一、產(chǎn)品背景
高效脫硫劑，又稱脫硫添加劑、脫硫催化劑。使用高分子物質(zhì)為主要原料，經(jīng)物化加工，激化或物化改性，應(yīng)用*強(qiáng)化改性后與其它無機(jī)高分子材料充分混合，具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和性能的新型催化氧化煙氣脫硫添加劑，其主要成份大部分為高分子催化劑，與SO2有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，由于煙氣脫硫添加劑的穩(wěn)定性很好，*符合脫硫過程的要求。
石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝具有技術(shù)成熟、脫硫效率高、吸收劑來源廣、價格低廉、副產(chǎn)品可利用等特點，是燃煤電廠應(yīng)用的煙氣脫硫技術(shù)法。當(dāng)前，我國石灰石濕法脫硫系統(tǒng)存在的主要問題是：運(yùn)行能耗高；設(shè)備結(jié)垢磨損嚴(yán)重，系統(tǒng)可靠性低；對煤質(zhì)硫份的適應(yīng)性差，難以達(dá)到設(shè)計出力要求。隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的頒布實施，許多電廠將被迫進(jìn)行脫硫設(shè)備的增容改造，一臺600MW機(jī)組脫硫裝置的增容改造需耗時3個月以上，耗資千萬元，給電廠帶來了*地經(jīng)濟(jì)壓力。在保持原有脫硫系統(tǒng)設(shè)備不變的條件下，利用脫硫增效劑進(jìn)行脫硫系統(tǒng)的“化學(xué)增容改造”完*夠達(dá)到進(jìn)行設(shè)備增容改造的效果。伴隨國家對污染源監(jiān)管力度的加大，發(fā)電企業(yè)社會責(zé)任感的增強(qiáng)，保持煙氣脫硫系統(tǒng)的可靠運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放已成為國家和企業(yè)的共識。隨著脫硫過程中化學(xué)藥劑增效技術(shù)的引進(jìn)吸收，脫硫增效劑在我國越來越多電廠的濕法脫硫系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，由于其具有使用效果明顯、使用方便、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點，使得這一產(chǎn)品受到廣泛關(guān)注和青睞。調(diào)查顯示，超過70%的燃煤電廠正在使用或有意向使用脫硫增效劑，用于改善系統(tǒng)運(yùn)行。石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝因其技術(shù)成熟、脫硫效率高，吸收劑來源豐富，價格低廉，副產(chǎn)品可利用等特點而被廣泛采用，成為目前燃煤電廠煙氣脫硫應(yīng)用zui廣泛的方法。由于石灰石本身的性質(zhì)及工藝限制，石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝也存在著能耗、效率等等問題。針對以上情況,我們開發(fā)了脫硫增效劑，用于優(yōu)化脫硫過程，提高FGD系統(tǒng)的脫硫性能，使其能適應(yīng)各種含硫量的煤種，降低系統(tǒng)能量損耗，給電廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
二、高效脫硫劑的主要成份及特點：
外觀：白色晶體粉末
密度：1.3±0.05g/cm3
包裝：25KG、40KG規(guī)格，高密閉包裝袋
貯放：應(yīng)置于干燥、陰涼處保存
保質(zhì)：性能穩(wěn)定，保質(zhì)期3年
性質(zhì)：無毒、無害
高效脫硫劑主要成份有：CaCO3表面活化劑、反應(yīng)催化劑、化學(xué)隧道形成劑。
★ 表面活化劑：改變固液界面濕潤性，提高界面?zhèn)髻|(zhì)效率；
★ 反應(yīng)催化劑：降低反應(yīng)能，提高反應(yīng)速度；
★ 化學(xué)隧道形成劑：形成CaCO3的微球內(nèi)部化學(xué)隧道，將反應(yīng)從平面推向立體，進(jìn)一步提高吸收劑利用效率和加快反應(yīng)速度。
高效脫硫劑原理
在脫硫過程中，石灰石與硫的反應(yīng)速度受控于CaCO3的溶解速度，CaCO3在水中的溶解度較小，克服或改善CaCO3在水中的溶解問題，將會對整個脫硫工藝有較大的改善提高。由于CaCO3在水中的溶解度較小，在吸收塔中大量的CaCO3是以微小顆粒狀存在的，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在這些微球表面，存在著雙膜效應(yīng)，嚴(yán)重影響了液體中硫的傳質(zhì)，采用針對CaCO3表面物性的活性劑和催化劑來減弱和消除雙膜效應(yīng)，同時配合化學(xué)隧道形成劑來滲透進(jìn)入CaCO3的微球表面遍布的微孔和裂紋，制造無數(shù)的從微球體表面到內(nèi)部的隧道，使得液體中硫的傳質(zhì)從這些微孔和裂紋順利引入，大大加快了石灰石與硫的反應(yīng)速度。
