600MW湿法脱硫系统制浆方式优化及电石渣应用效果评价

赵光深　顾强　高军

摘要：锦能公司脱硫技术为碳酸钙（石灰石）制浆的钙法，湿式球磨机设计余量不足，机组满负荷运行时无法停运，长期运行后设备欠修，一旦突发故障将会导致浆液供应不足，进一步引发环保指标超标及机组停运事故发生。通过对设备系统的不断优化并积极探讨化工厂电石渣在脱硫制浆系统的应用，成功解决了设备系统存在的隐患，同时产生巨大的社会效应及经济效益，值得推广应用。

关键词：湿法脱硫系统；制浆方式；电石渣；脱硫技术

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0037-03

1 设备系统基本情况

锦能公司脱硫技术为碳酸钙（石灰石）制浆的钙法，所需的石灰石，粒度为0～20mm，采用自卸卡车运送至石灰石浆液制备车间。配置湿式制浆系统，每两台炉设置湿式球磨机1套，每套磨机的出力按2×600MW机组BMCR工况下燃用设计煤时150%的石灰石浆液量考虑，同时能满足燃用校核煤种的要求。

2 存在的问题

第一，两套湿式制浆系统从机组投运以来，经过多次调试、检修处理，只能达到设计出力的70%；四台发电机组连续满负荷运行时，按照设计最大出力计算，一台磨机运行无法满足脱硫浆液量的需求，根据目前锦能公司湿式球磨机运行情况来看，基本无停运时间，无法安排计划检修，随着磨机运行周期增长，磨机维护需求增大，一般性检修可通过抢修进行，但在遇磨机需要大修时，如衬板更换、钢球塞选、磨机轴承等检修时，检修周期需要15～20天左右，无法满足脱硫吸收塔的浆液供应，影响脱硫系统安全稳定运行及环保指标。

第二，实际运行中磨机给料量若超过70%，就会出浆液塞、浆液不分离等问题，进入石灰石浆液供应系统后，石灰石浆液供应管道堵塞曾经多次发生在#3、#4机组。供应管道堵塞抢修疏通后，#1、#2机组浆液供应管道也相继发生了堵塞，严重影响脱硫系统安全运行的问题，如果浆液供应管道疏通不及时，将会导致四台机组吸收塔pH值无法维持。高负荷运行时一般停止供浆三小时pH值将降低至4以下，按照规程规定系统必须停运；低负荷运行时一般停止六小时将会导致pH值降低到4以下，将会导致脱硫系统停运直至引起机组停运的风险，该类风险公司无法承受，所以必须采取对策。

3 对策调研

3.1 调研磨机出力情况

调研国华系统内其他电厂磨机出力余量较大，有备用磨机。浆液制备及供应系统整体可靠性较高。个别电厂浆液制备系统磨机出力余量不大的，无备用的也正在积极寻求解决问题的办法。

3.2 调研制浆方式

电力行业大部分电厂采用湿式球磨机制浆方式，但也有采用石灰石粉制浆的，如国华系统西来峰电厂采用石灰石粉仓模式供应石灰石粉进行制浆，设备可靠性好，缺陷及维护量较小。

3.3 调研改造情况

大唐盘电公司因石灰石质量较差曾发生影响脱硫效率的问题，已将吸收剂改为石灰石粉，外购石灰石粉采取罐车运输，使用石灰石浆液箱作为石灰石粉混合箱，增加两台浆液输送泵实现向石灰石浆液箱供浆；大唐盘电公司原湿式球磨机浆液制备系统处于备用保养状态。同时有部分电厂正在尝试使用电石渣替代石灰石进行

制浆。

结合调研情况总体分析主要有三种解决方案：方案一，对现有两套湿式球磨机制浆系统进行扩容改造；方案二，新增一套湿式球磨机制浆系统及浆液供应系统；方案三，增设干粉制浆系统，采用石灰石粉制浆或尝试采用电石渣进行替代。结合锦能公司实际进行分析，第三种方案不受空间位置及系统运行限制，可操作性强，同时锦能公司周边地区石灰石粉、氢氧化钙粉货源可靠，价格相对较低，所以采用第三种方案，即采用干粉制浆系统进行研究。

