CN108126497A - 用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸65‑75％，己二酸钠1‑10％，丁二酸10‑20％，丁二酸钠1‑10％，戊二酸1‑10％；烟气脱硫提效剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂；该烟气脱硫提效剂用于入炉煤硫含量＞1.2％的机组所配置的湿法脱硫系统中。该烟气脱硫提效剂能大大降低机组厂用电率，降低发电成本；可以将脱硫PH值控制在较低水平；能有效减少吸收塔内结垢；能提高吸收塔的氧化效果；可提高石灰石的利用率；能有效防止吸收塔内产生泡沫；且该烟气脱硫提效剂无毒性。

Description

用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂及其制备方法和应用，属于脱硫工艺领域。

背景技术

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高，吸收剂来源丰富，价格低廉，副产品可利用等特点而被广泛应用，成为目前燃煤电厂烟气脱硫应用最广泛的工艺。

但目前，我国火力发电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置的运行普遍存在能耗和运行成本高、对煤种硫份的适应能力差、吸收塔后续设备堵塞结垢现象严重、设备磨损严重等问题，随着我国煤炭市场的不稳定性，众多电厂长期燃用超出设计硫份的燃煤，导致脱硫系统无法正常运行，随着越来越严格的环保排放标准的实施，很多脱硫装置被迫进行增容改造工作。技改后，机组的厂用电率增加，增加了机组煤耗。为降低机组煤耗，即在保证脱硫入口硫份、烟气量、烟囱入口硫份基本相同的前提下，尽量减少浆液循环泵运行台数，必须应用脱硫提效剂来降低脱硫系统生产厂用电率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用的用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸65-75％，己二酸钠1-10％，丁二酸10-20％，丁二酸钠1-10％，戊二酸1-10％。

作为改进，按重量百分比计，包括以下组份，己二酸68-71％，己二酸钠3-6％，丁二酸13-17％，丁二酸钠3-6％，戊二酸3-6％。

作为改进，按重量百分比计，包括以下组份，己二酸70％，己二酸钠5％，丁二酸15％，丁二酸钠5％，戊二酸5％。

一种烟气脱硫提效剂的制备方法，具体包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂。

一种烟气脱硫提效剂的应用，该烟气脱硫提效剂用于入炉煤硫含量＞1.2％的机组所配置的湿法脱硫系统中。

作为改进，具体包括以下步骤：

1)按照湿法脱硫系统中烟气脱硫设备的使用要求，将石灰石与水按质量比为(3-20)：100的比例混合搅拌成石灰石浆液；

2)在上述的石灰石浆液中加入占石灰石浆液重量0.5-2％的烟气脱硫提效剂，控制温度为45-65℃，转速为300-500r/min，搅拌时间为4-5h，使烟气脱硫提效剂分散并与石灰石浆液充分接触；

3)搅拌混合结束后，得到的含有烟气脱硫提效剂的石灰石浆液直接送入湿法脱硫系统中的烟气脱硫设备中即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的烟气脱硫提效剂，由于含有己二酸、丁二酸及两者的钠盐，加入到石灰石浆液中，由于其自身酸性特点，具有促进石灰石吸收二氧化硫的功能，能够很好的提高石灰石浆液的脱硫效率。

2)通过工业实践表明，加入本发明的烟气脱硫提效剂，提高了碳酸钙的转化率，缩短了脱硫反应时间，提高了脱硫剂的利用率并且脱硫率提高了50-65％，进而降低运行费用，同时还能减缓了钙的结垢速率，提高了系统的可靠性。

3)本发明提供的烟气脱硫提效剂，可以应用于各种燃烧设备所配置的石灰石-石膏湿法脱硫系统，可达到较高的脱硫效率，操作方便，具有很好的环境效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明中用于测定加有烟气脱硫提效剂的石灰石浆液硫容情况的装置示意图；

图2为添加烟气脱硫提效剂石灰石浆液的硫容随时间变化曲线图；

图3为添加烟气脱硫提效剂石灰石浆液的碳酸钙转化率随时间变化曲线图；

图中：1、N₂缓冲瓶，2、减压阀一，3、质量流量计一，4、阀门一，5、排放阀门，6、三通阀，7、浓硫酸干燥瓶，8、气相色谱仪，9、尾气洗涤瓶，10、洗涤瓶，11、鼓泡吸收器，12、缓冲瓶，13、混合瓶，14、阀门二，15、质量流量计二，16、减压阀二，17、SO₂缓冲瓶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

液相中硫容含量的测定通过采用碘量法，即HJ/T56-2000，固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法[S].2000.进行测量溶液中亚硫酸根含量，进而换算出硫容。

本发明的各实施例中所用的仪器型号及生产厂家的信息如下表1所示。

表1 各实施例中所用的仪器型号及生产厂家的信息

仪器名称	仪器厂家	仪器型号
			自动电位滴定仪	上海雷磁	ZDJ-4A
磁力搅拌水浴锅	上海乔跃电子有限公司	EMS-10
			气体质量流量控制器	北京七星华创电子股份有限公司
SO2标准气体	杭州新世纪混合气体有限公司
			气体色谱仪	日本岛津	GC-2014

