脫硫石膏含水量大的原因分析

孫普春，尹民權(quán)

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)的特點(diǎn)是就地強(qiáng)制氧化和生產(chǎn)商業(yè)質(zhì)量的石膏副產(chǎn)品，目前采用這種工藝的系統(tǒng)占已裝濕法FGD裝置總?cè)萘康?0%，在歐洲和日本，脫硫石膏幾乎得到100%的利用。目前，華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)個(gè)別時(shí)段會(huì)出現(xiàn)石膏含水量較大的情況，影響石膏銷售。脫硫石膏質(zhì)量的高低和質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響石膏銷售價(jià)格，石膏副產(chǎn)品質(zhì)量是FGD裝置一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)保證值，是FGD裝置運(yùn)行控制的重要參數(shù)之一。

1 系統(tǒng)概況

鄒縣電廠4×335MW，2×600MW，2×1000MW機(jī)組的煙氣脫硫工程，均采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝。一期和二期、三期和四期工程各用1套石膏脫水系統(tǒng)，石膏脫水系統(tǒng)分為兩級(jí)。一期和二期石膏脫水系統(tǒng)的特點(diǎn)是將吸收塔漿液輸送到石膏旋流站后，濃縮到底流濃度為50%～60%的漿液自流到真空皮帶脫水機(jī)。三期和四期石膏脫水系統(tǒng)的特點(diǎn)是將吸收塔漿液輸送到石膏旋流站后自流到緩沖箱，再通過石膏緩沖泵輸送到真空皮帶脫水機(jī)。運(yùn)行中時(shí)常出現(xiàn)石膏含水量大的主要原因:一是漿液本身原因?qū)е率嗪窟^高，二是由于脫水設(shè)備原因?qū)е率嗪窟^高，脫水設(shè)備主要有石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮帶脫水機(jī)及真空泵等。

2 石膏生成原理

在脫硫吸收塔內(nèi)加入石灰石漿液，將pH值控制在一定范圍內(nèi)，石灰石漿液通過循環(huán)泵在塔內(nèi)形成循環(huán)噴淋，它與進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣充分接觸生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣與氧化風(fēng)機(jī)送出的氧化空氣進(jìn)一步反應(yīng)生成硫酸鈣并結(jié)晶生成二水石膏。總化學(xué)反應(yīng)方程式為

3 脫硫石膏含水量大的原因分析及應(yīng)對(duì)措施

3．1 脫硫系統(tǒng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1可以看出，脫硫系統(tǒng)化學(xué)分析的重點(diǎn)是吸收塔漿液、石膏和石灰石粉。鄒縣電廠石膏品質(zhì)的控制指標(biāo)主要包括CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CaSO3·1/2H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水分、氯離子等雜質(zhì)的質(zhì)量濃度等。

3．2 石膏中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高的原因及調(diào)整措施

3．2．1 運(yùn)行中吸收塔pH值的控制

鄒縣電廠實(shí)際運(yùn)行情況表明，吸收塔pH值一般控制在5．0～5．4。供漿系統(tǒng)能自動(dòng)運(yùn)行時(shí)投入自動(dòng)，以避免pH值大幅波動(dòng)，自動(dòng)沖洗pH計(jì)，定期標(biāo)定和校驗(yàn)pH計(jì)，確保pH計(jì)測(cè)值準(zhǔn)確。

3．2．2 保證較高的石灰石活性

石灰石研磨細(xì)度對(duì)石灰石的反應(yīng)活性影響很大，石灰石顆粒越細(xì)，其表面積越大，越易充分溶解、充分反應(yīng)，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。所以，必須確保石灰石粉細(xì)度和CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%以上。及時(shí)檢查、調(diào)整電除塵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，使電除塵系統(tǒng)達(dá)到最佳除塵效果，鄒縣電廠實(shí)際運(yùn)行中入口粉塵質(zhì)量濃度為80mg/m3左右。

3．3 石膏中CaSO3·1/2H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高的原因及調(diào)整措施

亞硫酸鈣得不到充分氧化的主要原因?yàn)檠趸諝饬髁坎粔?，運(yùn)行中主要通過氧化風(fēng)機(jī)的電流和出口風(fēng)壓來判斷風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，出口風(fēng)壓正?？刂圃?0 kPa左右。

