濕法脫硫系統(tǒng)石灰石耗量分析

1、電站系統(tǒng)工程Power System EngineeringVol.29 No.327第29卷第3期2013年5月文章編號(hào):1005-006X(2013)03-0027-03濕法脫硫系統(tǒng)石灰石耗量分析戴新I劉曉慧2禾志強(qiáng)2(1 內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責(zé)任公司，2內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué))摘 要：石灰石是漫法脫硫運(yùn)行成本的主要組成部分.通過(guò)對(duì)比理論石灰石耗傲和實(shí)際石灰石耗金的偏差可以找出影響石灰石利用 率的主耍影祠因素，避而尋求提為石灰石利用率.降低石灰石耗"的有效途徑.節(jié)約脫硫運(yùn)行成本.通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究分別對(duì)漿液pHffh 石灰石粒度、石灰石反應(yīng)活性對(duì)石灰石的耗直影響進(jìn)行了分析為實(shí)際運(yùn)行中降低石灰石耗

2、it提高了參考關(guān)鍵詞：脫硫；疋灰石；經(jīng)濟(jì)性中圖分類號(hào)：X773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BLimestone Consumption Analysis f the Wet FGD SystemDAI Xin, LIU Xiao-hui, HE Zhi-qiangAbstract： Limestone consumption is a major component of the operating costs of wet FGD, by contrast the deviation of theory limestone ccnsumption and actual limestone consumpti

3、on, we can identify the main aflect factors of the limestone utilization, thus seeking the eflcctivc way to improve limestone utilization, reducing limestone consumption and saving the cost of desulfurization operation.this paper, we study on the impact of the slurry pH, limestone particle size, lim

4、estone reactivity of limestone consumption.Key words: desulfurization; limestone; economic電站系統(tǒng)工程Power System EngineeringVol.29 No.327第29卷第3期2013年5月電站系統(tǒng)工程Power System EngineeringVol.29 No.327第29卷第3期2013年5月經(jīng)過(guò)“十一五”的大力推進(jìn)，煙氣脫硫技術(shù)己在我國(guó)活 力發(fā)電行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用對(duì)于脫硫系統(tǒng)的研究也日漸 深入細(xì)致，在“十二五妙大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的背景下，通過(guò) 運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就

5、成了目前的一個(gè)重 要研究領(lǐng)域I】.石灰石足脫硫反應(yīng)的吸收劑，耗繪較大，足脫硫系統(tǒng)運(yùn) 行成本的主要組成部分，石灰石耗fit與設(shè)計(jì)值發(fā)生較大偏 差，不僅會(huì)直接造成脫憂運(yùn)行成本的攀升，而且也會(huì)對(duì)吸收 塔漿液品質(zhì).脫水系統(tǒng)運(yùn)行工況等產(chǎn)生一定影響.因此石灰 石耗輦分析也就成為了石灰石石膏脫硫系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行 的要重點(diǎn)研究的問(wèn)題.為了分析實(shí)際運(yùn)行中石灰石耗量偏差悄況，找出彩響石 灰石消耗量的主要因素、進(jìn)而提高石灰石在脫硫反應(yīng)中的利 用率，降低運(yùn)行成本，因此在某2X600 MW機(jī)組配套脫硫 系統(tǒng)上進(jìn)行了石灰石耗址分析的相關(guān)試驗(yàn)。1石灰石耗量計(jì)算理論上，石灰石中所含的有效脫硫成分，即CaCOs在 脫硫反應(yīng)中與