三、高效脫硫劑的應(yīng)用效果
1、高效脫硫劑對石灰石活性的影響
為了研究脫硫添加劑對石灰石活性的影響作用，特進(jìn)行了使用脫硫添加劑和未使用脫硫添加劑的石灰石活性對比試驗，試驗采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 943-2005《煙氣濕法脫硫用石灰石粉反應(yīng)速率的測定》的測試方法。試驗在熱工院石灰石活性試驗臺上進(jìn)行。未使用脫硫添加劑時石灰石樣品的半消溶時間為32.3min，加入脫硫添加劑后石灰石樣品的半消溶時間為14.9min，縮短石灰石的半消溶時間約54%，石灰石活性得以大幅提升。
由上圖可以得出石灰石樣品在pH值5.50，溫度為50℃時的溶解速率如表1所示。
表1石灰石溶解速率對比表
工況 | 無添加劑 | 加入高效脫硫劑后 |
石灰石溶解20%所需時間（分鐘） | 4.2 | 3.2 |
石灰石溶解30%所需時間（分鐘） | 8.7 | 6.6 |
石灰石溶解40%所需時間（分鐘） | 17.1 | 10.5 |
石灰石溶解50%所需時間（分鐘） | 32.3 | 14.9 |
石灰石溶解60%所需時間（分鐘） | 56.4 | 20.6 |
石灰石溶解70%所需時間（分鐘） | 94.0 | 28.6 |
石灰石溶解80%所需時間（分鐘） | / | 42.3 |
2、高效脫硫劑的使用方法
高效脫硫劑加入方法：可在漿液循環(huán)回路的任意位置加入，根據(jù)電廠實際情況提出具體方案。
建議建立脫硫添加劑本底濃度時從吸收塔地坑加入，脫硫添加劑經(jīng)過地坑攪拌器攪拌溶解均勻后通過地坑泵直接打入吸收塔內(nèi)；
由于各廠脫硫系統(tǒng)各不相同，燃用煤種硫份含量不同，添加量需根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
后續(xù)添加量僅考慮出石膏帶水、脫硫廢水排放、煙氣攜帶水等步驟的損失和自身的衰減情況作酌量補(bǔ)充。
3、使用高效脫硫劑對脫硫運(yùn)行的要求
使用高效脫硫劑劑前需要將吸收塔漿液品質(zhì)調(diào)整到正常的范圍，吸收塔漿液pH值控制在5.0~5.8之間，吸收塔漿液密度控制在1120~1180kg/m3之間，因使用脫硫添加劑可以適應(yīng)超出設(shè)計SO2濃度約20%~30%，因此對供漿系統(tǒng)和石膏排出系統(tǒng)出力不足的脫硫裝置，為了保持吸收塔漿液pH值和密度能夠維持在正常的運(yùn)行范圍內(nèi)，需考慮對吸收塔供漿和石膏排出系統(tǒng)進(jìn)行必要的增容改造。
高效脫硫劑對脫硫設(shè)備的安全性評價
高效脫硫劑在純水中基本呈中性。其溶解度很高，能在吸收塔漿液中瞬間溶解，對吸收塔漿液的pH擾動很小。添加劑溶解到吸收塔漿液中以后，大幅提高了石灰石的活性，提高了氧化空氣利用率，從而達(dá)到保證脫硫效率的前提下可以降低液氣比降低脫硫運(yùn)行成本的目的，并在實際煤質(zhì)超出設(shè)計值約30%的情況下達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了檢驗脫硫添加劑對脫硫設(shè)備的安全性影響，西安熱工研究院有限公司在實驗室進(jìn)行了襯膠和鱗片等材質(zhì)的掛片進(jìn)行了高濃度脫硫添加劑溶液環(huán)境中的浸泡試驗（浸泡溶液環(huán)境是脫硫添加劑濃度約1000、10000和50000ppm，水浴溫度約為50℃），浸泡8個月未發(fā)現(xiàn)上述掛片有任何腐蝕、老化或脫落現(xiàn)象。因脫硫添加劑在吸收塔中的本底濃度不高于2000ppm，其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于浸泡試驗的添加劑濃度， 在液相環(huán)境中，脫硫添加劑不沉淀不揮發(fā)，在吸收塔漿液中促進(jìn)石灰石的溶解和氧化效果。脫硫設(shè)備中能夠直接接觸到脫硫添加劑的部分主要有：吸收塔內(nèi)壁、石膏漿液循環(huán)泵葉輪及管道、石膏排出泵、吸收塔地坑內(nèi)壁、地坑泵、吸收塔漿液攪拌器、除霧器、凈煙道內(nèi)壁以及煙囪內(nèi)壁等。在添加劑的高濃度浸泡試驗中可以看出，對高于實際運(yùn)行添加劑濃度約50倍的添加劑溶液中浸泡8月的襯膠和鱗片無任何腐蝕或脫落現(xiàn)象，在實際的漿液環(huán)境中，低濃度的添加劑溶液對吸收塔內(nèi)壁的襯膠或玻璃鱗片無任何腐蝕作用。
4、從某電廠使用脫硫添加劑3月后的停機(jī)檢查可以看出，GGH和除霧器的堵塞現(xiàn)象得到很大的改善，吸收塔內(nèi)壁、凈煙道內(nèi)壁以及煙囪內(nèi)壁沒有點蝕的情況出現(xiàn)。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)情況良好。
