濕法脫硫石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)差異及有關(guān)問題探討

山樂勝，石如君，陳一鳴

（山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝由于具備脫硫效率高、技術(shù)成熟可靠、系統(tǒng)利用率高、吸收劑價(jià)格低廉易得、副產(chǎn)品石膏可以綜合利用等特點(diǎn)，在火電廠煙氣脫硫中得到廣泛應(yīng)用。近幾年來，環(huán)保主管部門對(duì)脫硫系統(tǒng)的可利用率考核力度越來越大，有的新建脫硫工程要求取消旁路煙道設(shè)計(jì)，這將導(dǎo)致一些不被重視的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題在今后的運(yùn)行中暴露出來。

從目前國內(nèi)應(yīng)用的脫硫工程來看，以兩臺(tái)機(jī)組為一個(gè)單元，配兩座獨(dú)立的吸收塔系統(tǒng)為多，其中煙氣系統(tǒng)和吸收塔系統(tǒng)獨(dú)立，而制漿系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)等為公用。對(duì)于不同的脫硫公司來說，煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)等工藝流程一般差異不大，差異最大的往往是石膏脫水系統(tǒng)，這在脫硫工程建設(shè)招標(biāo)中經(jīng)常遇到。石膏脫水系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)，對(duì)脫硫工程的投資費(fèi)用、運(yùn)行成本、系統(tǒng)可靠性和運(yùn)行操作產(chǎn)生差異，這些差異在工程招標(biāo)中往往不被招標(biāo)方所重視。石膏脫水系統(tǒng)是石灰石—石膏濕法煙氣脫硫的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)系到漿液系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)平衡運(yùn)行、順利脫出石膏的關(guān)鍵，過于簡化的石膏脫水系統(tǒng)將會(huì)給以后的脫硫系統(tǒng)乃至機(jī)組安全運(yùn)行帶來很大隱患。

1 石膏脫水系統(tǒng)

石膏脫硫系統(tǒng)一般分為兩級(jí)脫水：即旋流器一級(jí)脫水和真空皮帶脫水機(jī)二級(jí)脫水。石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異主要在于石膏漿液的排出及返回方式。

1.1 一級(jí)脫水配置石膏溢流箱

石膏脫水車間一般距吸收塔較遠(yuǎn)，石膏旋流器溢流靠管道自流回吸收塔的設(shè)計(jì)方式不多見，現(xiàn)有的脫硫工程多設(shè)計(jì)石膏溢流箱。

當(dāng)吸收塔漿液密度低于設(shè)定值時(shí)，石膏排出泵排出的漿液進(jìn)入溢流箱或通過管道返回吸收塔；當(dāng)吸收塔漿液密度高于設(shè)定值時(shí)，石膏排出泵排出的漿液進(jìn)入石膏旋流器分離，底流進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)，溢流自流到溢流箱。

石膏溢流箱有與吸收塔一對(duì)一設(shè)計(jì)，也有兩套脫硫系統(tǒng)公用一個(gè)溢流箱。一對(duì)一設(shè)計(jì)的溢流箱，兩座吸收塔內(nèi)的漿液不串混，漿液品質(zhì)互不影響，溢流泵按“一運(yùn)一備”設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)雖然投資費(fèi)用高、占地面積大，但吸收塔液位最易控制，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性最高。對(duì)于兩塔公用一個(gè)溢流箱時(shí)，溢流泵采用“兩運(yùn)一備”比“一運(yùn)一備”運(yùn)行可靠，吸收塔液位也易控制，溢流泵采用“一運(yùn)一備”時(shí)，由于1臺(tái)泵帶2條回流管道，管道上需要加設(shè)調(diào)節(jié)閥門或孔板，兩座吸收塔的液位控制難度大，運(yùn)行可靠性降低。

運(yùn)行時(shí)，石膏溢流箱還能起到很好的吸收塔液位輔助調(diào)節(jié)作用：當(dāng)石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行異常，吸收塔液位高時(shí)，可適當(dāng)提高溢流箱的運(yùn)行液位，將石膏漿液從吸收塔轉(zhuǎn)移到溢流箱，這樣就不必頻繁向事故漿液箱倒?jié){液。平時(shí)運(yùn)行溢流箱可保持較低液位運(yùn)行，因?yàn)槲账?jīng)常發(fā)生高液位報(bào)警，吸收塔低液位處理起來比較容易。

