摘 要:中国华电集团贵港发电有限公司通过市场开拓,积极与制糖企业深度合作,深化研究,将制糖企业固废物白泥100%代替燃煤电厂脱硫系统石灰石脱硫剂使用,既解决了制糖企业的固废物白泥消纳难题,也降低了脱硫系统石灰石采购成本及运行成本,为下一步燃煤机组节能减排工作提供了一种新方法。
关键词:白泥;脱硫剂;节能减排;新方法
1引言
贵港电厂装机容量为2×630MW超临界燃煤机组,#1、#2机组同步建设石灰石—石膏湿法脱硫装置,1炉配1塔。脱硫装置设计采用石灰石作为脱硫剂,其脱硫有效成分为CaCO3(含量约为92%)。随着环保法规的日益严厉,贵港市石灰石开采审批也越发严格,石灰石价格越来越高,燃煤电厂石灰石脱硫剂的采购成本也越来越高,采购难度增大。
贵港电厂地处西南地区,区域水电容量占比高,电力负荷增长较慢,火电厂负荷占比低于55%,且竞价上网竞争激烈,经营形势严峻。
蔗渣造纸白泥:甘蔗制糖废弃物蔗渣用于造纸,蔗渣造纸厂碱回收车间的造纸黑液浓缩焚烧后,从燃烧炉底部排出的熔融物中加入消石灰,回收氢氧化钠,同时产生含碳酸钙的碱性固废物白泥。白泥呈强碱性,在堆场堆放过程中,会对周边环境及地下水造成污染,环保风险大。其碳酸钙含量约62.5%),制糖企业造纸生产过程中会产生大量白泥。
2016年根据广西区委、政府推动转型升级“二次创业”的战略部署及贵港市政府加快以贵港电厂为能源依托,招商引入与糖浆纸业协同、循环的上下游产业,打造以糖浆纸产业为特色的循环经济集聚区,即粤桂(贵港)热电循环经济产业园。市政府积极推进制糖企业落户粤桂产业园,从原来的厂址搬迁到产业园内。搬迁后蔗渣白泥的堆放和处置将产生更大的环保压力。贵港电厂积极响应政府号召,主动承担制糖企业搬迁后其造纸厂蔗渣白泥的消纳任务,为国家和地方环保作出应有的贡献。
2 项目实施的主要内容及考核指标
2.1 总体目标:蔗渣造纸白泥作为脱硫剂长期持续应用于电厂脱硫系统,烟气排放指标达标,脱硫副产品石膏全部综合利用。试验取得不同负荷、硫份下蔗渣白泥最佳掺配比例,通过广西区工信委的现场核查,取得发电保障负荷批复文件。
2.2 技术关键:优化运行调整,保障吸收塔石膏浆液品质,防止引起脱硫浆液中毒。
2.3 考核指标:白泥长期持续高比例掺配脱硫,烟气排放达标,石膏100%综合利用。
3 项目优化掺配方法及掺配试验
3.1 项目优化掺配方法
(1)运行中加强入炉煤掺配,硫份在1.0%左右,避免因入炉煤高于设计硫份,导致浆液恶化中毒。
(2)白泥碱性强,对脱硫PH值影响较大,PH值偏高,不利于石膏生成,在掺配期间,尽量调整吸收塔浆液循环泵大小量程泵的合理搭配,PH值控制在5.0-5.5之间,保证石膏浆液结晶。
(3)加强对白泥入厂监控,确保白泥品质。
(4)加强对白泥和石膏的取样化验,做到每天一化验,发现及时调整。
(5)事故浆液池保持备用状态,一旦出现浆液中毒恶化,及时倒换调整,逐步恢复浆液品质。
(6)加强对石膏脱水废水处理,降低吸收塔氯离子、重金属含量,提高浆液品质。
3.2 项目优化掺配试验
白泥运输到电厂,卸入白泥池,加入水形成浓度约为30%的浆液,通过白泥输送泵打入石灰石浆液罐备用,通过石灰石浆液输送泵打到脱硫吸收塔与烟气中SO2反应,最终氧化结晶生成CaSO4.2H2O,通过真空皮带脱水机脱水后形成石膏。
