脱硫石灰石耗量分析
湿法脱硫系统石灰石耗量分析
经过“十一五”的大力推进，烟气脱硫技术已在我国活
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2×600 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。
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CaCO，在
脱硫反应中与烟气中的SO：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Ca／S比条件下，按照脱除SO2量计算得出的所需石灰石量。计算公式如下：M～：—Qsnd~(C—
sl-Cs2)××
? l000000 64
式中：Mcaco3——理论石灰石耗量，kg／ll；Q5 d——标干烟
气量， Nm ha(6％02)； csl一一原烟气s02浓度，
mg／Nm (6％02)；Cs2一一净烟气SO2浓度，mg／Nm (6％O2)；收稿日期：2012．12-10
戴新(1970一)，男，高级工程师。丰镇，012100
n一一石灰石纯度，试验期间为89．4％；——设计钙硫比， 1．03。
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
石灰石浆液量和浆液密度计算得出，计算公式如下：
M c 川
式中：^ aCO3——实际石灰石耗量，kg／h； P ——石灰石
密度，P =2．6 g／cm ；P ——石灰石浆液密度，g／cm ；——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4．493 t／h，而实际石灰石耗量均值为5．61 1 t ／h，石
灰石多耗用量平均值为1．1l8 ，每天多消耗石灰石约27 t，该厂石灰石进厂价为200元／t，按每运行6000 h计算，由于
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134万元，长期运行不仅会大大增加电厂的运
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
量偏差较大的原因包括吸收塔浆液pH值控制不当、石灰石28 电站系统工程 2013年第29卷
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pH值石灰石耗量，t·h 出口SO2浓度／mg·m 石灰石成本／元·h。。SO2排污费／元．h 两项合计费用／元．h’
2．1 吸收塔浆液pH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pH值成反比关系，故较低的浆液pH值将使反应向有利于石灰石溶解的方向进行，但pH 值低时H+浓度高，会增加SO：气相阻力，不利于脱硫效率的提高[5】'通常将吸收塔浆液pH值控制在5．2～5．8之间。
从运行经济性的角度考虑，提高pH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CaCO 含量高达3．5％，正常情况应低于l％)，同时高pH值也会增加系统结构堵塞的风险。pH变化会引起
石灰石耗量和出口SO2浓度变化，石灰石运行成本和排污费随之变化，500MW 负荷下，pH对石灰石耗量影响见表2。
从表2可以看出，pH值由5_3提高至5．5石灰石浆液耗
量增加1．04 ，增幅为20．7％，脱硫系统运行费用增加16．72％。此负荷及入口SO2浓度条件下，pH为5．3时，脱
硫系统运行成本最低，但pH低于5．5时，脱硫效率低于90％，因此该负荷条件下pH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
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，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250目和325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
石灰石反应活性是衡量石灰石品质的一个重要指标，脱
除SO2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SO2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CaCO 含量低，即石膏纯度高。不同活性石灰
石耗量见表4。
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10 mmol／L的浓度加入DBA后，石灰石溶解速率变化见表5。
表4 不DBA对石灰石溶解速率的影响
溶解速率／％ 5min 10min 20min 30min 40min 50min
未加DBA 8．89 11．52 18．15 19．86 21．16 27．64
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DBA后，液相主体中的pH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
进CaCO 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，％用嚣本／t． h 3结日论
250目 200 3．98 5．02 79．28 1004
325目 220 3．98 4 59 86．71 1010
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250~325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
(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pH有利于石灰石溶解，但会增加SO 吸收阻
力，一般控制浆液pH为5．2～5．8之间：
(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31页)第3期张步庭等：燃烧调整对NO 排放和锅炉效率的影响 3 l
高NO 排放浓度较大，氧量3．36％32况锅炉效率较高、NO 排放浓度较低。
3．4_3 180 Mw 负荷氧量调整试验
180 MW 负荷氧量调整试验在3个工况下进行，采用缩
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180 MW 负荷下氧量影响
3 结论
通过对300 Mw 亚临界机组双炉膛、四角切圆锅炉的燃
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NO ，但是锅炉效率
也会下降。
(2) 配风方式对NO 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g2、q 情况确定最佳氧
量。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待您的好评与关注！）