湿法脱硫系统石灰石耗量分析

第2 9卷第 3期 2 0 1 3年 5月

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程

Vl 0 1 . 2 9 No . 3 2 7

P o we r S y s t e m En g i n e e r i n g

文章编号：1 0 0 5— 0 0 6 X( 2 0 1 3 ) 0 3— 0 0 2 7— 0 3

湿法脱硫系统石灰石耗量分析戴新刘晓慧禾志强

( 1 .内蒙古京隆发电有限责任公司，2 .内蒙古工业大学)摘要：石灰石是湿法脱硫运行成本的主要组成部分，通过对比理论石灰石耗量和实际石灰石耗量的偏差，可以找出影响石灰石利用率的主要影响因素，进而寻求提高石灰石利用率，降低石灰石耗量的有效途径，节约脱硫运行成本通过实验研究，分别对浆液 p H值、 石灰石粒度、石灰石反应活性对石灰石的耗量影响进行了分析，为实际运行中降低石灰石耗量提高了参考。

关键词：脱硫；石灰石；经济性中图分类号：X7 7 3 文献标识码：B

Li me s t o ne Co n s um p t i o n Ana l y s i s f t he We t FGD Sy s t e mDAI Xi n,LI U Xi ao— h ui, H E Zhi - q i an g

Ab s t r a c t:L i me s t o n e c o n s u mp t i o n i S a ma j o r c o m p o n e n t o f t h e o p e r a t i n g c o s t s o f w e t F GD . b y c o n t r a s t t h e d e v i a t i o n o ft h e o r y l i me s t o n e c o n s u mp t i o n a n d a c t u a l l i me s t o n e c o n s u mp t i o n, we c a n i d e n t i f y t h e ma i n a fe c t f a c t o r s o f t h e l i me s t o n e u t i l i z a t i o n, t h u s s e e k i n g t h e e f f e c t i v e wa y t o i mp r o v e l i me s t o n e u t i l i z a t i o n,r e d u c i n g l i me s t o n e c o n s u mp t i o n a n d s a v i n g t h e c o s t o f d e s u l

f u r i z ti a o n o p e r a t i o n .I n t h i s P a口 e r, we s t u d y o n t h e i mp a c t o f he t s l u r r y p H, l i me s t o n e p a r t i c l e s i z e, l i me s t o n e r e a c t i v i t y o f l i me s t o n e c o n s u mp t i o n . Ke y wo r d s: d e s u l f u r i z a t i o n; l i me s t o n e; e c o n o mi c

经过“十一五”的大力推进，烟气脱硫技术已在我国活

n一一石灰石纯度，试验期间为 8 9 . 4%; ——设计钙硫比， 1 . 0 3。

力发电行业得到了广泛的应用，对于脱硫系统的研究也日渐深入细致，在“十二五”大力倡导节能减排的背景下，通过

实际脱硫反应中，由于石灰石反应活性、杂质含量等因素影响，石灰石实际耗量会与理论值存在一定偏差，通常实际石灰石消耗量是通过实际脱硫反应中投加到吸收塔内的

运行优化，实现脱硫系统的经济运行，就成了目前的一个重要研究领域I 。 石灰石是脱硫反应的吸收剂，耗量较大，是脱硫系统运行成本的主要组成部分，石灰石耗量与设计值发生较大偏差，不仅会直接造成脱硫运行成本的攀升，而且也会对吸收

石灰石浆液量和浆液密度计算得出，计算公式如下：Mc 川

塔浆液品质、脱水系统运行工况等产生一定影响，因此石灰石耗量分析也就成为了石灰石.石膏脱硫系统节能优化运行的要重点研究的问题。 为了分析实际运行中石灰石耗量偏差情况，找出影响石灰石消耗量的主要因素，进而提高石灰石在脱硫反应中的利用率，降低运行成本，因此在某 2×6 0 0 Mw机组配套脱硫系统上进行了石灰石耗量分析的相关试验。

式中：^ a C O 3——实际石灰石耗量，k g/ h; P——石灰石密度，P= 2 . 6 g/ c m;P——石灰石浆液密度，g/ c m;——

每小时石灰石浆液量，m/ h。 理论石灰石耗量和实际石灰石耗量之差，可以在一定程

度上反应石灰石在实际脱硫反应中的活性 (投加过量石灰石，造成浆液过饱和，也会增加石

灰石实际耗量 )。不同负荷条件下理论石灰石耗量和实际石灰石耗量对比见表 1。 根据上述试验结果计算可出，不同负荷下理论石灰石耗量均值为 4 . 4 9 3 t/ h,而实际石灰石耗量均值为 5 . 6 1 1 t/ h,石