4 脱硫剂原材料货源情况

干粉制浆系统结合市场情况目前可采用的主要有三类，即石灰石粉、氢氧化钙粉、电石渣，针对上述三类粉源进行调研。

4.1 电石渣、电石渣浆液情况

距离锦能公司五公里范围内的化工厂每年有大量电石渣浆液，并经过烘干后产出大量电石渣（主要成分为氢氧化钙）副产品，其中仅一个较大的化工厂年产电石渣副产品达到80万吨，经过化验纯度达到85%左右；产量大，货源可靠，初步分析采用电石渣浆液、电石渣替代石灰石进行制浆完全可以进行试验使用。电石渣浆液含固量一般只能控制到17%基本为最高，浓度每吨浆液初步了解报价为20元，氢氧化钙浆液运输费用按照15元估算，每吨价格为35元。

4.2 石灰石粉情况

目前锦能公司周边地区石灰石粉源较大场所在榆林市府谷县、内蒙古棋盘井及乌海市均有；其中，乌海市长宏矿业有限公司现有生产能力较大：白灰：30万吨/年，石灰石：80万吨/年，碳酸钙粉：40万吨/年。自备外运罐车11台。在锦能公司所在地神木县设有销售点。总体分析粉源可靠，运输有保障。碳酸钙粉中碳酸钙含量90%左右，厂价125元/吨，用特种罐车运输到锦界地区全程465公里，运费218元/吨（含税），总计343

元/吨。

5 经济性比对及脱硫剂确定

结合货源可行性情况，主要对电石渣、电石渣浆液、石灰石粉进行成本分析。石灰石粉到场价格为343元；化工厂电石渣每吨到厂价格为150元/吨，其纯度为85%左右，折算为90%的石灰石粉，每吨价格相当于101元/吨。所以电石渣比石灰石粉经济；每吨浆液初为20元，氢氧化钙浆液运输费用按照15元估算，每吨价格为35元；浆液含固量为17%，与氢氧化钙粉对比为6∶1；折算为电石渣每吨为210元，比使用电石渣高60元每吨，而且其中涉及到系统操作频繁，总体分析使用电石渣最为经济。

6 临时干粉制浆系统情况介绍

干粉制浆系统在电力行业总体而言较为成熟，锦能公司经过审批获准在2014年建设干粉制浆系统，但系统规模较大，建设周期较长，无法满足目前球磨机检修及供浆系统整体安全性，所以又采取了临时措施，建设了临时干粉制浆系统，进行试运。

6.1 系统设备配置来源

考虑2014年将建设正式的干粉制浆系统，目前思路为尽量利用锦能公司废设备、设施进行改造，浆液箱体及粉仓利用废旧水箱改造，给粉机、插板门、踏梯、浮球液位计均采用除灰改造拆除的旧设备进行利用；部分钢材通过物资部进行领用。

6.2 系统设备配置规格

（1）配置氢氧化钙粉仓一个：由上下两部分组成，上部为3×3×3=27立方（长×宽×高）箱体，由废旧水箱切割加固制作，下部锥形下料口，容积为2.5立方左右。（2）配置浆液制备箱一个：箱体为3×3×8.5=76.5立方，用废旧水箱切割加固制作；箱体配置搅拌器2台。（3）箱体浆液输送：考虑氢氧化钙粉内含部分杂质，浆液直接进入浆液供应箱会导致浆液供应管道堵塞问题，所以采取通过制备间地沟自流至制备间地坑，再通过地坑泵将浆液打入浆液供应箱，通过地沟时部分粗颗粒沉降，定时进行清理地沟。

7 效果评价

2014年5月4日建设完毕并投运，投运机组为#3、#4机组，期间#4机组有检修工作，其中#3机组5月份整体使用，结合系统投运及机组运行情况，以#3机组3月份临时系统未投运情况与临时系统投运后5月份情况进行比对。通过前期对石灰石与电石粉成分的化验比对分析，电石粉的成分较好，可以作为脱硫剂选用。