1.2 一級(jí)脫水不配置石膏溢流箱

近幾年來，有些脫硫公司為降低工程造價(jià)，取消了石膏溢流箱設(shè)計(jì)，將石膏旋流器的溢流接入濾出液箱。

對(duì)于低硫煤的脫硫系統(tǒng)或中低硫煤無GGH的脫硫系統(tǒng)，當(dāng)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)吸收塔耗水量大于石灰石供漿補(bǔ)水和除霧器正常的沖洗水量時(shí)，制漿系統(tǒng)不采用濾出液制漿也能達(dá)到系統(tǒng)水平衡，可采用這種設(shè)計(jì)，但建議溢流箱與吸收塔采取一對(duì)一設(shè)計(jì)；對(duì)于高硫煤脫硫系統(tǒng)或中低硫煤有GGH的脫硫系統(tǒng)，為維持脫硫系統(tǒng)的水平衡，必須采用濾出液制漿時(shí)，這種情況將石膏溢流箱和濾出液箱合并設(shè)計(jì)在運(yùn)行時(shí)就容易出現(xiàn)問題：因?yàn)槭嘈髌髡＿\(yùn)行時(shí)溢流液含有5%左右的固體物，濾出液與旋流器溢流漿液混合后，輸送到制漿車間的管道漿液流速變化大，容易發(fā)生管道堵塞現(xiàn)象，同時(shí)也影響成品石灰石漿液的真實(shí)濃度。

1.3 濾出液箱的設(shè)計(jì)

濾出液箱主要用于收集皮帶脫水機(jī)的濾出液、濾布沖洗水、石膏沖洗水和皮帶密封水等。這部分水的含固量相對(duì)較低，可用于制漿或返回吸收塔重復(fù)利用。

石膏脫水系統(tǒng)一般按公用系統(tǒng)設(shè)置，真空皮帶脫水機(jī)的出力一般按設(shè)計(jì)工況下石膏產(chǎn)量的150%選擇，且不小于100%校核，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組在設(shè)計(jì)工況75%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，開啟一臺(tái)皮帶脫水機(jī)即能滿足兩套脫硫系統(tǒng)的石膏脫水要求。

基于以上設(shè)計(jì)原則，濾出液箱宜兩臺(tái)皮帶脫水機(jī)公用，即兩套皮帶脫水機(jī)公用一個(gè)濾出液箱，濾出液泵宜按“兩運(yùn)一備”設(shè)計(jì)。若按與皮帶機(jī)一對(duì)一設(shè)計(jì)，每個(gè)濾出液箱的漿液也應(yīng)滿足泵回兩座吸收塔的管路設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)系統(tǒng)的備用率將大大提高。

吸收塔的氯離子最大設(shè)計(jì)濃度一般為20 g/L，因此濾出液的氯離子濃度也很高，具有很強(qiáng)的腐蝕性，濾出液用于濕磨制漿時(shí)，鋼球耗量增大。在水平衡能滿足要求的情況下，選擇工藝水制漿能降低濕磨制漿的鋼球耗量。

與溢流箱相同，濾出液箱平時(shí)運(yùn)行也應(yīng)采取較低液位，這樣當(dāng)吸收塔發(fā)生高液位時(shí)，減少泵回吸收塔的漿液量，達(dá)到降低吸收塔液位的目的。

1.4 濾出液箱與脫水區(qū)域地坑合并

這種設(shè)計(jì)往往也不設(shè)計(jì)石膏溢流箱，濾出液箱與脫水區(qū)域地坑合二為一，地下布置，采用液下泵將漿液打回吸收塔，液下泵“兩運(yùn)一備”或“一運(yùn)一備”。采用這種設(shè)計(jì)方式，雖然能大大降低投資費(fèi)用、場(chǎng)地面積和運(yùn)行電耗，但運(yùn)行控制難度加大，地坑的容積小，液位不易控制，返回兩座吸收塔的漿液量也不易均衡，當(dāng)吸收塔液位發(fā)生高報(bào)警時(shí)，只能向事故漿液箱倒?jié){液，地坑容積小不具備緩沖能力，系統(tǒng)可靠性大大降低，因此不建議采取這種設(shè)計(jì)方式。