6、煙氣中的SO?按照理論鈣硫比發(fā)生反應(yīng)，因此 理論石灰石耗雖是指脫硫系統(tǒng)在設(shè)計(jì)Ca/S比條件下，按照 脫除SO2ffl計(jì)算得出的所需石灰石量。計(jì)算公式如下： _加«$1七2) JQO=丄曲 100000064 Fr *式中：Mg理論石灰石耗蚩，kg/h； 0叔一標(biāo)干煙 氣 E . Nm3/h(6%02): CSI原煙氣 SO?濃度，mg/Nm3(6%02): Cs2凈煙氣 SO?濃度» mg/Nm3(6%02)：收稿期：2012-12.10戴新(1970)男.高級(jí)工程師.豐鎮(zhèn).012100Fi石灰石純度，試驗(yàn)期間為89.4%； St設(shè)計(jì)鈣硫比，1.03。實(shí)際脫硫反應(yīng)中，由于石

7、灰石反應(yīng)活性、雜質(zhì)含量等因 素影響，石灰石實(shí)際耗雖會(huì)與理論值存在一定偏差，通常實(shí) 際石灰石消耗最是通過(guò)實(shí)際脫硫反應(yīng)中投加到吸收塔內(nèi)的 石灰石漿液垃和漿液密度計(jì)算得出，計(jì)算公式如下:式中：Mae實(shí)際石灰石耗量，kg/h； p «石灰石 密度，p 6=2.6 g/cm3； p 石灰石漿液密度；g/cm3： % 每小時(shí)石灰石漿液量，m3/h理論石灰石耗魚和實(shí)際石灰石耗量之差，可以在一定程 度上反應(yīng)石灰石在實(shí)際脫硫反應(yīng)中的活性(投加過(guò)辰石灰 石，造成漿液過(guò)飽和，也會(huì)增加石灰石實(shí)際耗量)不同負(fù) 荷條件下理論石灰石耗星和實(shí)際石灰石耗雖:對(duì)比見(jiàn)表1。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算可出，不同負(fù)荷下理論石灰石耗

8、 量均值為4.493 t/h而實(shí)際石灰石耗雖均值為5.611 t/h,石 灰石多耗用墾平均值為1.118 t/h,每天多消耗石灰石約271, 該廠石灰石進(jìn)廠價(jià)為200 7E/1,按每運(yùn)行6000 h計(jì)算，由于 理論石灰右耗最和實(shí)際石灰石耗勾:偏差，每年每套脫硫系統(tǒng) 運(yùn)行成本增加134萬(wàn)元，長(zhǎng)期運(yùn)行不僅會(huì)大大增加電廠的運(yùn) 行成本，還會(huì)造成漿液未反應(yīng)的碳酸鈣含量增加，致使石膏 脫水系統(tǒng)運(yùn)行故障，系統(tǒng)結(jié)垢堵塞.漿液過(guò)飽和失效的風(fēng)險(xiǎn) 大大增加，不利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。2石灰石耗量影響因素分析實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中造成理論石灰石耗量和實(shí)際石灰石耗 雖偏差較人的原因包括吸收塔漿液pH值控制不當(dāng).石灰石電站系統(tǒng)工程

9、Power System EngineeringVol.29 No.327第29卷第3期2013年5月第3期張步庭等：燃燒調(diào)整對(duì)”(排放和鍋爐效率的影響31活性低.石灰石粒度偏高、石灰石及漿液中雜質(zhì)多等為此，就上述形響因素分別進(jìn)行了石灰石耗駅影響試驗(yàn)表1不同負(fù)荷下理論石灰石耗量與實(shí)際石灰石耗量對(duì)比機(jī)組負(fù)荷 煙氣滾彙 入nso出ns6供漿流傲供漿帝度 理論石灰石耗量 實(shí)際石灰石耗最石灰石耗最差值/MW /m'h"/mg - m'3/mg - m4 /m'h" /kg vtiy/th"/t - hd/t - h-127c30c33c36(l40

10、c45c50cI5I36I617227341752608163311216530281911936 2001558109駕1682843040080673437011=10915152020282946202106622 2 2 2 2 2 29 Q 7 3 9 4 3 .56 $.56.293.2 2 4 46.&3.0I.87R54.93.565 43.5.5 6 &1 n O 4 5 9 34 4.0.8.86 6n n n Av Aw 1第3期張步庭等：燃燒調(diào)整對(duì)”(排放和鍋爐效率的影響31表2 pH對(duì)石灰石耗量影響Uj n cr 汕rtFje rriczrrfi-投運(yùn)