7.1 经济性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根据#3机组燃煤量与发电量计算实际消耗石灰石2155.5吨，平均消耗量为5.34g/kWh；5月份应消耗石灰石为1940吨；实际使用电石渣1238吨，按照氢氧化钙与石灰石当量折合石灰石为1733.2吨。石灰石平均消耗为4.68g/kWh，电石粉平均消耗量为3.35g/kWh；使用量明显降低；根据我厂石灰石与目前使用电石粉价格对比节约材料费17.25万元。根据上料系统、磨机设备、人工成本、维护成本、运行综合电耗等计算每磨制1吨石灰石约需36.3元。总计节约费用24.29万元。

7.1.2 电耗。仅对一个月来停运循环泵分析，3月份停运#3吸收塔#1循环泵90小时，节电9.23万kWh，5月份停运#3吸收塔#1循环泵250小时，节电25.4万kWh，其他辅助设备运行方式一致，不作统计。

7.2 系统参数分析

7.2.1 脱硫效率。通过试验对比，采用电石粉替代石灰石作为吸收剂，脱硫装置在工况基本一致时，脱硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于试验前，最高脱硫效率可达98%以上。

7.2.2 pH值调整灵活。由于电石粉的主要成分为Ca（OH）2，它属于一种中强碱，活性较强，极易与硫酸等酸性物质发生化学反应，所以补入吸收塔后对pH值调整灵活，适应性强，在脱硫入口SO2发生变化时调整反应速度较快，确保脱硫效率与SO2排放浓度。总体试验期间pH值维持稳定，保持了较高的脱硫效率，同时停运了一台浆液循环泵。既保证了环保指标的正常排放，同时节电效果显著。

7.2.3 石膏检测。我厂的石灰石法脱硫的石膏纯度一般在90%左右，品质较好，作为水泥辅料利用价值较高。因此在电石粉试验期间也特别关注石膏的品质，通过连续跟踪其石膏纯度最高可以达到95%左右，通过与化工厂技术人员沟通，电石粉脱硫后的石膏完全可以作为水泥辅料利用。所以在石膏的回收利用上又迈出了新的一步，解决了电厂固体废物处理的难题。7.3 安全性分析

解决了由于无备用磨机长期欠修问题，同时消除了因为磨机突发故障时导致环保指标超标及机组停运的隐患。由于电石粉本身作为化工厂的废料，其含有的杂质离子较多、简单溶解后石灰石煅烧过程不彻底而余留的石灰石颗粒及氢氧化钙颗粒会造成管路堵塞、设备磨损、石膏纯度下降等。该电石粉在其生产工艺期间配置了完备的预处理系统，先对来浆进行彻底的水溶解后过滤、烘干，以去除一定的杂质并维持其细度在80%～85%之间通过190目筛，防止了其堵塞管道的可能性。

参考文献

[1] 关多娇，徐有宁，赵海.工业废弃物——电石渣作为脱硫剂应用的现状与发展探讨[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2012，（1）.

[2] 刘东升.电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺的应用及探讨[J].中国氯碱，2009，（2）.

作者简介：赵光深（1974-），男，神华陕西国华锦界能源有限公司助理工程师，研究方向：火力发电厂脱硫系统。

6.1 系统设备配置来源

考虑2014年将建设正式的干粉制浆系统，目前思路为尽量利用锦能公司废设备、设施进行改造，浆液箱体及粉仓利用废旧水箱改造，给粉机、插板门、踏梯、浮球液位计均采用除灰改造拆除的旧设备进行利用；部分钢材通过物资部进行领用。

6.2 系统设备配置规格

（1）配置氢氧化钙粉仓一个：由上下两部分组成，上部为3×3×3=27立方（长×宽×高）箱体，由废旧水箱切割加固制作，下部锥形下料口，容积为2.5立方左右。（2）配置浆液制备箱一个：箱体为3×3×8.5=76.5立方，用废旧水箱切割加固制作；箱体配置搅拌器2台。（3）箱体浆液输送：考虑氢氧化钙粉内含部分杂质，浆液直接进入浆液供应箱会导致浆液供应管道堵塞问题，所以采取通过制备间地沟自流至制备间地坑，再通过地坑泵将浆液打入浆液供应箱，通过地沟时部分粗颗粒沉降，定时进行清理地沟。

