火力發(fā)電廠石膏含水率高的原因分析及建議

王 鑫，閆淑梅，席朝輝，孫冬冬

（1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2.吉林省電力勘測設(shè)計院，長春 130022；3.安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234101）

目前，濕法脫硫裝置在火力發(fā)電廠煙氣脫硫中得到了廣泛應(yīng)用，其副產(chǎn)品石膏質(zhì)量對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有直接影響。某電廠2×300 MW 機(jī)組，于2008年安裝2套德國LLAG 公司濕法石灰石－石膏煙氣脫硫系統(tǒng)。2015年4月2日石膏脫水效果逐漸變差，出現(xiàn)石膏表面看似很干，中間出現(xiàn)夾層水分脫不出去的現(xiàn)象，影響了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。以下通過對現(xiàn)場石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行狀況、樣品實(shí)驗(yàn)室分析，對石膏含水率高原因進(jìn)行全面的分析并提出合理建議。

1 設(shè)備運(yùn)行狀況及調(diào)整

1.1 設(shè)備運(yùn)行狀況

2015年4月2日現(xiàn)場樣品狀況：部分石膏旋流子脫水效果不好，石膏裂縫較多，石膏表面很干但中間水分較多，石膏拿起后呈流體狀。

查看2015年3月10日～4月21日脫硫系統(tǒng)運(yùn)行日志：1號吸收塔pH 值3月10日～4月16日為5.1～5.4，4月17～21日為4.6～5.0；2號吸收塔漿液3月10日～4月16日為5.0～5.7，4月17～21日為4.4～5.8。石灰石粉碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.44%～88.92%，未達(dá)到不小于90%的設(shè)計要求。1號吸收塔漿液密度為1 200～1 310kg／m3，2號吸收塔漿液密度為1 220～1 290kg／m3。3月16日停止2號塔1號漿液循環(huán)泵運(yùn)行，之前2號塔1、2號2臺泵運(yùn)行。4月2日皮帶脫水機(jī)脫水困難，1號塔漿液密度漲至1 300kg／m3，2號塔漲至1 268 kg／m3，且調(diào)整無效；啟動2號吸收塔1號漿液循環(huán)泵。4月8日1號塔進(jìn)行漿液置換，4月12日石膏含水率增加，石膏成流體狀。

查看2015年3月10日～4月21日相關(guān)參數(shù)運(yùn)行曲線：3月10日～4月21日期間1、2號機(jī)組負(fù)荷、入口二氧化硫濃度基本一致；石灰石供漿流量2號脫硫塔大于1號脫硫塔；A、B 皮帶脫水機(jī)真空度于4月9日同時開始明顯下降，4月9～21日真空度（A：－55～－23kPa、B：－59～－22kPa）下降1／2。

1.2 設(shè)備運(yùn)行調(diào)整

2015年4月15日開始采取少供漿、不排漿措施，促進(jìn)塔內(nèi)反應(yīng)完全，延長石膏結(jié)晶時間；4月15～16日，1、2號脫硫塔分別添加石膏晶種15t；通過少供漿、不排漿、添加石膏晶種后，吸收塔漿液中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)由20%下降到3%，石膏中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)由16%下降到3%。

4月20日對濾布進(jìn)行連續(xù)清洗，4月21日分別對1、2號旋流站更換了2個新的旋流子，4月22日對皮帶脫水機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯漏氣點(diǎn)。

4月24日將1、2號吸收塔漿液逐漸倒換至事故漿液罐，同時運(yùn)行真空皮帶脫水機(jī)，2 個吸收塔pH 值控制在5.0 左右，吸收塔漿液密度由1 220 kg／m3降至1 130kg／m3，真空由－25kPa 升 至－41kPa，4月26日石膏脫水出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。

4月27日由于真空皮帶脫水機(jī)下料調(diào)整門死行程過大，調(diào)整不靈活造成石膏脫水效果突然變差，真空由－41kPa升至－26kPa。采取啟動備用真空皮帶脫水機(jī)運(yùn)行，開啟石膏給料泵再循環(huán)門對石膏漿液進(jìn)行分流40min后，石膏脫水恢復(fù)正常。