1石灰石耗量计算理论上，石灰石中所含的有效脱硫成分，即 C a C O,在

灰石多耗用量平均值为 1 . 1 l 8 ,每天多消耗石灰石约 2 7 t, 该厂石灰石进厂价为 2 0 0元/ t,按每运行 6 0 0 0 h计算，由于

脱硫反应中与烟气中的 S O:按照理论钙硫比发生反应，因此理论石灰石耗量是指脱硫系统在设计 C a/ S比条件下，按照

理论石灰石耗量和实际石灰石耗量偏差，每年每套脱硫系统运行成本增加 1 3 4万元，长期运行不仅会大大增加电厂的运

脱除 S O2量计算得出的所需石灰石量。计算公式如下：M~:—…

s l - C s 2 )× × Q s n d￣ ( C—

行成本，还会造成浆液未反应的碳酸钙含量增加，致使石膏脱水系统运行故障，系统结垢堵塞、浆液过饱和失效的风险

l 0 0 0 0 0 0

6 4

式中：Mc a c o 3——理论石灰石耗量，k g/ l l;Q 5 d——标干烟气量， Nm h a ( 6%02 );c s l一一原烟气 s 02浓度，mg/ Nm ( 6%0 2 ); Cs 2一一净烟气 S O2浓度， mg/ Nm ( 6%O2 );

大大增加，不利于系统安全稳定运行

2石灰石耗量影响因素分析实际运行过程中造成理论石灰石耗量和实际石灰石耗

收稿日期：2 0 1 2 . 1 2 - 1 0 戴新( 1 9 7 0一 ),男，高级工程师。丰镇，0 1 2 1 0 0

量偏差较大的原因包括吸收塔浆液 p H值控制不当、石灰石

2 8

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活性低、石灰石粒度偏高、石灰石及浆液中杂质多等。为此，

就上述影响因素分别进行了石灰石耗量影响试验。

表 l 不同负荷下理论石灰石耗量与实际石灰石耗量对比

投运浆液泵浆液 p H值

石灰石耗量， t h 出口S O 2浓度/ mg m石灰石成本/元 h。。 S O2排污费/元. h 两项合计费用/元. h’

2 . 1吸收塔浆液 p H影响试验石灰石的消溶过程要消耗 H ,使浆

液呈碱性，而石灰石浆液 H 扩散驱动力与浆液的 p H值成反比关系，故较低的

石灰石反应活性是衡量石灰石品质的一个重要指标，脱除S O 2所需的碱量是通过石灰石粉的溶解来提供，吸收剂的活性会影响石灰石的溶解度和溶解速度，是表示一种在酸性环境中的转化特性。吸收剂的活性包含吸收荆种类、物化特性和与其反应的酸性环境。活性较高的石灰石在保持相同石灰石利用率的情况下，在要求相同 S O 2脱除效率的情况下， 石灰石耗量较低。石灰石反应活性高，石灰石利用率也高， 石膏中过剩 C a C O含量低，即石膏纯度高。不同活性石灰石耗量见表 4。

浆液 p H值将使反应向有利于石灰石溶解的方向进行，但p H值低时 H+浓度高，会增加 S O:气相阻力，不利于脱硫效率的提高[ 5】 '通常将吸收塔浆液 p H值控制在 5 . 2~5 . 8之间。 从运行经济性的角度考虑，提高 p H值，亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解受到严重抑制，产品中出现大量难以脱水

的亚硫酸钙，石灰石的利用率下降，随石膏排出吸收塔未反应的过量石灰石也随之增加 (从石膏分析结果看来，部分时段石膏中 Ca C O 含量高达 3 . 5%,正常情况应低于 l%),同时高 p H值也会增加系统结构堵塞的风险。p H变化会引起石灰石耗量和出口 S O 2浓度变化，石灰石运行成本和排污费随之变化，5 0 0 MW负荷下，p H对石灰石耗量影响见表 2。

表 4不同活性石灰石粒度对运行成本影响

可以看出，活性较大的石灰石利用率明显高于低活性石灰石，同等条件下石灰石耗量较低。在石灰石原料相对稳定的条件下，可以通过向吸收塔浆液添加有机酸等增效剂，提高石灰石溶解速率的方式来提高石灰石的反应活性。在吸收塔浆液中按 1 0 mmo l/ L的浓度加入 D B A后，石灰石溶解速率变化见表 5。 表 4不 DB A对石灰石溶解速率的影响溶解速率/% 5 mi n 1 0 mi n未加 D BA 8 . 8 9 1 1 . 5 2