11、漿液泵漿液pH值石灰石耗/t-hd出口 S02濃度/陀n?石灰石成木/元hj SO,排污費(fèi)/元h*兩項(xiàng)合計(jì)費(fèi)用/元h“AB5.24.942618963071203AB5.35.022029282201148AB5.45.4818710282041232AB5.56.0616111641761340AB5.66.5114312281561384第3期張步庭等：燃燒調(diào)整對(duì)”(排放和鍋爐效率的影響312.1吸收塔漿液pH影響試驗(yàn)石灰石的消溶過(guò)程要消耗H使?jié){液呈堿性，而石灰 石漿液IT擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力與漿液的pH值成反比關(guān)系故較低的 漿液pH值將使反應(yīng)向有利于石灰石溶解的方向進(jìn)行，但pH 值低時(shí)H*濃度離，

12、會(huì)增加SO?氣相阻力.不利于脫硫效率 的提髙，通常將吸收塔漿液pH值控制在5.25.8之間。從運(yùn)行經(jīng)講性的角度考世，提高pH值.亞硫酸鈣的氧 化和石灰石的溶解受到嚴(yán)熏抑制，產(chǎn)品中出現(xiàn)大量難以脫水 的亞硫酸鈣，石灰石的利用率下降，隨石膏排出吸收塔未反 應(yīng)的過(guò)嵐石灰石也隨之增加(從石膏分析結(jié)果看來(lái)，部分時(shí) 段石膏中CaCO3含設(shè)鬲達(dá)3.5%,正常情況應(yīng)低于1%，同 時(shí)高pH值也會(huì)增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。pH變化會(huì)引起 石灰石耗量和出口 SO?濃度變化，石灰石運(yùn)行成本和排污費(fèi) 隨之變化，500MW負(fù)荷下，pH對(duì)石灰石耗員影響見(jiàn)表2。從表2可以看出.pH值由5.3提高至5.5石灰石漿液耗 量增加1.0

13、4 t/h,增福為20.7%,脫硫系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用增加 16.72%。此負(fù)荷及入口 SO?濃度條件下，pH為5.3時(shí)，脫 硫系統(tǒng)運(yùn)行成本最低，但pH低于5.5時(shí),脫硫效率低于90%, 因此該負(fù)荷條件下pH應(yīng)保持在5.5左右。2.2石灰石粒度影響試驗(yàn)石灰石顆粒的粒度越小.質(zhì)量比表面積戲越大，其反應(yīng) 速率也就越大(反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比. 因此較細(xì)的石灰石顆粒的消溶特性就越好，石灰石的利用率 相應(yīng)提高.但無(wú)論在用石灰石粉還是濕式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)， 石灰石粒度越小.就意味著制漿系統(tǒng)所帶能耗越高，二者存 在平衡關(guān)系。以250目和325目?jī)煞N粒度為例.利用率與經(jīng) 濟(jì)性對(duì)比見(jiàn)表3表3石灰石粒度對(duì)運(yùn)行

14、成本影響石灰石 粒度單價(jià) /元0理論石灰石 耗量/lh"實(shí)際石灰石石灰石利用石灰石成 本耗 ft/t hd率/%250目2003 985.0279.281004325目2203 984.5986.711010從表2可以看出，提高石灰石粒度可以顯著提高石灰石 的利用率，降低石灰石耗雖，但同時(shí)石灰石原料成本價(jià)增加, 總的運(yùn)行成本略有增加，通常綜合考慮粒度對(duì)石灰石利用率 和成本的影響，石灰石粉粒度控制在為250325 S,具體 控制指標(biāo)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥沂蟽r(jià)格及利用率綜合考量。 2.3石灰石酒性影響試驗(yàn)石灰石反應(yīng)活性是衡敖石灰石品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，脫 除SO?所需的堿疑是通過(guò)石灰石粉的溶解

