白泥在2×420 t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统的应用研究

杨青山，廖永进

(1.广州宇阳电力科技有限公司，广东广州 510600; 2.广东电网公司电力科学研究院，广东广州 510600)

白泥在2×420 t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统的应用研究

杨青山1，廖永进2

(1.广州宇阳电力科技有限公司，广东广州 510600; 2.广东电网公司电力科学研究院，广东广州 510600)

对白泥在某热电公司2×420t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统的应用进行试验研究，结果发现，白泥脱硫能力优于石灰石，且其能够提高系统的灵活性和经济性。化学分析结果表明，白泥中CaCO3含量低于石灰石，但碱性、MgO含量、Cl－含量均和活性高于石灰石;白泥供浆石膏的含水率和Cl－含量高于石灰石供浆石膏，二者在颜色和微观结构上也有一定差异，其他化学成分相差不大，但通过优化运行条件能够实现降低石膏含水率和Cl－含量的目的。虽然选用白泥作为脱硫剂会对脱硫系统产生一定影响，但从脱硫能力和经济效益上看，其明显优于石灰石。

白泥;烟气脱硫;应用;研究

烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)是目前燃煤电厂控制SO2排放的主要措施。其中石灰石—石膏湿法烟气脱硫是世界各国应用最多和最成熟的工艺，脱硫效率可达95%以上［1］。从运行成本来看，石灰石的费用是石灰石—石膏湿法脱硫的主要成本。根据对广东省13个已投运的石灰石—石膏湿法脱硫工程的调查，平均各工程每年的脱硫剂费用超过1300万元，约占脱硫装置总成本费用的17%［2］。因此，选用费用更低的脱硫剂对降低脱硫装置的运行成本具有重要意义。

白泥是纯碱厂采用氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣的俗称，其成分以CaCO3为主。由于其产生量大，又具有较强的碱性，如能将其作为脱硫剂，既可以达到以废治废的目的，又能够大幅地降低脱硫系统的运行费用［3］。本文通过对白泥在某热电公司2×420t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统的应用研究，考察了白泥对系统脱硫能力的影响，分析了白泥与石灰石及相应脱硫产物——石膏的差异，评价了应用白泥后对脱硫系统的影响。

1 白泥应用试验

1.1 试验简介

试验电厂为2台420t/h燃煤锅炉，脱硫装置采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，两炉一塔配置，设计原烟气SO2含量为2840 mg/m3(干基，6%O2)，设计脱硫效率大于95%。

白泥浆液在碱厂制备好后直接输送到试验电厂的石灰石供浆箱内，再通过石灰石供浆泵送入吸收塔。整个试验过程中，除白泥浆液的制备方法外，白泥浆液的供应方式、脱硫装置的烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统和公用系统的运行等和原石灰石脱硫完全相同，试验连续进行168h。

1.2 试验初期

图1是白泥供浆前后2台锅炉的蒸汽流量和原烟气SO2含量变化曲线，图2是相应的脱硫效率和吸收塔浆液pH值变化曲线。

图1 白泥供浆前后锅炉蒸汽流量和原烟气SO2含量趋势

图2 白泥供浆前后脱硫效率和吸收塔浆液pH值趋势

从图1可以看出，白泥供浆前后，2台锅炉的蒸汽流量都比较稳定(420t/h左右)，原烟气中SO2含量不断升高(由1350mg/m3升至2100mg/m3)。从图2可以看出，随着白泥浆液的加入，吸收塔浆液的pH值开始快速上升，脱硫效率也相应提高。当pH值上升至5.6左右时，1号脱硫效率达95%，2号脱硫效率达94%。

1.3 pH值调整试验

为了考察浆液pH值对脱硫效率的影响，试验过程中进行了pH值调整试验(见表1)。

表1 浆液pH值对脱硫效率的影响

从表1可知，系统脱硫效率随浆液pH值的降低而缓慢降低。当浆液pH值为5.8时，1号脱硫效率达到了98%以上，2号脱硫效率达到96%左右;而当浆液pH值降至4.4时，1、2号脱硫效率仍能保持在90%以上，说明白泥浆液能够实现在较宽pH范围内维持较高的脱硫效率。

1.4 停运1台浆液循环泵试验

为进一步考察白泥的脱硫能力，在锅炉蒸汽流量和原烟气SO2含量比较稳定的情况下，试验期间停运了1台循环泵(A循环泵)，停运前后吸收塔浆液pH值和脱硫效率变化见图3。

图3 停运循环泵前后脱硫效率与浆液pH值趋势

从图3可以看出，停运浆液循环泵前后，1号脱硫效率分别为98.2%和95.6%，2号脱硫效率分别为96.1%和93.8%。此后，缓慢降低浆液pH值，当浆液pH值降至5.5时，1号脱硫效率为94.0%，2号脱硫效率为92.3%。