7 效果评价

2014年5月4日建设完毕并投运，投运机组为#3、#4机组，期间#4机组有检修工作，其中#3机组5月份整体使用，结合系统投运及机组运行情况，以#3机组3月份临时系统未投运情况与临时系统投运后5月份情况进行比对。通过前期对石灰石与电石粉成分的化验比对分析，电石粉的成分较好，可以作为脱硫剂选用。

7.1 经济性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根据#3机组燃煤量与发电量计算实际消耗石灰石2155.5吨，平均消耗量为5.34g/kWh；5月份应消耗石灰石为1940吨；实际使用电石渣1238吨，按照氢氧化钙与石灰石当量折合石灰石为1733.2吨。石灰石平均消耗为4.68g/kWh，电石粉平均消耗量为3.35g/kWh；使用量明显降低；根据我厂石灰石与目前使用电石粉价格对比节约材料费17.25万元。根据上料系统、磨机设备、人工成本、维护成本、运行综合电耗等计算每磨制1吨石灰石约需36.3元。总计节约费用24.29万元。

7.1.2 电耗。仅对一个月来停运循环泵分析，3月份停运#3吸收塔#1循环泵90小时，节电9.23万kWh，5月份停运#3吸收塔#1循环泵250小时，节电25.4万kWh，其他辅助设备运行方式一致，不作统计。

7.2 系统参数分析

7.2.1 脱硫效率。通过试验对比，采用电石粉替代石灰石作为吸收剂，脱硫装置在工况基本一致时，脱硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于试验前，最高脱硫效率可达98%以上。

7.2.2 pH值调整灵活。由于电石粉的主要成分为Ca（OH）2，它属于一种中强碱，活性较强，极易与硫酸等酸性物质发生化学反应，所以补入吸收塔后对pH值调整灵活，适应性强，在脱硫入口SO2发生变化时调整反应速度较快，确保脱硫效率与SO2排放浓度。总体试验期间pH值维持稳定，保持了较高的脱硫效率，同时停运了一台浆液循环泵。既保证了环保指标的正常排放，同时节电效果显著。

7.2.3 石膏检测。我厂的石灰石法脱硫的石膏纯度一般在90%左右，品质较好，作为水泥辅料利用价值较高。因此在电石粉试验期间也特别关注石膏的品质，通过连续跟踪其石膏纯度最高可以达到95%左右，通过与化工厂技术人员沟通，电石粉脱硫后的石膏完全可以作为水泥辅料利用。所以在石膏的回收利用上又迈出了新的一步，解决了电厂固体废物处理的难题。7.3 安全性分析

解决了由于无备用磨机长期欠修问题，同时消除了因为磨机突发故障时导致环保指标超标及机组停运的隐患。由于电石粉本身作为化工厂的废料，其含有的杂质离子较多、简单溶解后石灰石煅烧过程不彻底而余留的石灰石颗粒及氢氧化钙颗粒会造成管路堵塞、设备磨损、石膏纯度下降等。该电石粉在其生产工艺期间配置了完备的预处理系统，先对来浆进行彻底的水溶解后过滤、烘干，以去除一定的杂质并维持其细度在80%～85%之间通过190目筛，防止了其堵塞管道的可能性。

参考文献

[1] 关多娇，徐有宁，赵海.工业废弃物——电石渣作为脱硫剂应用的现状与发展探讨[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2012，（1）.

[2] 刘东升.电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺的应用及探讨[J].中国氯碱，2009，（2）.

作者简介：赵光深（1974-），男，神华陕西国华锦界能源有限公司助理工程师，研究方向：火力发电厂脱硫系统。

6.1 系统设备配置来源

考虑2014年将建设正式的干粉制浆系统，目前思路为尽量利用锦能公司废设备、设施进行改造，浆液箱体及粉仓利用废旧水箱改造，给粉机、插板门、踏梯、浮球液位计均采用除灰改造拆除的旧设备进行利用；部分钢材通过物资部进行领用。