本发明的各实施例中所用的各种原料，如无特殊说明，则均为市售。

实施例1

用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸68％，己二酸钠6％，丁二酸16％，丁二酸钠5％，戊二酸5％；

所述烟气脱硫提效剂的制备方法，具体包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂。

实施例2

用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸70％，己二酸钠5％，丁二酸15％，丁二酸钠5％，戊二酸5％；

所述烟气脱硫提效剂的制备方法，具体包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂。

实施例3

用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸71％，己二酸钠6％，丁二酸13％，丁二酸钠6％，戊二酸4％；

所述烟气脱硫提效剂的制备方法，具体包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂。

实施例4

用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸75％，己二酸钠4％，丁二酸10％，丁二酸钠5％，戊二酸6％。

实施例5

以实施例1制得烟气脱硫提效剂为例，采用图1所示装置测定烟气脱硫提效剂对石灰石浆液硫容情况的影响。

测定所用装置的具体结构如图1所示，图1中从N₂缓冲瓶1出来的氮气依次经减压阀一2、质量流量计一3、阀门一4后进入混合瓶13，并与由SO₂缓冲瓶17出来的依次经减压阀二16、质量流量计二15和阀门二14后进入混合瓶13的二氧化硫气体进行混合，形成模拟烟气，形成的模拟烟气通过混合瓶13上面的排放阀门5进入缓冲瓶12，在缓冲瓶12内经缓冲、混合均匀后再通入到鼓泡吸收器11的底部，经鼓泡吸收器11中的石灰石浆液吸收SO₂后排出的气体过三通阀6，一路进入浓硫酸干燥瓶7经浓硫酸干燥后，通过气相色谱仪8进行测定其中二氧化硫含量，测定完后进入尾气洗涤瓶9经浓度为40％的氢氧化钠水溶液充分洗涤后排放；另一路直接进入洗涤瓶10中，同样经百分含量为40％的氢氧化钠水溶液洗涤后排放；

所述的鼓泡吸收器11，即为气体洗瓶，其中装有按质量计，石灰石与水的比例为3：100，将石灰石和水混合搅拌所得的重量百分比浓度为3％的石灰石浆液，所述的鼓泡吸收器11被放入磁力搅拌恒温水浴锅中以保持其内的温度与搅拌转速的恒定；

上述的模拟烟气中氮气流量控制在0.18L/min，二氧化硫气体的流量控制在0.02L/min，在装有50ml的浓度为3％的石灰石浆液的鼓泡吸收器11中添加0.5g实施例1所得的烟气脱硫提效剂，对照样中鼓泡吸收器11中浓度为3％的石灰石浆液中不加入实施例1所得的烟气脱硫提效剂；

控制温度为50℃条件下，分别每隔一定时间取样检测鼓泡吸收器11中的加入和不加入实施例1所得烟气脱硫提效剂的石灰石浆液随时间变化的硫容情况，结果如图2所示；

图2中石灰石浆液的曲线代表对照样，即没有添加实施例1所得的烟气脱硫提效剂的石灰石浆液随时间变化的硫容曲线，石灰石浆液+提效剂的曲线代表实验样，即加入了实施例1所得的烟气脱硫提效剂的石灰石浆液随时间变化的硫容曲线；

从图2中可以看出，实验样的硫容曲线明显高于对照样(没有添加烟气脱硫提效剂的石灰石浆液)，特别是在40-60min时间内，其比对照样的硫容提高了25-43％。由此表明加入烟气脱硫提效剂后大大提高了石灰石浆液对SO₂的吸收能力。

实施例6

以实施例1制得烟气脱硫提效剂为例，测定烟气脱硫提效剂对石灰石浆液中石灰石溶解情况的影响。

通过自动电位滴定仪，用1.3mol/L HCl溶液控制石灰石浆液的pH值为5.5，温度为50℃，300r/min搅拌的条件下，向100ml的质量百分比浓度为3％的石灰石浆液中添加1g实施例1所得的烟气脱硫提效剂，以此作为实验样，以不加入烟气脱硫提效剂的浓度为3％的石灰石浆液作为对照样，检测随时间变化烟气脱硫提效剂对石灰石浆液中石灰石的溶解能力，其检测结果如图3所示。

图3中的石灰石浆液的曲线代表对照样，即不添加烟气脱硫提效剂情况下测得的石灰石浆液中的石灰石的转化率随时间变化曲线，石灰石浆液+提效剂的曲线代表添加实施例1所得的烟气脱硫提效剂后石灰石浆液中石灰石转化率的时间变化曲线。

从图3中可以看出，加入实施例1所得的烟气脱硫提效剂后，石灰石浆液中的石灰石(即碳酸钙)随时间的转化率曲线显著高于对照样，特别是在150-250min时间内，即实验样比对照样中的石灰石溶解能力提高了22-36％。由此表明石灰石浆液中加入烟气脱硫提效剂后，其中的石灰石(即碳酸钙)的溶解能力得到了大大提高。