2 化学分析结果

2.1 白泥与石灰石浆液分析

石灰石浆液和白泥浆液分析结果见表2。

表2 白泥浆液和石灰石浆液对比分析

从表2可以看出，白泥浆液的pH值明显高于石灰石浆液，主要是因为白泥浆液中具有反应活性的MgO含量高于石灰石浆液。而白泥中含有一定量的2H2O·CaSO4等其它物质，使其CaCO3含量少于石灰石。此外，白泥浆液中Cl－含量也高于石灰石浆液。通过对比活性试验结果［3］可以看出，白泥浆液活性明显高于石灰石浆液。

2.2 石膏分析结果

白泥供浆和石灰石供浆所得干燥后石膏的化学分析结果见表3。从石膏的扫描电镜可以看出，二者在颜色和微观结构上均有一定差别:白泥供浆石膏的颜色呈白色，且以片柱状结构居多;而石灰石供浆石膏呈黄色，微观结构多为颗粒状。从表3可以看出，除白泥供浆石膏的含水率和Cl－含量较高外，其他成分与石灰石供浆石膏比较接近。主要原因可能与白泥的粒径及结构有关，相应的影响了石膏晶体的粒径和结构，进而造成皮带机的脱水效果下降，使石膏的含水率较高，而含水率的增加又导致石膏中Cl－含量的增加。

表3 白泥供浆和石灰石供浆石膏对比分析 %

3 白泥对脱硫系统的影响及评价

3.1 白泥对脱硫能力的影响

从上述白泥应用试验中可以看出，白泥的脱硫效果十分理想，不仅可以实现系统在较宽pH值范围内运行的灵活性，也可以通过在适合条件下停运1台浆液循环泵来提高系统运行的经济性。

3.2 白泥对石膏的影响

由于白泥中含有一定量的CaSO4，会增加系统的石膏产量，故应用白泥时要考虑系统的脱水能力能否满足要求。白泥供浆石膏的成分和石灰石供浆石膏的成分相差不大，虽然其含水率明显高于石灰石供浆石膏，但通过优化运行条件(如调整吸收塔浆液密度、增加脱水皮带长度、增大脱水系统真空度等)，能够降低白泥供浆石膏中的水分。

3.3 白泥对供浆系统的影响

试验对比发现，白泥浆液密度应在1130kg/m3左右，白泥浆液密度高于1150kg/m3时易造成搅拌器、输送泵的烧损和输送管道的堵塞。白泥的纯度和浆液密度一般低于石灰石的，需增大供浆量约40%，应考虑对供浆泵和管道进行改造。

3.4 白泥对废水系统的影响

由于白泥中含有一定量的Cl－，而脱硫系统需控制Cl－在一定范围，因此，应增加系统的废水排量。按白泥浆液中Cl－含量6g/L，2台机组白泥耗量30m3/h计，会带入Cl－约180kg，若按废水的Cl－为10g/L计，则增加废水量为18t/h。

3.5 白泥对系统经济性的影响

应用白泥作为脱硫剂会增加投资费用，如对供浆、脱水、废水系统等进行改造的费用;减少脱硫剂的费用;减少系统的电耗;增加系统的水耗。

4 结语

(1)白泥在2×420t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统的应用试验表明，白泥脱硫能力优于石灰石，且其能够提高系统的灵活性和经济性。

(2)化学分析结果表明，白泥中CaCO3含量低于石灰石，而MgO含量高于石灰石，使白泥碱性较高;白泥中Cl－含量较高，其活性也明显优于石灰石;除含水率和Cl－含量较高、颜色不同、微观结构有一定差异外，白泥供浆和石灰石供浆所得石膏成分相差不大，但通过优化运行条件能够实现降低石膏含水率和Cl－含量的目的。

(3)应用白泥作为脱硫剂会对脱硫系统产生一定影响，但从脱硫能力和经济效益上看，其明显优于石灰石。

［1］梁坤，孙燕青.石灰石—石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨［J］.内蒙古石油化工，2010，36(3):95－96.

［2］廖永进.火电厂烟气脱硫装置成本费用的研究［J］.电力建设，2007，28(4):82－86.

［3］王雨嘉，廖永进.“白泥”的活性分析及在湿法脱硫系统中的应用［J］.广东电力，2011，24(3):26－37.

Application research of white mud in 2×420 t/h coal－fired boiler FGD system

The white mud was applied in 2×420t/h coal－fired boiler flue gas desulphurization(FGD)system，the study found that desulfurization capacity of white mud was better than limestone，and it can improve the flexibility and economy.The chemical analysis showed that the content of CaCO3in white mud was lower than in limestone，but its alkalescency，the content of MgO，the content of Cl－and the activity were higher than limestone.The contents of water and Cl－in the gypsum from white mud slurry were higher than the gypsum from limestone slurry，and there were some differences in their color and microstructure，but the other chemical ingredients were similar.However，the contents of water and Cl－in gypsum can be reduced by optimizing the operating conditions.Although some impact on desulfurization system will be brought when applying white mud as the desulfurization sorbent，it is better than limestone from view of desulfurization capacity and economy.

white mud;flue gas desulfurization;application;research

X701.3

B

1674－8069(2012)02－032－03

2011-12-08;

2012-02-27

杨青山(1983-)，男，黑龙江佳木斯人，硕士，助理工程师，长期从事火电厂烟气脱硫、脱硝试验及调试工作。E－mail: yangqingshan123@163.com