濕法脫硫石膏脫水效率影響因素及處理方法的探討

郝春燕

(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古包頭 014010)

濕法脫硫石膏脫水效率影響因素及處理方法的探討

郝春燕

(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古包頭 014010)

本文闡述了某電廠石灰石-濕法脫硫技術(shù)中石膏脫水的工藝原理及工藝流程,并總結(jié)、分析了石膏脫水系統(tǒng)的影響因素及處理方法,對(duì)電廠脫水系統(tǒng)的運(yùn)行有一定借鑒作用。

石膏脫水 影響因素 處理方法

某電廠煙氣脫硫裝置按照4*480t/h燃煤鍋爐設(shè)計(jì)。每兩臺(tái)鍋爐安裝一套石灰石-石膏濕法脫硫裝置，煙氣脫硫裝置采用無GGH的典型石灰石-濕法煙氣脫硫技術(shù)，全煙氣脫硫。兩爐配置一個(gè)吸收塔，每套裝置煙氣處理能力為1188709Nm3/h，脫硫效率大于95%，設(shè)置100%的煙氣旁路，脫硫吸收劑為合格的石灰石粉，SO2排放濃度小于124mg/Nm3，脫硫副產(chǎn)品為石膏，脫水后含濕量不大于10%。本文就該廠石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)的工藝原理、石膏脫水效率低的影響因素及處理方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

1 石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 工藝原理

合格的石灰石粉配制成濃度25%左右石灰石漿液進(jìn)入吸收塔，與石膏混合形成石灰石-石膏漿液，石灰石-石膏稀漿從吸收塔沉淀槽中由循環(huán)泵泵入安裝在吸收塔頂部的噴嘴集管中，經(jīng)噴嘴霧化噴出，與逆流而上的煙氣接觸，煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質(zhì)中和，從而使煙氣中的硫脫出，石灰石中的碳酸鈣與SO2和氧發(fā)生反應(yīng)，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀槽從溶液中析出，石膏稀漿液由吸收塔沉淀槽中抽出，經(jīng)濃縮、脫水和洗滌后，先存儲(chǔ)到儲(chǔ)倉后再適時(shí)運(yùn)出。

1.2 吸收塔內(nèi)的主要化學(xué)反應(yīng)

在脫硫吸收塔中主要有如下反應(yīng)：石灰石的溶解過程：

SO2的吸收過程：

反應(yīng)產(chǎn)物的氧化：

結(jié)晶生成石膏：

2 石膏脫水系統(tǒng)

表1

2.1 石膏脫水系統(tǒng)的工藝原理

在吸收塔內(nèi)，漿液循環(huán)泵排出的漿液與自下而上的煙氣逆流接觸，生成半水亞硫酸鈣并以小顆粒狀轉(zhuǎn)移到漿液中，經(jīng)氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣強(qiáng)制氧化后，生成二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)結(jié)晶。最終，由石膏排出泵排出吸收塔底部漿液，送至石膏旋流器，進(jìn)行一級(jí)脫水，稀的漿液溢流進(jìn)入回收水池，濃的漿液送至真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行石膏脫水，脫水后的石膏落至石膏倉，由汽車定期外運(yùn)。從工藝流程和吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)原理可以看出，作為吸收劑的石灰石的品質(zhì)和吸收塔內(nèi)的反應(yīng)決定了石膏的品質(zhì)。吸收塔內(nèi)的CaSO3的充分氧化及CaSO4·2H2O晶體的充分長大為下一步的脫水工藝打下良好基礎(chǔ)。石膏主要性能指標(biāo)如表1。

因此，石膏脫水系統(tǒng)的主要目的，一是脫除石膏結(jié)晶內(nèi)游離的水分，二是洗滌石膏內(nèi)氯根，使之達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 石膏脫水系統(tǒng)的組成

石膏脫水分為兩級(jí)處理，一級(jí)處理是指利用水力旋流器進(jìn)行初級(jí)脫水，二級(jí)處理是指利用真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水。石膏脫水系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：石膏排出泵、水力石膏旋流器、真空脫水皮帶機(jī)、真空泵等。

3 影響石膏脫水的主要因素及處理方法

隨著脫硫系統(tǒng)的不斷運(yùn)行，石膏脫水系統(tǒng)出現(xiàn)一系列問題，例如漿液脫不出石膏、石膏含水率較高、石膏表層粘稠有雜質(zhì)等，分析其原因主要一下幾方面。

