西安热工研究院脱硫添加剂介绍.ppt

西安热工院脱硫添加剂介绍,汇报人： 雷 鸣 西安热工研究院有限公司 二一一年六月,主要内容,一、前言 二、脱硫添加剂的研究内容 三、脱硫添加剂的安全性试验 四、脱硫添加剂的应用效果 五、热工院脱硫添加剂技术优势 六、脱硫添加剂的使用方法和运行要求 七、脱硫添加剂应用实例 八、脱硫添加剂应用服务流程 九、热工院脱硫添加剂应用业绩,西安热工院脱硫添加剂介绍,课题的提出 我国燃煤电厂大部分采用石灰石-石膏湿法脱硫装置，因电煤市场不稳定，较多电厂入炉煤硫份经常超出设计值，超出脱硫装置的处理能力；由于脱硫工程造价的原因，脱硫系统设计裕量不大，设备性能一般；加上日益严格的环保要求，致使国内大多数脱硫装置被迫对现有的脱硫装置进行增容改造，严重的面临着拆塔改造的风险。基于此背景，热工院承担了2009年华能集团公司科技项目现有石灰石-石膏湿法脱硫装置扩容改造方案研究（ 项目课题编号为：HNKJ09-H04 ）的研究课题。脱硫添加剂的研发项目是此课题的分支课题。,一、 前 言,脱硫添加剂的核心研究内容 提高石灰石活性 石灰石-石膏湿法脱硫总反应方程式为： SO2(g)CaCO3(s) O2(g)2H2O(l)CaSO42H2O(s)CO2(g) 石灰石-石膏湿法脱硫的化学反应机理来看，CaCO3与SO2的反应速度受控于石灰石的溶解速度，而石灰石在浆液中的溶解度小，如何提高石灰石在水中的溶解速度，如何进一步提高石灰石活性是脱硫添加剂研发的主要目的。 提高脱硫系统氧化空气利用效率 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，如何利用可以显著提高氧化空气中氧气的利用效率催化剂来提高氧化效果是脱硫添加剂研发的核心研究内容之一。,二、 脱硫添加剂研究内容,不同石灰石活性剂对石灰石活性影响的实验研究 选取了五种活性剂，并根据实验结果对效果良好的活性剂进行了不同浓度配比的实验研究 试验系统参考电力标准烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的测定（标准号DL/T943-2005）,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,活性剂的选取实验,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,二、 脱硫添加剂研究内容,氧化催化剂的选取实验 直接参与反应的氧化剂 通过实验选取对亚硫酸钙具有良好氧化效果的氧化剂。在静态氧化实验台中加入一定量的该氧化剂，可以迅速降低亚硫酸盐的含量，石膏中的亚硫酸钙由原来的32%降低到了0.3%以内。 氧化催化剂的研发 针对燃煤硫份长期超出设计硫份的脱硫系统，由于持续满负荷高硫份运行，氧化风出力不足，经常会出现浆液中毒现象，导致石膏脱水困难，浆液pH值难以控制，脱硫效率急剧下降。在动态氧化实验台上进行催化氧化实验，选取可显著提高氧化空气利用效率的催化剂。并进行不同催化剂浓度对氧化催化作用的影响实验，确定不同工况下达到最佳氧化效果时催化剂的浓度范围。,二、 脱硫添加剂研究内容,脱硫添加剂活性对比实验,二、 脱硫添加剂的研究内容,脱硫添加剂活性对比实验,二、 脱硫添加剂的研究内容,二、 脱硫添加剂的研究内容,对近百个电厂石灰石的检测分析,与国外某添加剂对比实验,脱硫添加剂成分,根据不同的使用条件和应用要求进行配置和调整，其主要成分包括： 活化剂 助溶剂 复合多元酸及盐类 氧化催化剂 示踪剂,二、 脱硫添加剂的研究内容,脱硫添加剂对脱硫设备的安全性评价,脱硫添加剂呈白色粉末状；熔点为163 ，易溶于水，在50纯水中的溶解度为76.5g/L，在吸收塔浆液中能够快速溶解。 脱硫装置中能够接触到添加剂的部件主要有：吸收塔防腐层、循环泵叶轮及管道、搅拌器、氧化空气出口管道、石膏排出泵及管道、回收水泵及管道、地坑防腐层、地坑泵及管道、除雾器、净烟道及烟囱内壁等。 