15、來(lái)提供，吸收劑的 活性會(huì)影響石灰石的溶解度和溶解速度是表示一種在酸性 環(huán)境中的轉(zhuǎn)化特性。吸收劑的活性包含吸收劑種類.物化特 性和與其反應(yīng)的酸性環(huán)境?；钚暂^高的石灰石在保持相同石 灰石利用率的悄況下，在要求相同S02脫除效率的情況下， 石灰石耗12:較低。石灰石反應(yīng)活性高，石灰石利用率也奇， 石膏中過(guò)剩CaCO5含雖低即石膏純度高不同活性石灰 石耗鼠見(jiàn)表4。表4不同活性石灰石粒度對(duì)運(yùn)行成本影響石灰石 活性張理論石灰石 耗*A h1實(shí)際石灰石 耗 M/th1石灰石利用率 /%22203.985.2176.3926783.984 6885.0428923.9843990.66可以看出，活性較大的石灰

16、石利用率明顯島于低活性石 灰石，同等條件下石灰石耗鼠較低。在石灰石原料相對(duì)穩(wěn)定 的條件下，可以通過(guò)向吸收塔漿液添加有機(jī)酸等増效劑.提 高石灰石溶解速率的方式來(lái)提髙石灰石的反應(yīng)活性在吸收 塔漿液中按10 mmol/L的濃度加入DBA后,石灰石溶解速 率變化見(jiàn)表5。表4不DBA對(duì)石灰石溶解速率的影響溶解速率必5minlOmin20min30min40min50min未加DBA8.8911.5218.1519 8621.1627.64加入DBA21.0538.3060174.3480.4284.09可以看出.加入有機(jī)酸后，石灰石溶解速率顯著增加。 加入DBA后，液相主體中的pH值降低，使得液相主體和

17、 石灰石顆粒表面H'的濃度差增大，從而促進(jìn)了 H從液相主 體向石灰石顆粒表面的傳質(zhì)而增大了石灰石的溶解速率，促 進(jìn)CaCO3在液相的溶解，提高了石灰石的利用率。3結(jié)論(1) 石灰石耗雖對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本形響較大，提 高石灰石利用率可以有效節(jié)約運(yùn)行成本；(2) 降低pH有利于石灰石溶解，但會(huì)增加SO?吸收阻 力，一般控制漿液pH為5.25.8之間；(3) 石灰石粒度越小，利用率越高，可以降低石灰石耗 量，但也會(huì)增加石灰石原料的加工成本，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥沂?原料價(jià)格及利用率綜合考盤選擇合適的石灰(下轉(zhuǎn)第31頁(yè))髙NO排放濃度較大，氧£ 3.36%工況鍋爐效率較高、NOX 排故濃

18、度較低.3.4.3180 MW負(fù)荷氧量調(diào)整試驗(yàn)180 MW負(fù)荷氧雖調(diào)整試驗(yàn)在3個(gè)工況下進(jìn)行，采用縮腰配風(fēng)方式.燃盡風(fēng)全關(guān)隨著氧量的升高,NOX»放濃度升高，灰渣含碳疑下降.排煙溫度升高、鍋爐效率下降。表8機(jī)組180 MW負(fù)荷下氧菱影響空伙器入口 ««/%464.635.27飛灰含«*/%0.330.250.16爐渣含««/%3.623.893.78灰渣平均含碳0.670.620.54NOm 排WWmgNnf)810811845排煙溫度/c120.81121.46122.20©/%5.275.385.68qM0.460.390

