CN104722205A

CN104722205A - 一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂

Info

Publication number: CN104722205A
Application number: CN201510166371.1A
Authority: CN
Inventors: 安浩; 毛林强; 崔皓; 王冰; 翟建平
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，由以下组分组成：癸二酸、三氧化二铁和六偏磷酸钠。其中癸二酸的含量为80％-90％。其中三氧化二铁的含量为5-15％。其中六偏磷酸钠的含量为3-8％。最佳的使用浓度为1.2-1.5g/L。本发明的脱硫增效剂有利于提高石灰石的溶解速率和提高SO₂的吸收速率；同时具有催化氧化作用的金属氧化物能够提高亚硫酸钙的氧化速率；分散剂能够保证浆液中固体颗粒的分散性，减少其沉淀造成的设备堵塞。使用本发明所述的增效剂能够提高湿法脱硫效率5-10％，降低了石灰石的消耗，提高了设备运行的可靠性。

Description

一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂

技术领域

本发明涉及火电厂湿法脱硫领域，具体是涉及一种提高石灰石-石膏法烟气脱硫效率的方法。

背景技术

我国电站锅炉燃煤消耗量占燃煤消耗量70％以上，是主要的大气污染排放大户。2010年，火电脱硫机组装机容量达到5.78亿千瓦，占全部火电机组82.6％。随着我国SO2节能减排力度的不断加大，以引进技术为主的各种脱硫技术在燃煤电厂得到了推广应用，为“十一五”SO2减排做出了重要贡献。然而在实际运行过程中许多烟气脱硫装备面临着煤质较差、煤种复杂多变、锅炉负荷波动频繁、吸收剂品质多变等现实国情。随着新标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)的颁布，SO2排放标准提高到了100mg/Nm3，很多电厂难以达到最新的国家标准排放限值，不能很好地满足国家提出的污染物浓度和总量控制目标的要求，致使大量脱硫机组迫切需要进行升级改造，这势必要花费高昂的改造成本。因此，如何在现有装备下进一步提升脱硫效率成为了燃煤电厂的难题。要提高脱硫效率有两种方法：一是改进脱硫剂以适应脱硫系统；二是改善脱硫系统以适应脱硫剂。相比之下，改进脱硫剂具有成本低、技术难度相对较小的优势。

目前，改进脱硫剂的措施主要通过加入添加剂的方式实现的，可用于石灰石-石膏湿法脱硫的添加剂主要有无机添加剂、有机添加剂和复合添加剂。无机添加剂的优点是反应速度快，能迅速提高脱硫效率，缺点是持续时间短，为消耗性添加剂；有机添加剂的优点是脱硫效率提升明显，作用时间长。复合添加剂具有无机添加剂和有机添加剂的共同特点，并且通过复配克服了本身的一些缺点，因其优良的性质受到越来越多的关注。

专利公开号CN102847428A提出了一种复合添加剂的技术方案：有机酸盐类30-70％，消泡剂5-15％，金属氧化物10-30％。所用的有机酸包括己二酸、柠檬酸、腐殖酸、苯甲酸、戊二酸、己二酸、丁二酸、乙二酸。专利公开号CN102114385A涉及一种向湿法脱硫吸收剂中添加的脱硫添加剂，由碳酸钠22-26％、硫酸铝19-22％、三氧化二铁12-17％、三氧化二铝16-19％、羧甲基纤维素钠4-6％、二氧化硅微粉14-16％和聚丙烯酸钠3-5％组成。通常所用的有机添加剂是戊二酸、己二酸等二元酸，这些二元酸具有优良的缓冲性而使这些二元酸广泛应用于湿法脱硫系统。本发明采用了一种比己二酸有更好缓冲性能的新的二元酸作为有机添加剂，并通过加入无机盐显著改善了石灰石浆液的沉降性能，取得了优于己二酸的新型复合脱硫增效剂。

目前，缺乏一种高效的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供了一种提高石灰石利用率和脱硫效率的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂。

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案的如下：本发明的一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，由以下组分组成：癸二酸、三氧化二铁和六偏磷酸钠。

进一步地，其中癸二酸的质量百分比含量为80％-90％。

进一步地，其中三氧化二铁的质量百分比含量为5-15％。

更进一步地，其中六偏磷酸钠的质量百分比含量为3-8％。

进一步地，最佳的使用浓度为1.2-1.5g/L。

有益效果：本发明具有促进石灰石溶解、SO2溶解吸收、提高脱硫效率的功效。添加剂中的金属离子对脱硫反应具有催化作用，能够显著提高亚硫酸钙的氧化率，显著缓冲脱硫浆液pH，提高二氧化硫气液传质速率，强化对二氧化硫的吸收。