2018年共掺配白泥13124吨,相应减少了石灰石使用量10036吨,石膏全部综合利用,环保排放达标。
贵港电厂联合广西电科院对蔗渣白泥掺配后石膏品质进行分析,长期掺配后对石膏品质影响不大,但对浆液品质有一定影响。
试验表明:白泥中的杂质进入脱硫浆液后,对浆液中半水亚硫酸钙形成包裹,影响亚硫酸根离子的氧化反应,推迟二水硫酸钙结晶生成,严重时引起浆液中毒,脱硫效率下降,石膏脱水困难。为了避免浆液中毒,运行中需根据浆液密度提高石膏脱水频次,不断带出浆液中的杂质,同时控制入炉煤硫份不要大幅波动、加强浆液品质、密度和PH值的监控,保持脱硫系统稳定运行。
经广西电科院试验及长期实践,蔗渣白泥中碳酸钙含量约为69.5%,入炉煤硫分为1.19%(St,ar)时,为确保浆液不中毒,白泥掺配量不宜超过84吨/天,当入炉煤硫份较低,浆液不容易中毒时,可连续100%使用白泥脱硫。
4 项目优化研究后取得的成效
本项目的实施,获得了不同负荷和硫份下,长期掺配白泥脱硫的最佳比例,也获得了较为显著的经济效益。
4.1 经济效益
(1)贵港电厂2018年1月22日取得广西区工信委《关于核定贵港发电有限公司消纳固废物白泥对应保障负荷的通知》(桂工信能源[2018]35号),核定贵港电厂每天消纳白泥80吨以上,机组日平均发电保障负荷450MW。2018年1-4月按450MW保障负荷计算,环比2017年9-12月多发电4亿千瓦时,增加售电收入1.5亿元。
(2)2018年一季度,贵港电厂机组负荷率74.87%,环比增长23.74个百分点,“三同”电厂一季度负荷率58.53%,环比增长9.75个百分点,消纳白泥带来的电量增发效益十分显著。
(3)2018年,共掺配白泥13124吨,相应减少了石灰石使用量10036吨,节约石灰石采购成本约40万元,减少了石灰石浆液制备耗电量52万千瓦时,增加售电收入21万元。
4.2 社会效益
(1)使用白泥脱硫减少了白泥堆放环保风险,减少对周边环境和地下水污染,节约宝贵的土地资源,为制糖造纸业绿色发展做出贡献。
(2)白泥替代石灰石,减少石灰石使用、开采量,降低石灰石采购成本,降低开采造成的环境污染和生态破坏。
(3)使用白泥落实粤桂(贵港)热电循环经济产业园“电厂-供热-制糖-造纸-白泥-脱硫-电厂”大循环经济,为贵港市循环经济发展起到典型示范作用。
4.3 管理水平
本项目的实施,联合制糖企业、广西电科院、区工信委、市工信局共同实施,不仅从自身工艺改进、设备改造进行突破创新,还开创了与外界相关产业部门的沟通合作,促成双向共赢的管理创新。
4.4 考核指标完成情况
优化研究项目完成后,首次实现长期持续高配比使用蔗渣白泥脱硫,获得不同工况下最优掺配比例,掺配比例最高达100%,环保指标达标,脱硫副产品石膏100%综合利用,试验通过广西自治区工信委组织的现场核查,取得了发电保障负荷批复文件。
5 结语
贵港电厂脱硫系统消纳蔗渣造纸白泥优化研究项目的实施具有重要环保意义,实践了不同行业间固废物综合利用的大循环经济,通过产业支持和环保政策争取发电保障负荷,为下一步燃煤电厂节能减排工作提供新的思路和方法,具有较高的推广应用价值。
参考文献:[1]任志广,韦英轲,凌 鹏 , 脱硫吸收塔内浆液中毒的原因分析与应对措施. 电力安全技术,2013(4):15-17.