19、.32鋼爐效率/%93993892.95給粉機(jī)投入層數(shù)A/B/CA/B/CA/B/C磨煤機(jī)運(yùn)行方式B/CB/CB/C3結(jié)論通過(guò)對(duì)300 MW亞臨界機(jī)組雙爐腔、四角切圓鍋爐的燃(上接第26頁(yè))風(fēng)速的增加，接入風(fēng)能后.節(jié)電效果更為顯(3)垂宜軸風(fēng)力機(jī)的植入將有效改善空冷島上部的空 氣流場(chǎng)，減少熱風(fēng)回流提奇了凝汽器的換熱效率口參考文獻(xiàn)1戴振會(huì).孫奉仲，王先國(guó).國(guó)內(nèi)外賣接空冷系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀卩 電站系統(tǒng)工程，2009. 25(3): I4.2楊立軍，杜小澤，楊永平，尊.火電站直接空冷礙汽器性能考核評(píng) 價(jià)方法卩】中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2007,27(2): 5963.3劉沛清.趙萬(wàn)里.徐則林.火電廠直接空冷

20、系統(tǒng)風(fēng)洞熱效應(yīng)模擬實(shí) 臉研究J.熱能與動(dòng)力工程,2008, 23(3): 240243. P J Hotchkiss, C J Meyer, T W von Backstrm Numerical investigation into the elect of cross-flow on the performance of axial flow fans in forced draught air-cooled heat exchangers 卩J Applied Thermal Engineering, 2006, (26): 20020&5J呂松力.直接空冷機(jī)組與風(fēng)向、風(fēng)速的分析卩

21、】.電站系統(tǒng)工程, 2009, 25(1): 4547.6楊立軍.杜小澤.楊剪平.富接空冷系統(tǒng)軸洗風(fēng)機(jī)群運(yùn)行特性 分析J.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2009, 29(30): 15.(上接第28頁(yè))石粒甌(4) 石灰石反應(yīng)活性足石灰石品質(zhì)的重要播標(biāo)活性越 高，反應(yīng)性能越好，相同條件下耗雖降低?？趨⒖嘉墨I(xiàn)1股淑霞，沈煜暉，金聽(tīng)搦，等.節(jié)能增效劑在石灰石一石膏濕法煙氣脫硫中的應(yīng)用卩華電技術(shù),2012,34(3): 6870.2邢長(zhǎng)城 漫法脫硫中石灰石耗*的經(jīng)濟(jì)性分析卩環(huán)境工程,2010. 燒調(diào)整試驗(yàn)，得到了運(yùn)行因素對(duì)NOX排放、鍋爐效率的彫 響，對(duì)同類型鍋爐沒(méi)備的運(yùn)行調(diào)整.改造有一定的借鑒意義. 試驗(yàn)主要

22、結(jié)論如下.(1) 一次風(fēng)速升高，有利于降低NOX,但是鍋爐效率 也會(huì)下降.(2) 配風(fēng)方式對(duì)NO其排放彩響較小，針對(duì)該鍋爐縮腰 配風(fēng)方式鍋爐效率較高.NO”排放較少.(3) 燃盡風(fēng)對(duì)NOX放影響較大隨看燃盡風(fēng)量增加. N(排放濃度明顯降低，鍋爐效率略有下降。(4) 氣量對(duì)NO笑排放規(guī)律明顯.隨著氧量增加，NOX排放濃度增加；鍋爐效率則需要根據(jù)§2、知情況確定垠佳氧氐參考文獻(xiàn)1周國(guó)民.燃煤鍋爐低氧燃燒降低NOJI放待性及節(jié)能分析!電 站系統(tǒng)工程.22(5): 2931.(2王學(xué)棟，等.330 MW機(jī)組鍋爐燃燒調(diào)整對(duì)NO"豐放濃度影響的試 驗(yàn)研究JJ電站系統(tǒng)工程,23(3): 710.編輯：聞?wù)?趙斌，紳曉暉，郝朝坤，等.風(fēng)力機(jī)與電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的軸流鼓風(fēng) «K(PJ. 201220194871.&8楊立軍社小