高效脫硫劑不燃不爆，對人體無毒無害，儲存于陰暗干燥場所，有效期保存期達(dá)18個月。在搬運(yùn)或其他途徑皮膚直接接觸添加劑時，用清水洗凈即可，對人體皮膚沒有任何影響，因脫硫添加劑呈粉末狀易飛揚(yáng)，在人工添加時需佩戴專業(yè)的防護(hù)面罩，避免粉末因揚(yáng)塵進(jìn)入呼吸道對人體造成的傷害。
★ 提高脫硫效率
高效脫硫劑在一般情況下可提高煙氣脫硫效率10%左右，這對一直達(dá)不到設(shè)計脫硫效率的機(jī)組是一種很好的解決辦法。
★ 減少漿液循環(huán)強(qiáng)度
在不降低脫硫效率的同時，添加高效脫硫劑后可降低漿液循環(huán)強(qiáng)度四分之一到三分之一，降低系統(tǒng)的液氣比，顯著降低脫硫系統(tǒng)能耗，并能減少煙氣帶出水滴對減輕后級設(shè)備的結(jié)垢堵塞有一定好處。
★ 適應(yīng)廣泛的煤種
可以適應(yīng)高硫份的燃煤，當(dāng)燃煤含硫量超過設(shè)計工況時，通過添加脫硫增效劑，使系統(tǒng)能適應(yīng)燃用高硫煤的運(yùn)行工況，從而降低發(fā)電成本。
高效脫硫劑的使用方法
★ 高效脫硫劑加入方法
可在漿液循環(huán)回路的任意位置加入，根據(jù)電廠實際情況提出具體方案。 *： *加入系統(tǒng)從漿液返回管處直接加入吸收塔內(nèi)；后期補(bǔ)充投加時可在地坑中加入。
★ 高效脫硫劑的用量
一般*加入量為500-1000PPM（PPM，百萬分之一），由于各廠脫硫系統(tǒng)各不相同，燃用煤種硫份含量不同，添加量需根據(jù)實際情況調(diào)整。由于本產(chǎn)品的原理是催化增效，在脫硫反應(yīng)中并不消耗，產(chǎn)生的損耗基本是漿液水分流失造成的，后續(xù)添加量僅考慮出石膏帶水等步驟的損失和自身的衰減情況作酌量補(bǔ)充。
高效脫硫劑的用量由兩部分組成：一是*用量，二是補(bǔ)充用量。
*用量即指在系統(tǒng)中*使用或者是相隔較長時間再次使用，系統(tǒng)內(nèi)基本不再含有增效劑的成分時的添加量，建議的添加量為1000PPM，具體的范圍一般在500-1000PPM之間調(diào)整（也就是千分之零點五至千分之一之間）。一般把漿液池的體積當(dāng)作總體積來計算，例如：一個600MW機(jī)組的脫硫塔漿液池直徑為16m，漿液位高12m，它的體積為：
82×3.14×12=2411 m3
按1000PPM計算，*添加量為：
2411×1000/1000=2.411（噸）
補(bǔ)充量每天在投加100-150kg
高效脫硫劑660MW機(jī)組應(yīng)用情況表
| 平均脫硫 效率 | zui高脫硫 效率 | zui低脫硫 效率 | 平均負(fù)荷（MW） |
加藥前 | 91.17% | 93.01% | 90.07% | 485.81 |
加藥、停1臺泵 | 93.34% | 94.52% | 91.48% | 468.32 |
產(chǎn)品作用效果：
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。在氣液界面處催化劑能夠結(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。
② 節(jié)能降耗(省廠用電)
脫硫裝置的入口二氧化硫濃度在設(shè)計值范圍內(nèi)的前提下,一是可停運(yùn)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，從而有效減少脫硫運(yùn)行費(fèi)用和脫硫維護(hù)檢修費(fèi)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 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。
④ 提高燃煤調(diào)整和脫硫運(yùn)行、備用的靈活性
由于SO2的溶解度和固體CaCO3的溶解都有限，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，使用脫硫催化劑時，脫硫系統(tǒng)可在較低pH值下運(yùn)行，增加主機(jī)燃煤調(diào)整和脫硫系統(tǒng)運(yùn)行靈活性和穩(wěn)定性；
⑤ 增加石灰石的分散性，減少設(shè)備的結(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。
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。
催化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HSO3-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*運(yùn)行阻礙結(jié)垢。
⑦停運(yùn)部分吸收塔漿液循環(huán)泵，相對降低系統(tǒng)所需液氣比，同時也可以減小系統(tǒng)阻力，減少能耗
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