2 脫硫廢水的排口位置

從目前的脫硫工程來看，脫硫廢水排口一般有兩處：一是接自石膏一級(jí)旋流器溢流，溢流漿液的一部分進(jìn)入廢水旋流站作進(jìn)一步處理，從系統(tǒng)上看，這種設(shè)計(jì)的取口最為合理，諸如飛灰、沒有反應(yīng)的惰性物質(zhì)通過廢水旋流器溢流排入廢水處理系統(tǒng)，有利于石膏結(jié)晶或降低有害物質(zhì)濃度，同量排廢水情況下，效果最好；二是接自濾出液，但由于濾出液中混入皮帶脫水機(jī)的密封水、濾布沖洗水、石膏沖洗水等“新鮮”水，這部分新加入系統(tǒng)的“新鮮水”當(dāng)廢水一起排放了，導(dǎo)致廢水量排放量增大，同時(shí)飛灰和惰性物質(zhì)不易通過廢水排出系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)效果差。

3 石膏排出泵、溢流泵和濾出液泵的選擇

石膏排出泵、溢流泵、濾出液泵宜選擇變頻。石膏旋流器入口壓力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)旋流器才能達(dá)到設(shè)計(jì)分離效果，旋流器入口設(shè)計(jì)壓力一般在0.15 MP左右，采用工頻泵旋流器入口往往需要加裝節(jié)流孔板進(jìn)行壓力調(diào)整。加裝的孔板有三個(gè)缺陷：一是加裝的孔板及孔板后的管道易磨損，孔板磨損后旋流器的入口壓力超過設(shè)計(jì)范圍，需要經(jīng)常更換；二是當(dāng)吸收塔內(nèi)漿液密度變化時(shí)，旋流器入口壓力也隨著波動(dòng)較大，不利于石膏的分離效果；三是不利于節(jié)能。

溢流泵和濾出液泵選擇變頻，可根據(jù)漿液箱或吸收塔液位進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，運(yùn)行操作簡便可靠，節(jié)能降耗。

4 結(jié)語

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格和脫硫工程運(yùn)行監(jiān)管力度的不斷加大，脫硫系統(tǒng)的可利用率應(yīng)達(dá)到與機(jī)組同步，尤其是取消旁路設(shè)計(jì)的脫硫工程，因此，脫硫工程的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行可靠性都需要進(jìn)一步提升。

結(jié)合目前的脫硫工程運(yùn)行現(xiàn)狀，針對(duì)兩臺(tái)機(jī)組濕法脫硫的石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出以下建議：

（1）溢流箱不宜取消，宜與吸收塔一對(duì)一設(shè)計(jì)，也可兩套脫硫系統(tǒng)公用一個(gè)。當(dāng)一對(duì)一設(shè)計(jì)時(shí)，返回泵應(yīng)“一運(yùn)一備”，返回泵采用變頻調(diào)節(jié)，兩個(gè)吸收塔內(nèi)的漿液相對(duì)獨(dú)立互不影響，系統(tǒng)可靠性高，運(yùn)行靈活易操作，溢流箱運(yùn)行液位可保持低液位運(yùn)行，當(dāng)皮帶脫水機(jī)運(yùn)行故障等原因?qū)е挛账何簧邥r(shí)，提高溢流箱運(yùn)行液位可起到吸收塔液位輔助調(diào)節(jié)作用。

（2）濾出液箱宜兩套脫硫系統(tǒng)公用一個(gè)，濾出液泵采用“兩運(yùn)一備”設(shè)計(jì)。

（3）對(duì)于低硫煤的脫硫系統(tǒng)或中硫煤不設(shè)計(jì)GGH的脫硫系統(tǒng)，根據(jù)水平衡計(jì)算，不采用濾出液制漿能滿足系統(tǒng)水平衡時(shí)，可將溢流箱與濾出液箱合二為一設(shè)計(jì)，但宜與吸收塔一對(duì)一設(shè)計(jì)，達(dá)到簡化系統(tǒng)，節(jié)約投資和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。

（4）溢流箱、濾出液箱及脫水車間地坑合并為一個(gè)地坑設(shè)計(jì)，雖然投資費(fèi)用、占地面積及運(yùn)行電耗最低，但運(yùn)行難以操作，系統(tǒng)可靠性差，不建議采取該設(shè)計(jì)。

（5）石膏排出泵、溢流泵和濾出液泵建議設(shè)計(jì)為變頻調(diào)節(jié)，運(yùn)行操作靈活，可靠性高，節(jié)能降耗。