高浓度浸泡实验：在实验室进行了鳞片和衬胶在1000、10000和50000ppm高添加剂浓度，50温度环境中的浸泡实验，8个多月以来鳞片和衬胶挂样无任何腐蚀、老化或脱落现象。 脱硫添加剂不燃不爆，不挥发；对人体无毒无害，接触皮肤用清水洗净即可，但脱硫添加剂呈粉末状易飞扬，在人工搬运过程应佩戴应带口罩或面罩，避免粉末因扬尘进入呼吸道对人体产生不良影响。,三、 脱硫添加剂安全性试验,在1000、10000和50000ppm添加剂溶液中进行浸泡试验,浸泡8月后的衬胶和鳞片挂片照片,三、 脱硫添加剂安全性试验,脱硫添加剂应用效果,促进石灰石溶解，提高反应活性：缩短半消融时间40%以上。 提高脱硫效率：在现有基础上提高515%。 同等条件下，停一台循环泵，降低液气比L/G约1/41/3。 节能效果：a）节省循泵电耗；b）由于喷淋层阻力下降200300Pa，节省增压风机电耗；共可节省厂用电率0.120.25%。 改善设备运行：a）减轻循泵叶轮磨损和其它机械故障； b）减少除雾器出口液滴携带，减轻除雾器堵塞、GGH结垢堵塞、减轻石膏雨现象等。 在硫份超出现有状况2030%情况下，保证系统的达标排放，减轻环保压力，具有一定的扩容效果。,四、 脱硫添加剂应用效果,促进石灰石溶解，提高其利用率，一定程度上降低钙硫比Ca/S：a）减少石灰石耗量；b）石膏中CaCO3含量下降。 促进氧化，提高氧化空气利用率： a）在硫分超出2030%状况下，亚硫酸盐的氧化不受影响，石膏中CaSO3保持稳定，不影响石膏脱水和石膏品质； b）在设计硫分下，CaCO3、 CaSO3等有所下降，石膏品质有所提高； c）对于配置三台50%容量氧化风机（2运1备）的系统，在较低负荷或较低硫分下，可以单台氧化风机运行。,四、 脱硫添加剂应用效果,基于石灰石活性实验，大幅提高石灰石活性。 氧化实验台研发氧化催化剂，较大程度的提高氧化空气利用效率； 国内首次进行脱硫添加剂对脱硫设备的安全性影响评价实验； 根据不同脱硫装置的运行特性调整产品配比，以满足不同脱硫装置的最佳使用效果； 国内首次研发脱硫添加剂的测试方法，更好的指导脱硫添加剂的实际应用。 极大的提高了脱硫装置的运行经济性，并在一定程度上提高了现有脱硫装置对燃煤硫份的适应能力。,五、 热工院脱硫添加剂技术优势,脱硫添加剂使用方法,添加位置：从浆液循环回路的任意位置都可加入，一般可从地坑中加入比较方便。为了减少公用部分脱硫添加剂的损耗，在石灰石浆液箱中添加时脱硫添加剂的利用效率最高； 添加量： 建立本底浓度：视塔型、塔径、液位、入口条件、应用要求等确定；最佳浓度范围为600800ppm； 日常补充，补偿损耗：逃逸液滴中微量携带、石膏含水中微量携带、随排废水排出、其它损耗。,六、 脱硫添加剂使用方法和运行要求,脱硫添加剂使用方法,在脱硫系统运行中出现下述情况，需要对吸收塔浆液中的添加剂浓度进行分析测试，确定添加剂的补充量 在建立起脱硫添加剂的本底浓度后未按照要求每天连续按量补充脱硫添加剂时； 有抛浆或往事故浆池倒浆情况发生，无法确定抛浆或倒浆量的多少时； 脱硫废水大量外排时； 全厂脱硫系统滤液水共用，脱硫装置之间无法区分时； 脱硫系统启停情况发生时；,六、 脱硫添加剂使用方法和运行要求,使用脱硫添加剂对运行要求,脱硫系统主要设备运行正常 吸收塔浆液pH值：5.25.8 吸收塔浆液密度：11001160 kg/m3 吸收剂供浆密度：12001280 kg/m3 吸收塔液位：设计值附近 制浆、供浆、排浆、脱水、氧化系统运行正常；当超出设计硫份较多或本身出力不足时，需要对辅助系统进行必要的扩容。,六、 脱硫添加剂使用方法和运行要求,机组容量：1000MW 脱硫承办商：中电投远达环保工程有限公司 设计条件：入口烟气量：3232440 Nm3/h 入口SO2浓度：2142 mg/Nm3 系统配置：2台增压风机、有GGH、4台循环泵、 3台50%容量氧化风机 自投运以来，GGH压差持续升高，在机组满负荷时被迫停一层喷淋层来缓解增压风机运行压力，但此时无法满足环保要求。