本发明相对于现有技术的优点在于：(1)添加剂中的有机酸改变了脱硫塔内浆液的离子平衡，改善了化学反应与传质过程，促进了碳酸钙的溶液和SO2的吸收。最新的研究表明pKa和pKb分别在4.8和5.5附近的二元酸能够起到最优的改善离子平衡和传质的作用。癸二酸的pKa和pKb分别为4.6和5.6，己二酸的pKa和pKb分别为4.4和5.4。从理论上讲癸二酸比己二酸具有更好的浆液的缓冲性能。

(2)由于脱硫增效剂所具有的分散所用，故能降低石灰石沉降速率，减少设备的结垢。改变硫酸钙结晶体的特性，防止结晶体在喷嘴等部位的沉积。

(3)显著提升亚硫酸钙氧化率，改变硫酸钙结晶体特性，促使形成颗粒较大的硫酸钙晶体，提高石膏脱水率和缩短脱水时间。在无需对现有装置进行任何改变的前提下，采用该脱硫增效剂不仅可以大幅度提高脱硫效率，还可以在一定程度上降低能耗，提高副产品石膏品质，为电厂提供了一种新的选择。

附图说明

图1为评价脱硫效果所建立的实验室模拟石灰石-石膏湿法脱硫系统结构示意图；

图2为本发明实施例1所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；

图3为本发明实施例2所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；

图4为本发明实施例3所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；

图5为本发明不同浓度的实施例4所述脱硫增效剂在pH＝4.8-6.0范围内脱硫增效效果比较图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。

图1所示为模拟湿法烟气脱硫系统，通过其对实施例1-4所得的脱硫增效剂进行评估。图1中SO2从钢瓶中释放出来依次经过减压阀、质量流量计后进入混合瓶，与风机抽入的空气混合形成模拟烟气，模拟烟气经转子流量计控制后进入喷淋吸收塔底部。烟气由下往上经喷淋吸收塔上部喷出的石灰石浆液洗涤后脱除SO2，经脱除SO2的烟气由喷淋塔上部排出，由烟气分析仪测定其SO2浓度。图1描述的是该脱硫增效剂的评价体系。其中，1SO2气瓶；2转子流量计；3混合瓶；4风机；5转子流量计；6喷淋塔；7浆液池；8水泵；9喷头；10SO2检测器。图2至图5是在不同配方下的脱硫效果图。重点突出与常用的一种脱硫增效剂相比其脱硫效果更高的特点。

上述模拟烟气脱硫装置的参数为：SO2流量控制在0.15L/min，空气流量9L/min，喷淋吸收塔长1.6m，直径0.12m，喷淋塔石灰石浆液流量100L/h，石灰石浆液中实施例1所述的脱硫增效剂浓度为0.1g/L，石灰石浆液的浓度是3％。

实施例1

本发明的一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，按质量百分比计算，其组成和含量如下：

癸二酸 80％

三氧化二铁 15％

六偏磷酸钠 5％

将癸二酸、三氧化二铁和六偏磷酸钠混合并搅拌均匀后即得到脱硫增效剂。

如图2所示，为本发明实施例1所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；在相同pH条件和同一进气浓度下的脱硫效率明显优于同一用量下的己二酸。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：本发明的一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，按质量百分比计算，其组成和含量如下：

癸二酸 85％

三氧化二铁 10％

六偏磷酸钠 5％

如图3所示，为本发明实施例2所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；在相同pH条件和同一进气浓度下的脱硫效率明显优于同一用量下的己二酸。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，按质量百分比计算，其组成和含量如下：

癸二酸 90％

三氧化二铁 5％

六偏磷酸钠 5％

如图4所示，为本发明实施例3所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；在相同pH条件和同一进气浓度下的脱硫效率明显优于同一用量下的己二酸。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：本发明的一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，按质量百分比计算，其组成和含量如下：

癸二酸 90％

三氧化二铁 5％

六偏磷酸钠 5％

将癸二酸、三氧化二铁和六偏磷酸钠混合并搅拌均匀后即得到脱硫增效剂。如图5所示，为本发明实施例4所述脱硫增效剂与己二酸在pH＝4.8-6.0脱硫增效效果比较图；在相同pH条件和同一进气浓度下，经济有效的增效剂使用量为1.2-1.5g/L。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims

1.一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，由以下组分组成：癸二酸、三氧化二铁和六偏磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，其中癸二酸的质量百分比含量为80％-90％。

3.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，其中三氧化二铁的质量百分比含量为5-15％。

4.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，其中六偏磷酸钠的质量百分比含量为3-8％。

5.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫增效剂，最佳的使用浓度为1.2-1.5g/L。