从表 2可以看出， p H值由 5 _ 3提高至 5 . 5石灰石浆液耗量增加 1 . 0 4 ,增幅为 2 0 . 7%,脱硫系统运行费用增加 1 6 . 7 2%。此负荷及入口 S O2浓度条件下，p H为 5 . 3时，脱

硫系统运行成本最低，但p H低于 5

. 5时，脱硫效率低于 9 0%,因此该负荷条件下 p H应保持在 5 . 5左右。 2 . 2石灰石粒度影响试验石灰石颗粒的粒度越小，质量比表面积就越大，其反应

2 0 mi n1 8 . 1 5

3 0 mi n 4 0 mi n 5 0 mi n1 9 . 8 6 2 1 . 1 6 2 7 . 6 4

速率也就越大 (反应速率与石灰石颗粒比表面积成正比), 因此较细的石灰石颗粒的消溶特性就越好，石灰石的利用率相应提高。但无论在用石灰石粉还是湿式球磨机制浆系统，

塑旦里堡垒！: !: : ! !: ! ! : ! !: ! 可以看出，加入有机酸后，石灰石溶解速率显著增加。加入 D B A后，液相主体中的 p H值降低，使得液相主体和石灰石颗粒表面 H的浓度差增大，从而促进了 H 从液相主体向石灰石颗粒表面的传质而增大了石灰石的溶解速率，促

石灰石粒度越小，就意味着制浆系统所需能耗越高，二者存在平衡关系。以 2 5 0目和 3 2 5目两种粒度为例，利用率与经济性对比见表 3。

表 3石灰石粒度对运行成本影响

进C a C O 在液相的溶解，提高了石灰石的利用率。

嚣粒度， 元 . h耗量， 1 . h耗量， t . h 石 率，%本用嚣/ t . h 3结日 论2 5 0目 2 0 0 3 . 9 8 5 . 0 2 7 9 . 2 8 1 0 0 4

3 2 5目

2 2 0

3 . 9 8

4 5 9

8 6 . 7 1

1 0 1 0

( 1 )石灰石耗量对湿法脱硫系统运行成本影响较大，提高石灰石利用率可以有效节约运行成本； ( 2 )降低 p H有利于石灰石溶解，但会增加 S O 吸收阻力，一般控制浆液 p H为 5 . 2~5 . 8之间：

从表 2可以看出，提高石灰石粒度可以显著提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，但同时石灰石原料成本价增加，

总的运行成本略有增加，通常综合考虑粒度对石灰石利用率和成本的影响，石灰石粉粒度控制在为 2 5 0￣3 2 5目，具体控制指标应根据当地石灰石原料价格及利用率综合考量。2 . 3石灰石活性影响试验

( 3 )石灰石粒度越小，利用率越高，可以降低石灰石耗量，但也会增加石灰石原料的加工成本，应根据当地石灰石原料价格及利用

率综合考量选择合适的石灰 (下转第3 1页)

第 3期

张步庭等：燃烧调整对 N O排放和锅炉效率的影响

3 l

高 NO 排放浓度较大，氧量 3 . 3 6%3 2况锅炉效率较高、NO排放浓度较低。 3 . 4 _ 3 1 8 0 Mw负荷氧量调整试验 1 8 0 MW负荷氧量调整试验在 3个工况下进行，采用缩

烧调整试验，得到了运行因素对 NO排放、锅炉效率的影响，对同类型锅炉设备的运行调整、改造有一定的借鉴意义。 试验主要结论如下。

( 1 )一次风速升高，有利于降低 N O ,但是锅炉效率也会下降。

腰配风方式，燃尽风全关。随着氧量的升高，NO 排放浓度升高，灰渣含碳量下降、排烟温度升高、锅炉效率下降。表 8机组 1 8 0 MW负荷下氧量影响

( 2 ) 配风方式对 N O 排放影响较小，针对该锅炉缩腰

配风方式锅炉效率较高、NO 排放较少。 ( 3 )燃尽风对 NO 排放影响较大，随着燃尽风量增加、 NO 排放浓度明显降低，锅炉效率略有下降。 ( 4 )氧量对 NO排放规律明显，随着氧量增加，NO 排放浓度增加；锅炉效率则需要根据 g 2、 q 情况确定最佳氧量。 口

参

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3结论通过对 3 0 0 Mw亚临界机组双炉膛、四角切圆锅炉的燃 (上接第2 6页)风速的增加，接入风能后，节电效果更为显著。 ( 3 )垂直轴风力机的植入将有效改善空冷岛上部的空气流场，减少热风回流，提高了凝汽器的换热效率。 口

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(上接第2 8页 )石粒度； ( 4 )石灰石反应活性是石灰石品质的重要指标，活性越高，反应性能越好，相同条件下耗量降低。 口

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编辑：迎

利