,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例1,六、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,金陵电厂脱硫添加剂试验小结 （1）在机组负荷和入口SO2浓度基本一致的情况下，使用添加剂后可以停一台浆液循环泵，可以获得与停泵之前相当甚至更高的脱硫效率。 （2） 机组负荷1002MW，入口SO2浓度为2973.7mg/m3（超过设计值约39%），三台浆液循环泵投运，脱硫效率可以达到90%以上，大大的提高了脱硫装置对煤种硫份的适应能力。,七、 脱硫添加剂应用案例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,金陵电厂脱硫添加剂试验小结 （3） 机组负荷为936MW，入口SO2浓度为1915mg/m3，三台浆液循环泵、单台氧化风机投运的情况下，脱硫效率可以达到95.05%，石膏和吸收塔浆液中的CaSO31/2H2O含量分别为0.032%和0.018%，均在正常运行范围之内。说明使用脱硫添加剂后，可以停一台浆液循环泵和氧化风机运行，能够达到设计脱硫效率。,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,金陵电厂脱硫添加剂试验小结 （4）设计工况下的节能效果和降低运行成本估算：（单套FGD） 停D循环泵，电流100A，节省电功率约960kW； 停一层喷淋层，A、B增压风机电流分别下降16A、22A，节省电功率约320kW； 以上两项节省厂用电率约0.13%; 另外，停一台氧化风机电流32A，节省电功率约250kW，合计节省电功率1530kW，节省厂用电率约0.15%。 按发电成本0.4元/kWh，年节省发电成本约310万元，而添加剂年消耗成本约100万元，单套脱硫装置年节省费用约210万元。,七、 脱硫添加剂应用实例1,华能金陵电厂#1FGD脱硫添加剂应用,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用,机组容量：600MW 脱硫承办商：武汉凯迪电力环保有限公司 设计条件：入口烟气量：1937484 Nm3/h 入口SO2浓度：2348 mg/Nm3 系统配置：有GGH、3台循环泵、一层托盘、 2台100%容量氧化风机 投运时间：2006年10月,七、 脱硫添加剂应用实例2,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例2,使用脱硫添加剂前后#5脱硫装置主要运行参数对比表,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例2,#5脱硫装置使用脱硫添加剂后的节能运行卡片,建立最佳运行方式卡片的原则：一是保证SO2排放浓度不超过200 mg/m3；二是运行能耗最低。,脱硫装置节电及节省发电成本数据表,节省的发电成本按照发电成本电价0.415元/kW和年运行6000小时计算。,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用,阳逻电厂脱硫添加剂试验小结 （1）在负荷和入口SO2浓度基本一致的情况下，使用添加剂后可以停一台浆液循环泵，可以获得更高的脱硫效率。 （2）工况13可以看出，机组负荷为501.3MW，入口SO2浓度为3288.9mg/m3，（超过设计值约40%）两台浆液循环泵投运的情况下，脱硫效率可以达到95.22%，大大的提高了脱硫装置对煤种硫份的适应能力。,七、 脱硫添加剂应用实例2,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用,阳逻电厂脱硫添加剂试验小结 （3）在使用脱硫添加剂后，石膏品质较好，其中CaCO3含量明显降低，石膏的Ca/S摩尔比从原来的1.07降至1.01以下。