CN109012073B - 锅炉烟气脱硫节能增效剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，包括以下重量百分比的原料：35份～45份的甘醇酸钾、3份～5份硫酸脲、10份～15份的醋酸钠、18份～20份的尼龙酸、12份～15份的己二酸和1份～4份的硫酸钠，本发明所提供的锅炉烟气脱硫节能增效剂具有多方面的协同作用，可同时具有如下功能：1）脱硫系统效能不变的前提下浆液喷淋量减少30份以上；2）脱硫系统效能不变的前提下至少可停运一台浆液循环泵（运行泵数量≥3台）；3）脱硫石膏含水量降低；4）减少浆液起泡；5）长期添加可使脱硫系统消垢。

Description

锅炉烟气脱硫节能增效剂

技术领域

本发明涉及一种锅炉烟气脱硫节能增效剂。

背景技术

当前世界通用的烟气脱硫方法主要是化学反应法，主要分为干法脱硫、半干法脱硫、湿法脱硫。由于国内大气污染防治的迫切性，使得依靠传统能源的生产方式必须对烟气系统进行改造，根据各种生产方式的局限性，半干法脱硫和湿法脱硫成为当前主流的脱硫方式。常见运行的脱硫剂为氧化镁、氧化钙、氢氧化钙、氨水、海水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰石、电石渣、赤泥（一种工业废弃物）等。

其中电厂烟气脱硫最常用的方法是“石灰石-石膏”湿法燃煤锅炉烟气脱硫(FGD)工艺，近些年全国性日趋严重的污染形式导致火电厂锅炉烟气污染物近零排放成为环保指引方向。而实现这种高效率的脱硫排放指标一种方法是对现在有脱硫系统进行增容改造，另一种是添加增效类药剂。

CN108176217A公开了一种用于钙基湿法脱硫的脱硫增效剂及其制备和使用方法。本发明包括丙烯酸类共聚物和多糖化合物，两者的质量百分比为：丙烯酸类共聚物50-70％和多糖化合物30-50％，所述丙烯酸类共聚物由含羧基单体与惰性单体发生共聚反应制得，其中含羧基单体与惰性单体的质量比例为1:2-5，组方均为高分子有机物，存在难降解的缺陷。

CN107497282A公开了一种脱硫催化改良增效剂，由下列重量百分比的原料制备而成：苯甲酸10-15％、己二酸6-14％、氧化镁10-18％、硫化镁7-16％、碳酸钙20-26％、氯化钙20-26％、硫酸锰2-5％、高锰酸钾2-5％、次氯酸钠3-6％、聚硅氧烷2-5％、二氧化硅3-6％，该发明是向“石灰石-石膏”湿法烟气脱硫(FGD)工艺中添加一种脱硫催化改良增效剂，并不适用于半干法脱硫。

综合以上情况，当前市场迫切需要开发出能适用于所有半干法和湿法脱硫，且能稳定无害高效节能的增效类药剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锅炉烟气脱硫节能增效剂。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明涉及一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，包括以下重量百分比的原料：35～45份的甘醇酸钾、3～5份硫酸脲、10～15份的醋酸钠、18～20份的尼龙酸、12～15份的己二酸和1～4份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、12份的醋酸钠、19份的尼龙酸、14份的己二酸和2份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、13份的醋酸钠、19份的尼龙酸、13份的己二酸和3份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、12份的醋酸钠、19份的尼龙酸、13份的己二酸和2份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、13份的醋酸钠、19份的尼龙酸、14份的己二酸和3份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：45份的甘醇酸钾、3份硫酸脲、10份的醋酸钠、18份的尼龙酸、12份的己二酸和3份的硫酸钠。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量百分比的原料：35份的甘醇酸钾、5份硫酸脲、15份的醋酸钠、18份的尼龙酸、15份的己二酸和1份的硫酸钠。

本发明人一直致力于低成本高效能的脱硫节能领域的研究，并对此进行了大量的研究工作。为了减少对原系统的钢材、衬胶等的腐蚀性，无机盐成为主要研究方向，本发明人在尝试过程中，意外的发现甘醇酸钾对于脱硫过程具有增效作用，再通过调整其配剂，可以达到适用范围广并且脱硫增效效果优良，最终形成了本发明技术方案。