6.2 系统设备配置规格

（1）配置氢氧化钙粉仓一个：由上下两部分组成，上部为3×3×3=27立方（长×宽×高）箱体，由废旧水箱切割加固制作，下部锥形下料口，容积为2.5立方左右。（2）配置浆液制备箱一个：箱体为3×3×8.5=76.5立方，用废旧水箱切割加固制作；箱体配置搅拌器2台。（3）箱体浆液输送：考虑氢氧化钙粉内含部分杂质，浆液直接进入浆液供应箱会导致浆液供应管道堵塞问题，所以采取通过制备间地沟自流至制备间地坑，再通过地坑泵将浆液打入浆液供应箱，通过地沟时部分粗颗粒沉降，定时进行清理地沟。

7 效果评价

2014年5月4日建设完毕并投运，投运机组为#3、#4机组，期间#4机组有检修工作，其中#3机组5月份整体使用，结合系统投运及机组运行情况，以#3机组3月份临时系统未投运情况与临时系统投运后5月份情况进行比对。通过前期对石灰石与电石粉成分的化验比对分析，电石粉的成分较好，可以作为脱硫剂选用。

7.1 经济性分析

7.1.1 石灰石耗量分析。3月份根据#3机组燃煤量与发电量计算实际消耗石灰石2155.5吨，平均消耗量为5.34g/kWh；5月份应消耗石灰石为1940吨；实际使用电石渣1238吨，按照氢氧化钙与石灰石当量折合石灰石为1733.2吨。石灰石平均消耗为4.68g/kWh，电石粉平均消耗量为3.35g/kWh；使用量明显降低；根据我厂石灰石与目前使用电石粉价格对比节约材料费17.25万元。根据上料系统、磨机设备、人工成本、维护成本、运行综合电耗等计算每磨制1吨石灰石约需36.3元。总计节约费用24.29万元。

7.1.2 电耗。仅对一个月来停运循环泵分析，3月份停运#3吸收塔#1循环泵90小时，节电9.23万kWh，5月份停运#3吸收塔#1循环泵250小时，节电25.4万kWh，其他辅助设备运行方式一致，不作统计。

7.2 系统参数分析

7.2.1 脱硫效率。通过试验对比，采用电石粉替代石灰石作为吸收剂，脱硫装置在工况基本一致时，脱硫效率平均可提高2%～3%，pH值略低于试验前，最高脱硫效率可达98%以上。

7.2.2 pH值调整灵活。由于电石粉的主要成分为Ca（OH）2，它属于一种中强碱，活性较强，极易与硫酸等酸性物质发生化学反应，所以补入吸收塔后对pH值调整灵活，适应性强，在脱硫入口SO2发生变化时调整反应速度较快，确保脱硫效率与SO2排放浓度。总体试验期间pH值维持稳定，保持了较高的脱硫效率，同时停运了一台浆液循环泵。既保证了环保指标的正常排放，同时节电效果显著。

7.2.3 石膏检测。我厂的石灰石法脱硫的石膏纯度一般在90%左右，品质较好，作为水泥辅料利用价值较高。因此在电石粉试验期间也特别关注石膏的品质，通过连续跟踪其石膏纯度最高可以达到95%左右，通过与化工厂技术人员沟通，电石粉脱硫后的石膏完全可以作为水泥辅料利用。所以在石膏的回收利用上又迈出了新的一步，解决了电厂固体废物处理的难题。7.3 安全性分析

解决了由于无备用磨机长期欠修问题，同时消除了因为磨机突发故障时导致环保指标超标及机组停运的隐患。由于电石粉本身作为化工厂的废料，其含有的杂质离子较多、简单溶解后石灰石煅烧过程不彻底而余留的石灰石颗粒及氢氧化钙颗粒会造成管路堵塞、设备磨损、石膏纯度下降等。该电石粉在其生产工艺期间配置了完备的预处理系统，先对来浆进行彻底的水溶解后过滤、烘干，以去除一定的杂质并维持其细度在80%～85%之间通过190目筛，防止了其堵塞管道的可能性。

参考文献

[1] 关多娇，徐有宁，赵海.工业废弃物——电石渣作为脱硫剂应用的现状与发展探讨[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2012，（1）.

[2] 刘东升.电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺的应用及探讨[J].中国氯碱，2009，（2）.

作者简介：赵光深（1974-），男，神华陕西国华锦界能源有限公司助理工程师，研究方向：火力发电厂脱硫系统。