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脱硫增效剂提高脱硫系统脱硫效率的应用实例

  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、对煤种硫分的适应能力差、吸收塔后续设备堵塞结垢现象严重、设备磨损严重等问题。脱硫装置的增容改造耗资巨大,改造施工周期约半年,给电厂带来前所未有的经济及环保压力。专用于石灰石一石膏湿法脱硫系统的增效剂具有高效、节能的效果。若能在不对原有脱硫设备进行增容改造的前提下,应用脱硫增效剂来满足脱硫系统的设计脱硫效率是一种有效的方法。
  
  一、项目概况
  
  某公司2×1000MW机组配套使用上海锅炉厂生产的超超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉。锅炉型号:SG-3044/27.46-M53X。采用单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、露天塔式布置方式。设计煤种为神府东胜煤、校核煤种为大同煤。
  
  该机组配套脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,一炉一塔。吸收塔各有4台浆液循环泵(额定功率分别为1120kW、1250kW、1400kW、1400kW),机组吸收塔有效容积约为3300m³。目前SO2执行排放标准为:烟囱出口SO2排放浓度低于100mg/m³。目前系统整体脱硫电耗较高,且对于环保标准存在较大压力,因此在6号机组脱硫系统使用增效剂进行了试验。
 
脱硫增效剂提高脱硫系统脱硫效率的应用实例_湖北锐意自控
  
  二、脱硫增效剂添加试验
  
  添加试验从2015年8月11日开始。8月11日初次投加增效剂1400kg,增效剂分两次加入到6号机组吸收塔脱硫地坑内,通过提升泵打入脱硫塔内,地坑的搅拌器保持开启,确保增效剂的溶解和扩散均匀,为补充系统每天运行造成的增效剂损失,后续日均加约45kg增效剂,11号到18号共加剂320kg。
  
  三、添加脱硫增效剂效果分析
  
  1、减排效果
  
  表1是6号机组加剂前后的减排数据。从表中可以看到,在负荷、入口浆液pH值等工况基本相同的情况下,入口SO2浓度在1198-1377mg/m³时,加剂后净烟气SO2浓度由原来的平均68mg/m³下降到26mg/m³,脱硫效率由94.8%提高到97.9%提高了3.1%。从加剂后烟囱出口SO2浓度的变化曲线可以看到,脱硫增效剂的使用能明显提高脱硫效率,为电厂SO2的达标排放提供了保障。
  
脱硫增效剂提高脱硫系统脱硫效率的应用实例_湖北锐意自控
  表1. 6号机组加剂前后减排数据
  
  2、停泵节能效果
  
  表2是6号机组加剂前后的运行数据。从表中可以看到,在负荷和入口SO2浓度等工况基本相同的情况下,入口SO2浓度在1400-1600mg/m³时,加剂后循环泵运行2和3,与加剂前相比可停运一台循环泵,并且加剂后的系统净烟气SO2浓度与脱硫效率与加剂前相比基本不变。
  
脱硫增效剂提高脱硫系统脱硫效率的应用实例_湖北锐意自控
  表2. 6号机组加剂前后停泵节能数据(低硫煤)
  
  5、6号机组脱硫系统试验之前2台机组的厂用电率相差不大,试验期间电耗率6号机组较5号机组最少降低0. 1 %,最多可降低0. 29%,也就是厂用电率可以降低0.1%-0.29%,其节能效果显著。
  
  3、后续运行效果
  
  表3是6号机组加剂后的后续运行数据。可以看到,通过每天向系统内添加增效剂,截止到18日系统依旧可以通过运行2/3两台浆液循环泵即可保证出口SO2浓度达标排放,增效剂的持续性很强,可持续降低系统运行的能耗,节约厂用电。
  