在甘醇酸钾的配剂研究中发现，加入醋酸钠可以提高甘醇酸钾的脱硫增效效果，有助于增加浆液的缓冲能力来存储更多的H⁺，但是虽然有提升其效果也并不理想，于是本发明人又进行了大量的研究，在一次尝试中加入了硫酸脲，其增效结果有了惊奇的改变，本发明尝试不添加醋酸钠，仅仅保留甘醇酸钾和硫酸脲，其效果的下降又让本发明人感到意外，本发明人又尝试了增加其他无机盐，其效果增加并不明显。本发明人推测甘醇酸钾、硫酸脲和醋酸钠的综合作用体系可以通过在不改变浆液pH的情况下，增加浆液的缓冲能力来存储更多的H⁺，有助于提高石灰石的表面接触面积和Ca²⁺在浆液中的浓度。

在尝试了其他无机盐后，本发明人意外尝试了无机物-有机物协同系统对增效的影响，惊奇的发现，尼龙酸和己二酸的适量加入，会进一步提高无机盐系统的协同增效作用，尼龙酸能够较好地缓冲脱硫浆液pH值的降低过程，从而通过减少液相传质阻力和气相传质阻力，破坏浆液气泡膜，阻止浆液起泡。己二酸的加入，配合无机盐类物质共同提高脱硫反应物的离子活度，同时降低石膏的含水量，提高石膏品质，为了进一步提高无机物-有机物协同系统对浆液pH的稳定作用，本发明人在研究中发现，加入硫酸钠可以配合有机酸缓冲脱硫浆液pH值的降低过程，形成一个缓冲体系，存储更多的H⁺，不仅仅适合于湿法脱硫，也适用于半干法脱硫。

本发明取得的有益效果如下：

本发明所提供的无机盐-有机酸协同体系，pH处于5.5-7.5之间，适用于大部分脱硫浆液的pH环境，可适用于常见运行的脱硫剂增效，例如氧化镁、氧化钙、氢氧化钙、氨水、海水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰石、电石渣、赤泥（一种工业废弃物）等组建的半干法脱硫、湿法脱硫等。

本发明所提供的药剂原料配置简便，在脱硫系统中主要以触媒催化剂的形式进行微反应，不参与化学消耗反应，本发明的加药频率为1次/24h。

本发明可以增加碳酸钙悬浊颗粒比表面积，提高浆液中钙离子和亚硫酸根离子活度，以及气相和液相的传质速率来提高CaCO₃与SO₂的反应效率，在同样工况下反应吸收更多的SO₂减少其排放浓度，起到脱硫增效作用，相应时间＜10min。

本发明所提供的锅炉烟气脱硫节能增效剂具有多方面的协同作用，可同时具有如下功能：1）脱硫系统效能不变的前提下浆液喷淋量减少30份以上；2）脱硫系统效能不变的前提下至少可停运一台浆液循环泵（运行泵数量≥3台）；3）脱硫石膏含水量降低；4）减少浆液起泡；5）长期添加可使脱硫系统消垢。

具体实施方式

实施例1

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、12Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、14Kg的己二酸和2Kg的硫酸钠，pH为6.5，脱硫增效的响应时间6min。

实施例2

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、13Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、13Kg的己二酸和3Kg的硫酸钠，pH为6.8，脱硫增效的响应时间6.5min。

实施例3

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、12Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、13Kg的己二酸和2Kg的硫酸钠，pH为6.7，脱硫增效的响应时间5min。

实施例4

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、13Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、14Kg的己二酸和3Kg的硫酸钠，pH为6.5，脱硫增效的响应时间6min。

实施例5

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：45Kg的甘醇酸钾、3Kg硫酸脲、10Kg的醋酸钠、18Kg的尼龙酸、12Kg的己二酸和3Kg的硫酸钠，pH为6.6，脱硫增效的响应时间7min。

实施例6

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：35Kg的甘醇酸钾、5Kg硫酸脲、15Kg的醋酸钠、18Kg的尼龙酸、15Kg的己二酸和1Kg的硫酸钠，pH为6.2，脱硫增效的响应时间7.5min。

对比例1

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：44Kg的甘醇酸钾、12Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、14Kg的己二酸和2Kg的硫酸钠。