表1 脫硫系統(tǒng)化學(xué)分析報(bào)告

3．4 石膏中Cl－等雜質(zhì)質(zhì)量濃度過高的原因及調(diào)整措施

石膏漿液中的雜質(zhì)主要來自脫硫進(jìn)口煙氣和工藝水的攜帶，另外，石灰石純度不高也給脫硫吸收塔漿液帶入一部分雜質(zhì)。在實(shí)際運(yùn)行中，嚴(yán)格控制進(jìn)口煙氣粉塵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以保證煙氣帶入雜質(zhì)量較少，廢水排放及時(shí)并保證足夠的排放量，基本可以將石膏漿液中的雜質(zhì)穩(wěn)定控制在一定范圍內(nèi)。作為雜質(zhì)中比較有代表的監(jiān)督指標(biāo)，Cl－的質(zhì)量濃度應(yīng)控制在5000mg/L以下。

3．5 運(yùn)行中石膏含水量過高的原因及應(yīng)對(duì)措施

3．5．1 漿液本身原因?qū)е率嗪窟^高

若石膏漿液中CaCO3，CaSO3及其他一些雜質(zhì)含量過高，會(huì)導(dǎo)致石膏脫水困難，最后生成的石膏含水量就比較大。當(dāng)漿液pH值和固體物濃度一定時(shí)，漿液固體物中CaCO3與CaSO4·2H2O有一定的質(zhì)量比，此時(shí)生產(chǎn)出來的石膏純度相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)漿液質(zhì)量濃度下降時(shí)，石膏副產(chǎn)品中的CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)將增大，脫水較難，相反，提高漿液固體物質(zhì)量濃度，則有利于提高石膏副產(chǎn)品的質(zhì)量，但質(zhì)量濃度過高會(huì)對(duì)脫硫效率產(chǎn)生負(fù)面影響，而保持漿液質(zhì)量濃度穩(wěn)定有助于穩(wěn)定石膏副產(chǎn)品的質(zhì)量。正常情況下，鄒縣電廠石膏漿液的質(zhì)量濃度應(yīng)控制在1 080～1120 kg/m3，既可保證石膏質(zhì)量又能兼顧脫硫效率。3．5．2 石膏旋流器方面原因?qū)е率嗪窟^高

一級(jí)脫水系統(tǒng)的主要設(shè)備為石膏旋流器，運(yùn)行中使用旋流子閥門全開，備用旋流子閥門關(guān)閉。在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)時(shí)常檢查壓力表的穩(wěn)定性、溢流及底流流量大小、排料狀態(tài)并定時(shí)檢測(cè)溢流、底流濃度。旋流子正常工作壓力為0．15～0．30MPa。旋流器容易發(fā)生的故障為旋流器壓力波動(dòng)、堵塞，發(fā)現(xiàn)問題后對(duì)底流參數(shù)和溢流參數(shù)進(jìn)行分析判斷，同時(shí)應(yīng)檢查旋流器部件磨損情況并采取對(duì)應(yīng)措施。

(1)給料壓力波動(dòng)。壓力波動(dòng)通常是石膏排出泵給料不足或泵內(nèi)進(jìn)入雜物堵塞造成的，運(yùn)行很長時(shí)間后壓力下降是由旋流子磨損造成的。若是由旋流器引起的壓力波動(dòng)，可以通過關(guān)閉一兩個(gè)旋流子來調(diào)整;若是由石膏排出泵堵塞或磨損引起的壓力波動(dòng)，則需檢修石膏排出泵。

(2)旋流器堵塞。檢查所有運(yùn)行中的旋流子溢流和底流排料是否通暢:若旋流子溢流和底流的流量減少或底流斷流，則表明旋流子發(fā)生堵塞;若溢流、底流流量均減小，則可能是旋流子進(jìn)料口堵塞，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉堵塞旋流子的進(jìn)料閥門，將其拆下，清除堵塞物;若底流流量減小或斷流，則是底流口堵塞，此時(shí)可將法蘭拆下，清除底流口中雜物。

(3)底流參數(shù)分析。經(jīng)常觀察旋流子底流排料狀態(tài)并定期檢測(cè)底流濃度及細(xì)度，底流濃度波動(dòng)或底流夾細(xì)均應(yīng)及時(shí)調(diào)整。旋流子在正常工作狀態(tài)下，底流排料應(yīng)呈傘狀，如底流濃度過大則底流呈柱狀或呈斷續(xù)塊狀排出。底流濃度大可能是由給料漿液濃度大或底流口過小造成的，可以先在進(jìn)料處補(bǔ)加適量的水，若底流濃度仍大，則需更換較大的底流口。若底流呈傘狀排出，但底流濃度小于生產(chǎn)要求濃度，則可能是進(jìn)料濃度低造成的，此時(shí)應(yīng)提高進(jìn)料濃度。若底流夾細(xì)的原因是底流口徑過大、溢流管直徑過小、壓力過高或過低等，可以先調(diào)整好壓力，再更換一個(gè)較小規(guī)格的底流口，逐步調(diào)試到正常生產(chǎn)狀態(tài)。