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  表3. 6号机组加药后续运行数据
  
  4、极限试验效果
  
  6号机组加药极限试验运行数据见表4。
  
脱硫增效剂提高脱硫系统脱硫效率的应用实例_湖北锐意自控
  表4. 6号机组加剂极限试验运行数据
  
  当入口SO2浓度达到2500mg/m³以上时,6号脱硫系统依然可以在运行3台浆液循环泵的情况下,维持出口SO2浓度小于100mg/m³。当入口SO2浓度低于2500mg/m³时,运行2台浆液循环泵就可以维持出口SO2浓度小于100mg/m³。由此可见,添加脱硫增效剂后,6号脱硫系统可以适应更高硫份的煤种,为电厂适应高硫分煤种以及灵活环保掺烧带来更多的选择。同时还可以降低购煤成本,为电厂带来更多的收益。
  
  四、项目成效
  
  1、停泵节能效益
  
  从停泵节能效果分析可知,系统运行状况与加剂前相比可停运1~2台循环泵,且加剂后系统净烟气SO2浓度、脱硫效率与加剂前相比基本不变。通过分析可以看出,加剂后大大提高了系统的处理能力,在相同的工况下,未加剂的5号脱硫系统需要运行4台循环泵,而加剂的6号脱硫系统仅需要运行2台循环泵便可达到排放要求,且出口SO2浓度相差不大。加药后大大提高了系统的处理能力,可以长期停运一到两台循环泵。
  
  图1是8月份1~17日6号机组发电耗电率数据,从图中可以看到,在8月11日系统加完增效剂后,系统耗电率明显下降,最低只有0.53,比加剂前平均降低0.2,节约的电量主要是加剂后停泵节约与增压风机节约的能耗。
  
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  图1. 机组发电耗电率
  
  每天脱硫系统停运浆液循环泵节约电量(按停1台泵节电110A计算),系统加剂停泵后节约电量为23319 (kW˙h);每天增压风机节约电量(2台增压风机电流下降约定俗28A)5936(kW˙h),每天脱硫系统节电量29255(kW˙h)。上网电价按照0.42元/(kW˙h)计算,则脱硫系统每天可以节约费用12287元,扣除日加剂成本约3000元,每天净节省成本9200元效果显著。
  
  2、 其他效益
  
  (1)通过添加脱硫增效剂,提高了脱硫系统的脱硫效率,减少SO2排放量,满足了达标排放要求。加药后,通过合理调配循环泵运行,可以完全避免超标情况发生。
  
  (2)通过添加脱硫增效剂可以提高系统裕量,使系统适应缓冲能力更强,当其他条件(如煤质、机组负荷等)存在波动时,系统依然可以高效稳定运行,增强了运行控制能力。
  
  (3)从数据可知,加剂后系统整体pH与加药前相比下降了0.2左右,节约了石灰石的消耗。并且,脱硫增效剂有增强石灰石溶解的作用,加入增效剂后可以提高石灰石利用率。脱硫增效剂可增强脱硫塔浆液氧化效果,对石膏的脱水率有提升,可提高石膏的品质。
  
  (4)脱硫增效剂具有减少系统腐蚀结垢的作用,在一定程度上能够改善或缓解系统结垢的问题,提高设备备用系数和减少循环泵系统的检修、维护工作量。
  
  在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中,在石灰石浆液中添加脱硫增效剂,能有效提高石灰石的活性、促进石灰石的溶解,在脱硫吸收塔中,烟气中SO2脱除率及钙转化率显著提高,在提升脱硫效率的同时,提高了石灰石CaCO3的吸收利用率。由于脱硫增效剂减缓pH值的波动,减少了浆液补充调整的操作频次,提高了供浆流量均衡性,从而提高系统运行的可靠性和稳定性,有效降低了脱硫运行费用。试验证明,应用脱硫增效剂还可以提高运行操作的灵活性,拓展燃煤硫分的适应范围,这样既降低了投资成本和运行费用,也确保了SO2达标排放,实现企业经济效益和社会效益双丰收。
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