对比例2

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲和12Kg的醋酸钠。

对比例3

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、12Kg的醋酸钠、33Kg的己二酸和2Kg的硫酸钠。

对比例4

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、12Kg的醋酸钠、33Kg的尼龙酸和2Kg的硫酸钠。

对比例5

锅炉烟气脱硫节能增效剂，由如下质量的原料混合制成：40Kg的甘醇酸钾、4Kg硫酸脲、12Kg的醋酸钠、19Kg的尼龙酸、14Kg的己二酸。

效果例1 测试脱硫效率

设计测试条件如下：

脱硫系统：碳酸钠湿法脱硫系统

入口SO2浓度：8000mg/m³

浆液特性：15份质量浆液浓度，PH=5.5~6.5，密度≈1100kg/m³。

NaCO₃：纯度≥95份。

雾化覆盖率：≥300份

脱硫系统液气比：12-18L/m³

运行小型脱硫装置，通过不添加脱硫增效剂以及分别以0.6kg/m³的浓度添加实施例1、对比例1-5的复合剂，测试脱硫效率，具体见表1：

表1脱硫效率实验结果

。

效果例2 测试脱硫增效剂溶液对钢材腐蚀性

测试条件：室温

浸泡时间：120h

测试材料：Q235

材料重量：11.06g

浸没高度：6cm

对实施例1-6得到的脱硫增效剂进行测验，脱硫浸泡完成120小时后，检查表面，烘干称重具体见表2：

表2钢材腐蚀性实验结果

。

效果例3 测试脱硫增效剂溶液对胶衬材料腐蚀性

测试条件：室温

浸泡时间：120h

测试材料：硫化丁基橡胶

材料重量：8.18g

浸没高度：6cm

对实施例1-6得到的脱硫增效剂进行测验，浸泡完成120小时后，检查表面是否有发胀、龟裂等腐蚀现象，烘干称重具体见表3：

表3胶衬材料腐蚀性实验结果

。

效果例4

设计测试条件如下：

脱硫系统：石灰石-石膏脱硫系统

入口SO2浓度：5100mg/m³

浆液特性：25份左右石灰石浆液，PH=5.5~6.5，密度≈1250kg/m³。

CaCO3：目数≥300，纯度≥90份。

雾化覆盖率：≥400份

脱硫系统液气比：18-21L/m³

运行小型石灰石-石膏脱硫装置，在未添加脱硫增效剂的情况下，脱硫效率为92%，添加实施例1得到的脱硫增效剂浓度为0.6kg/m³，脱硫效率为99.8%，本申请较不添加提高了7.8份。

将脱硫系统液气比下调30份（模拟停运一台循环泵），运行小型石灰石-石膏脱硫装置，在未添加脱硫增效剂的情况下，脱硫效率为82%，取实施例1得到的脱硫催化剂加入小型石灰石-石膏脱硫装置的循环池浆液中，添加浓度为0.6kg/m³，脱硫效率为99.7%，本申请较不添加提高了17.7%。

效果例5

将本发明实施例1得到的脱硫增效剂中加入水，得到质量浓度为15%的浆液，输送入SDA半干法脱硫系统，进行模拟脱硫处理，待反应的烟气中的O₂含量为5vol％，CO₂含量为17vol％，H₂O含量为10vol％，其他组分含量为：68%，SO2含量为1000ppm，在烟气温度为120℃条件下进行脱硫处理，脱硫效率达99.6％。

效益对比例1

按某热电有限公司的总装机2×330MW供热机组，设计燃煤含硫量0.92份， 设计脱硫效率≥95份，为了使SO₂的排放量达到标准，2台机组脱硫系统改造总投入最少需要8374万元， 改造后每年需要相应增加的运行费用、检修维护费用、财务费用等达到1932万元，给电厂造成了相当大的压力。采用本发明实施例1得到的脱硫增效剂，仅需要86万元的使用费即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，包括以下重量百分比的原料：35份～45份的甘醇酸钾、3份～5份硫酸脲、10份～15份的醋酸钠、18份～20份的尼龙酸、12份～15份的己二酸和1份～4份的硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、12份的醋酸钠、19份的尼龙酸、14份的己二酸和2份的硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、13份的醋酸钠、19份的尼龙酸、13份的己二酸和3份的硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、12份的醋酸钠、19份的尼龙酸、13份的己二酸和2份的硫酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

40份的甘醇酸钾、4份硫酸脲、13份的醋酸钠、19份的尼龙酸、14份的己二酸和4份的硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

45份的甘醇酸钾、3份硫酸脲、10份的醋酸钠、18份的尼龙酸、12份的己二酸和3份的硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气脱硫节能增效剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

45份的甘醇酸钾、5份硫酸脲、15份的醋酸钠、18份的尼龙酸、15份的己二酸和1份的硫酸钠。