实施例7

将实施例1所得烟气脱硫提效剂应用于某电厂燃用高硫煤(所述的燃用高硫煤，其中硫含量为＞1.2％)机组所配置的湿法脱硫系统的烟气脱硫设备中进行烟气脱硫，步骤如下：

1)按照湿法脱硫系统中烟气脱硫设备的使用要求，将石灰石与水按质量比，即石灰石：水为18:100的比例将石灰石和水混合搅拌成石灰石浆液；

2)然后在石灰石浆液中加入占石灰石浆液重量0.8％的上述所得的烟气脱硫提效剂，控制温度为45-65℃，转速为300-500r/min，时间为4-5h进行搅拌，从而使湿法脱硫系统中的烟气脱硫提效剂分散并与石灰石浆液接触；

3)搅拌混合结束后，得到的含有烟气脱硫提效剂的石灰石浆料直接喷入吸收塔中，石灰石浆液对逆流而上的烟气进行喷淋、洗涤，随后在石灰石浆液池中被空气氧化为CaSO₄，最后被送入到石膏脱水系统，分离成石膏和水。

为保持吸收塔入口烟气SO₂同增加烟气脱硫提效剂前相一致，停运一台浆液循环泵(该泵功率为1400kW)，保留两台浆液循环泵运行。增加烟气脱硫提效剂后硫系统厂用电率下降0.17％。整个过程没有泡沫产生。

对出口烟气进行分析，检测到脱硫效率增至97.7％。

对含有烟气脱硫提效剂的石灰石浆液进行分析：吸收塔内pH值固定为5.5时，含有烟气脱硫提效剂的石灰石浆液中CaCO₃含量为0.75％，CaSO₃含量为0.04％，CaSO₄含量为10.7％。

石膏含水量为7％。

实施例8

对照实验，即在实施例7的基础上，不加入烟气脱硫提效剂。

将不加烟气脱硫提效剂的石灰石浆液直接喷入吸收塔，石灰石浆液对逆流而上的烟气进行喷淋，洗涤，随后在石灰石浆液池内被空气氧化为CaSO₄，最后被送入到石膏脱水系统，分离成石膏和水。

对出口烟气进行分析，检测到脱硫效率为96％。脱硫系统保持三台浆液循环泵运行。

对不加入烟气脱硫提效剂的石灰石浆液进行分析：吸收塔内pH值为5.5时，石灰石浆液中的CaCO₃含量为0.32％，CaSO₃含量为0.024％，CaSO₄含量为6.5％。

石膏含水量为11.2％。

通过上述实施例7与实施例8的对比，可以看出加入烟气脱硫提效剂后的石灰石浆液中，CaCO₃的利用率提高了16.04％，脱硫率提高到了97.7％，提高了1.7个百分点，石膏含水量降低了4.2％。因此，加入本发明提供的烟气脱硫提效剂后，烟气的脱硫效果较好。

综上所述，本发明的烟气脱硫提效剂能增大碳酸钙的溶解速率，从而提高其脱硫效率；提高吸收剂的利用率，增强脱硫装置的脱硫性能；同时由于烟气脱硫提效剂的加入，改变了石膏晶体不同晶面的表面能，因此对石膏结晶也产生一定影响，使形成的石膏晶体更有利于脱水。

该烟气脱硫提效剂能大大降低机组厂用电率，降低发电成本；可以将脱硫PH值控制在较低水平；能有效减少吸收塔内结垢；能提高吸收塔的氧化效果；可提高石灰石的利用率；能有效防止吸收塔内产生泡沫；且该烟气脱硫提效剂无毒性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，其特征在于，按重量百分比计，其组成及含量如下：己二酸65-75％，己二酸钠1-10％，丁二酸10-20％，丁二酸钠1-10％，戊二酸1-10％。

2.如权利要求2所述的用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组份，己二酸68-71％，己二酸钠3-6％，丁二酸13-17％，丁二酸钠3-6％，戊二酸3-6％。

3.如权利要求3所述的用于湿法脱硫系统的烟气脱硫提效剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组份，己二酸70％，己二酸钠5％，丁二酸15％，丁二酸钠5％，戊二酸5％。

4.如权利要求1-3任一项所述烟气脱硫提效剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将配方量己二酸、己二酸钠、丁二酸、丁二酸钠和戊二酸混合并搅拌均匀后，即得所述烟气脱硫提效剂。

5.如权利要求1-3任一项所述烟气脱硫提效剂的应用，其特征在于，该烟气脱硫提效剂用于入炉煤硫含量＞1.2％的机组所配置的湿法脱硫系统中。

6.如权利要求5所述烟气脱硫提效剂的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)按照湿法脱硫系统中烟气脱硫设备的使用要求，将石灰石与水按质量比为(3-20)：100的比例混合搅拌成石灰石浆液；

2)在上述的石灰石浆液中加入占石灰石浆液重量0.5-2％的烟气脱硫提效剂，控制温度为45-65℃，转速为300-500r/min，搅拌时间为4-5h，使烟气脱硫提效剂分散并与石灰石浆液充分接触；

3)搅拌混合结束后，得到的含有烟气脱硫提效剂的石灰石浆液直接送入湿法脱硫系统中的烟气脱硫设备中即可。