口硫份超出设计值的状况下,原有的氧化系统无法满足实际工况氧化的需要,脱硫添加剂中的反应催化剂可以显著提高氧化空气中氧气的利用效率,从而提高氧化效果。
5. 脱硫添加剂对石灰石活性的影响 为了研究脱硫添加剂对石灰石活性的影响作用,特进行了使用脱硫添加剂和未使用脱硫添加剂的石灰石活性对比试验,试验采用电力行业标准DL/T 943-2005《烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定》的测试方法。试验在热工院石灰石活性试验台上进行。石灰石消溶率随时间的变化曲线见图1; 从图1可以看出,未使用脱硫添加剂时石灰石样品的半消溶时间为32.3min,加入脱硫添加剂后石灰石样品的半消溶时间为14.9min,缩短石灰石的半消溶时间约54%,石灰石活性得以大幅提升。 图1 石灰石样品消溶率随时间的变化曲线 由上图可以得出石灰石样品在pH值5.50,温度为50℃时的溶解速率如表1所示。
表1 石灰石溶解速率对比表 工况 无添加剂 加入西安热工研究院 脱硫添加剂后 石灰石溶解20%所需时间(分钟) 4.2 3.2 石灰石溶解30%所需时间(分钟) 8.7 6.6 石灰石溶解40%所需时间(分钟) 17.1 10.5 石灰石溶解50%所需时间(分钟) 32.3 14.9 石灰石溶解60%所需时间(分钟) 56.4 20.6 石灰石溶解70%所需时间(分钟) 94.0 28.6 石灰石溶解80%所需时间(分钟) / 42.3
6. 脱硫添加剂的使用方法 脱硫添加剂加入方法:可在浆液循环回路的任意位置加入,根据电厂实际情况提出具体方案。 建议建立脱硫添加剂本底浓度时从吸收塔地坑加入,脱硫添加剂经过地坑搅拌器搅拌溶解均匀后通过地坑泵直接打入吸收塔内; 由于各厂脱硫系统各不相同,燃用煤种硫份含量不同,添加量需根据实际情况进行相应的调整。
后续添加量仅考虑出石膏带水、脱硫废水排放、烟气携带水等步骤的损失和自身的衰减情况作酌量补充。 7. 使用脱硫添加剂对脱硫运行的要求 使用脱硫添加剂前需要将吸收塔浆液品质调整到正常的范围,吸收塔浆液pH值控制在5.0~5.8之间,吸收塔浆液密度控制在1120~1180kg/m3之间,因使用脱硫添加剂可以适应超出设计SO2浓度约20%~30%,因此对供浆系统和石膏排出系统出力不足的脱硫装置,为了保持吸收塔浆液pH值和密度能够维持在正常的运行范围内,需考虑对吸收塔供浆和石膏排出系统进行必要的增容改造。
8. 脱硫添加剂对脱硫设备的安全性评价 脱硫添加剂在纯水中基本呈中性。其溶解度很高,能在吸收塔浆液中瞬间溶解,对吸收塔浆液的pH扰动很小。添加剂溶解到吸收塔浆液中以后,大幅提高了石灰石的活性,提高了氧化空气利用率,从而达到保证脱硫效率的前提下可以降低液气比降低脱硫运行成本的目的,并在实际煤质超出设计值约30%的情况下达到环保要求的排放标准。为了检验脱硫添加剂对脱硫设备的安全性影响,西安热工研究院有限公司在实验室进行了衬胶和鳞片等材质的挂片进行了高浓度脱硫添加剂溶液环境中的浸泡试验(浸泡溶液环境是脱硫添加剂浓度约1000、10000和50000ppm,水浴温度约为50℃),浸泡8个月未发现上述挂片有任何腐蚀、老化或脱落现象。因脱硫添加剂在吸收塔中的本底浓度不高于1000ppm,其含量远远低于浸泡试验的添加剂浓度,因此在实际应用中对脱硫后续设备的安全运行无任何不利影响。挂片浸泡前后照片如下: 图2 在1000、10000和50000ppm添加剂溶液中进行浸泡试验的鳞片和衬胶挂片照片 图3 浸泡8月后的衬胶挂片照片 图4 浸泡8月后的鳞片挂片照片
在液相环境中,脱硫添加剂不沉淀不挥发,在吸收塔浆液中促进石灰石的溶解和氧化效果。脱硫设备中能够直接接触到脱硫添加剂的部分主要有:吸收塔内壁、石膏浆液循环泵叶轮及管道、石膏排出泵、吸收塔地坑内壁、地坑泵、吸收塔浆液搅拌器、除雾器、净烟道内壁以及烟囱内壁等。在添加剂的高浓度浸泡试验中可以看出,对高于实际运行添加剂浓度约50倍的添加剂溶液中浸泡8月的衬胶和鳞片无任何腐蚀或脱落现象,在实际的浆液环境中,低浓度的添加剂溶液对吸收塔内壁的衬胶或玻璃鳞片无任何腐蚀作用。
从华能阳逻电厂使用脱硫添加剂3月后的停机检查可以看出,GGH和除雾器的堵塞现象得到很大的改善,吸收塔内壁、净烟道内壁以及烟囱内壁没有点蚀的情况出现。脱硫系统运行维护情况良好。
脱硫添加剂不燃不爆,对人体无毒无害,储存于阴暗干燥场所,有效期保存期达18个月。在搬运或其他途径皮肤直接接触添加剂时,用清水洗净即可,对人体皮肤没有任何影响,因脱硫添加剂呈粉末状易飞扬,在人工添加时需佩戴专业的防护面罩,避免粉末因扬尘进入呼吸道对人体造成的伤害。
9. 脱硫添加剂服务流程 收集现场资料,包括吸收塔塔型,脱硫运行状况,石灰石品质,浆液品质,石膏品质,必要时可现场检测; 判断是否可使用添加剂; 根据现场资料配置针对该脱硫装置适用的添加剂; 现场脱硫运行情况调整,必要时进行浆液分析;