2 樣品實(shí)驗(yàn)室分析

2015年4月21日 取石灰石樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果見表1。

表1 石灰石檢測結(jié)果

4月21、27日取吸收塔漿液樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

表2 吸收塔漿液檢測結(jié)果

2014年4月21日旋流器進(jìn)出口漿液樣品檢測，含固量質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 號塔進(jìn)口24.95%、出口36.39%，2號塔進(jìn)口33.93%、出口39.22%。

4月21、27日取石膏樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。

表3 石膏檢測結(jié)果%

化驗(yàn)結(jié)果表明：石灰石純度85.73%未達(dá)到設(shè)計值要求（不小于90%）；調(diào)整前后吸收塔漿液密度明顯下降，4月21日1、2號吸收塔分別為1 210kg／m3、1 250kg／m3，4月27日1、2號吸收塔分別為1 110kg／m3、1 120kg／m3；4月21日更換旋流子后1、2號石膏旋流器出口漿液含固量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為36.39%、39.22%，均未達(dá)到設(shè)計要求（40%～60%）；調(diào)整前后石膏含水率明顯下降，4月21日石膏含水率為51.94%、50.87%，4月27日下降到18.29%。

3 原因分析

影響石膏含水率的因素較多，如石膏在漿液中的含量、漿液的pH 值、氧化空氣量、石膏晶體的大小、石膏脫水設(shè)備的運(yùn)行狀況等。在石膏的生成過程中，如果工藝條件控制不好，往往會生成層狀或針狀晶體，尤其是針狀晶體（CaSO3·1／2H2O），形成的石膏顆粒小，粘性大，難以脫水，而理想的石膏晶體（CaSO4·2H2O）應(yīng)是短柱狀，比前者顆粒大，易于脫水，所以，控制好吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)條件和結(jié)晶條件，使之生成粗顆粒和短柱狀的石膏晶體，同時調(diào)整好系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是石膏正常脫水的保證。該電廠石膏含水率高的主要原因如下。

a.漿液密度高，如果漿液中碳酸鈣含量過高，碳酸鈣顆粒易粘結(jié)在一起，導(dǎo)致發(fā)生脫水困難。該電廠漿液循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量由2臺變?yōu)?臺，在運(yùn)行工況變化不大的情況下，如要保持二氧化硫排放濃度不超標(biāo)，就要增加供漿量；同時石灰石品質(zhì)差必然也直接影響塔內(nèi)的反應(yīng)效果，需加大石灰石用量，導(dǎo)致漿液密度高，漿液pH 值保持較高。以上情況均會導(dǎo)致漿液中碳酸鈣的含量增大。

b.石膏旋流器出口固體含量設(shè)計為40%～60%，實(shí)測1、2號旋流站出口含固量質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于40%，旋流器分離效果較差，進(jìn)入真空皮帶機(jī)含水量加大，導(dǎo)致脫水困難。

c.脫水機(jī)真空度不足，不能將皮帶機(jī)上石膏濾餅中的游離水吸出，導(dǎo)致石膏含水率增加。

4 建議

保證石灰石品質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求；合理控制漿液循環(huán)泵運(yùn)行臺數(shù)、石灰石供漿量、漿液密度、pH 值；降低石膏中雜質(zhì)碳酸鈣的含量；提高吸收塔內(nèi)的液位，讓漿液達(dá)到脫水密度的時間變長，以延長石膏的結(jié)晶時間；更換運(yùn)行效果不好的旋流子，保證石膏旋流器出口漿液中固體含量達(dá)到設(shè)計要求（40%～60%）；加強(qiáng)石灰石、吸收塔漿液、旋流器出口固體、石膏成分的日?；?yàn)分析，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整；控制皮帶脫水機(jī)真空度在－40 kPa以上；保證在線表計測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，對故障表計及時處理；加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。