在脱硫装置入口SO2浓度超出设计值较多的情况下，吸收塔浆液和石膏中的CaSO31/2H2O含量也一直处于正常水平。,七、 脱硫添加剂应用实例2,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用经济效益分析,满负荷工况、入口SO2浓度为3000mg/m3(超出设计值2348mg/m3约28%)，在满足脱硫效率及环保要求的SO2排放浓度的情况下可停A浆液循环泵运行，节省电量约为1010kW，可节省厂用电率0.17%，按照发电成本电价0.415元/kW和年运行6000小时计算，每套脱硫装置可节省发电成本约251万元。除去使用脱硫添加剂的费用外，单套脱硫装置每年可节省发电成本约163万元； 设计工况：600MW负荷，入口2500mg/m3，在满足脱硫效率及环保要求的SO2排放浓度的情况下可停B浆液循环泵运行，可节省厂用电率0.18%，按照发电成本电价0.415元/kW和年运行6000小时计算，每套脱硫装置可节省发电成本约274万元。除去使用脱硫添加剂的费用外，单套脱硫装置每年可节省发电成本约186万元；,七、 脱硫添加剂应用实例2,华能阳逻电厂#5FGD脱硫添加剂应用经济效益分析,除了节电效益之外，使用脱硫添加剂对脱硫系统还存在以下的经济效益： 降低脱硫系统Ca/S，提高石灰石利用率从而节省的石灰石费用； 停运吸收塔浆液循环泵从而节省检修费、维护费以及设备折旧费； 超出设计硫份约30%的燃煤与设计硫份以内燃煤的价格差； 使用脱硫添加剂减缓脱硫塔后续设备（除雾器以及GGH）的结垢和堵塞，在一定程度上提高了脱硫装置的运行可靠性。 提高脱硫效率、减少SO2排污费也是一笔可观的费用。,七、 脱硫添加剂应用实例2,华能珞璜电厂#6FGD脱硫添加剂应用,机组容量：660MW 脱硫承办商：武汉凯迪电力股份有限公司 设计条件：入口烟气量：1997070 Nm3/h 入口SO2浓度：9591 mg/Nm3 系统配置：5台循环泵、一层托盘、 2台100%容量氧化风机、管式换热 投运时间：2007年1月,七、 脱硫添加剂应用实例3,华能珞璜电厂#6FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例3,华能珞璜电厂#6FGD脱硫添加剂应用,七、 脱硫添加剂应用实例3,珞璜电厂脱硫添加剂试验总结 (1)对比添加剂使用前后类似工况的主要参数可以看出在负荷和入口SO2浓度基本一致的情况下，使用添加剂后可以多停任意一台浆液循环泵，可以获得更高的脱硫效率； (2)工况2-9可以看出，机组负荷为599MW，入口SO2浓度为11269mg/m3（超设计浓度约18%），四台吸收塔浆液循环泵投运的情况下，脱硫效率可以达到96.4%，净烟气SO2排放浓度为409mg/m3，通过调整吸收塔浆液的pH值可以降低SO2排放浓度至400mg/m3以下，在脱硫装置入口SO2浓度超出设计值约18%的情况下脱硫石膏中的CaSO31/2H2O含量也一直处于正常水平，可见脱硫添加剂大大提高了氧化空气的利用效率。脱硫添加剂极大的提高了脱硫装置对煤种硫份的适应能力。 (3)停D吸收塔浆液循环泵后可以节省运行电流约100A，电量约960kW；停一层喷淋，系统阻力下降约300Pa，A、B增压风机电流分别下降约13A和17A，节省增压风机电量约300kW；一共节省约1260kW；共计可节省厂用电率约0.20%，按照发电成本0.40元/ kW计算，发电成本上可以节省1.21万元/天，而使用脱硫添加剂的成本约为0.9万元/天，按照脱硫装置每年6000h的运行时间计算，每年可节省费用约78.4万元。,七、 脱硫添加剂应用实例3,脱硫添加剂应用服务流程,收集脱硫系统现场资料； 判断是否适用脱硫添加剂; 编制脱硫添加剂试验大纲； 根据脱