(4)溢流參數(shù)分析。定時(shí)檢測(cè)溢流濃度及細(xì)度。溢流濃度增大或溢流跑粗可能與給料濃度增大和底流口堵塞有關(guān)。發(fā)現(xiàn)溢流跑粗，可以先檢測(cè)底流口是否堵塞，再檢測(cè)進(jìn)料濃度并根據(jù)具體情況調(diào)整。

(5)旋流器維護(hù)。應(yīng)經(jīng)常檢查旋流子各部件的磨損情況，任何一種部件的厚度減少50%，必須將其換掉。旋流子最易磨損的部位是底流口，若發(fā)現(xiàn)底流夾細(xì)，則應(yīng)檢測(cè)底流口是否磨損，若磨損應(yīng)更換底流口。

3．5．3 二級(jí)脫水真空皮帶機(jī)運(yùn)行效果不好引起石膏含水量過高

脫硫系統(tǒng)投運(yùn)初期，鄒縣電廠三期、四期真空皮帶脫水機(jī)頻繁跳閘、變頻器故障、濾布撕裂、液位高報(bào)警、裙邊脫落、真空盒漏水過多、石膏脫水不暢等缺陷，造成皮帶脫水機(jī)經(jīng)常處于檢修狀態(tài)，嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。針對(duì)真空皮帶脫水機(jī)運(yùn)行過程中頻繁發(fā)生的缺陷，鄒縣電廠與生產(chǎn)廠家共同制訂了技術(shù)改造方案。

(1)改變膠帶的支撐方式。用均勻布置的托輥取代現(xiàn)有的皮帶支撐平臺(tái)，降低了皮帶摩擦力，確保減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

(2)更換糾偏裝置的機(jī)械開關(guān)安裝方式及機(jī)械糾偏開關(guān)，阻斷機(jī)械開關(guān)接觸水的可能性，清理糾偏裝置的銹蝕等，保證糾偏裝置靈活、無卡阻，確保動(dòng)作正確，減少濾布跑偏現(xiàn)象。

(3)將下料管由水平布置方式改為傾斜布置，使濾液排放更暢通，從而減少管道堵塞的可能性，消除液位高報(bào)警頻繁的缺陷。

(4)拆除原有橡膠裙邊，改為兩側(cè)加裝光滑擋板，消除了裙邊撕裂、脫落的可能。

(5)更換密封性能高的真空盒及真空盒升降裝置，更換摩擦密封帶。消除真空盒密封水外漏過多且不均勻的缺陷，提高抽真空效果，保障石膏品質(zhì)。

根據(jù)技術(shù)改造方案逐項(xiàng)進(jìn)行改造，消除真空皮帶脫水機(jī)安裝投運(yùn)以來存在的系統(tǒng)設(shè)備隱患，保證其穩(wěn)定運(yùn)行。要使真空皮帶脫水機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，需要檢修人員精心維護(hù)，運(yùn)行人員精心檢查、精心操作、精心調(diào)整;真空泵正常運(yùn)行密封水體積流量不低于10m3/h，真空罐壓力維持在－30～－60 kPa，濾餅厚度為20～30mm;在真空皮帶脫水機(jī)停運(yùn)時(shí)，一定要把濾布表面殘留的石膏清洗干凈，保持濾布表面清潔。

4 結(jié)論

通過分析可知，要確保石膏質(zhì)量合格必須做好以下工作:對(duì)廢水系統(tǒng)及時(shí)檢查消缺，加大和保持廢水的正常排放;嚴(yán)密監(jiān)視皮帶機(jī)運(yùn)行參數(shù)，控制皮帶機(jī)真空度在－30～60 kPa;定期檢查清理石膏旋流器，保證漿液的濃縮及顆粒分離效果;加強(qiáng)在線檢測(cè)儀表的維護(hù)，減小CRT顯示與實(shí)際值的偏差;加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)分析，及時(shí)分析造成石膏品質(zhì)差的具體原因;嚴(yán)格控制石灰石粉質(zhì)量，確保細(xì)度和

CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)在規(guī)定范圍之內(nèi);保證電除塵系統(tǒng)高效運(yùn)行。

［1］周至祥，段建中，薛建明．濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)全程控制指導(dǎo)手冊(cè)［M］．北京:中國電力出版社，2009．

［2］郭浩杰．FGD運(yùn)行調(diào)整與石膏品質(zhì)研究［J］．華電技術(shù)，2010，32(2):78 －80．