3.1 吸收塔入口煙氣含塵量的影響

吸收塔入口煙氣含塵量增加，將導(dǎo)致漿液中的粉塵含量增加，由于粉塵中的氟化物和鋁化物較多，容易在高PH值下形成氟鋁絡(luò)合物，其表面積比碳酸鈣表面積更小，極易附著在碳酸鈣表面，對(duì)其形成包裹，阻止碳酸鈣的溶解，不但降低了脫硫效率，而且使?jié){液中的石膏降低，不利于排出石膏的脫水。

3.2 吸收塔溢流的影響

脫硫裝置運(yùn)行時(shí)間較長后可能出現(xiàn)吸收塔溢流口冒泡現(xiàn)象，這也是石膏脫水效率降低的一個(gè)原因。吸收塔起泡嚴(yán)重時(shí)，石膏排出泵入口漿液泡沫增加，泵出口壓力降低或壓力不穩(wěn)，無法正?？刂剖嗔髁?，石膏旋流器進(jìn)入漿液流量不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致漿液密度逐漸上升，吸收塔液位難以控制。

3.3 漿液PH值的影響

漿液的PH值對(duì)石膏結(jié)晶的影響是簡(jiǎn)接的，但也是決定性因素之一。根據(jù)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)原理，可以得出高PH值的控制有助于SO2的溶解，低PH值的控制有助于石灰石的溶解，所以PH值過高過低都不利于石膏的形成，過高的PH值使大量的石灰石混入石膏，過高的PH值無則可能導(dǎo)致亞硫酸鹽混入石膏，由于兩者的粒徑均比硫酸鈣晶體小，不但降低石膏純度，而且造成石膏脫水困難。

3.4 漿液密度的影響

液中石膏含量低，碳酸鈣含量相對(duì)較大;密度過高，則表明漿液中石膏過量，過量的硫酸鈣漿液密度反映了吸收塔中漿液的飽和情況，密度過低，表明漿抑制SO2的吸收，從而PH值增加不利于碳酸鈣的溶解，所以漿液密度過高或者過低都將導(dǎo)致石膏中的碳酸鈣含量增加，降低石膏品質(zhì)，且因碳酸鈣粒徑小，造成石膏脫水困難。

3.5 氧化空氣量的影響

石灰石-濕法脫硫工藝中，氧化空氣經(jīng)過氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸收塔，主要將HSO3-強(qiáng)制氧化為SO42-，充足的氧化空氣將保證HSO3-能得到充分氧化，與Ca2+反應(yīng)生成CaSO4·2H2O。因此，保證足夠的氧化空氣量是確保吸收塔內(nèi)漿液結(jié)晶的重要原因，進(jìn)而是確保脫水效率的重要因素。

3.6 運(yùn)行設(shè)備的影響

(1)石膏旋流器的影響;石膏旋流器主要是靠離心力的作用實(shí)現(xiàn)漿液的濃縮和分級(jí)，完成一級(jí)脫水。吸收塔漿液切向進(jìn)入石膏旋流器，在離心力的作用下，進(jìn)行濃縮及顆粒分級(jí)，稀的溢流返回吸收塔，濃縮的底流送往真空脫水皮帶機(jī)進(jìn)行二級(jí)真空皮帶機(jī)脫水。其影響分離效果的因素主要有投運(yùn)的旋流子個(gè)數(shù)和旋流器入口的壓力。旋流子投運(yùn)個(gè)數(shù)多，吸收塔出石膏快，反之較少;旋流器入口壓力高，則分離效果明顯。(2)脫水皮帶機(jī)的影響;真空皮帶脫水機(jī)的工作原理是通過真空抽吸漿液達(dá)到脫水的目的。漿液被送入真空皮帶脫水機(jī)的濾布上，濾布是通過一條重型橡膠皮帶傳送的，此橡膠皮帶上橫向開有凹槽且中間開有通孔以使液體能夠吸入真空箱。濾液和空氣同時(shí)被抽送到真空總管，真空總管中的濾液和空氣進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣水分離，氣液分離器頂部出口與真空泵相連，氣體被真空泵抽走。分離后的濾液由氣液分離器底部出口進(jìn)入濾液接收水槽。漿液經(jīng)真空抽吸經(jīng)過過濾部、清洗部和脫水部形成合格的濾餅，在卸料區(qū)經(jīng)卸料斗落入石膏倉。

4 提高脫水效率的處理方法

(1)確保脫硫劑石灰石粉的質(zhì)量，對(duì)于外購石灰石粉，每車供貨都要進(jìn)行嚴(yán)格化驗(yàn)，要求石灰石顆粒90%通過250目篩，保證其純度大于90%。確保入口煙氣粉塵含量控制在標(biāo)準(zhǔn)狀況200mg/Nm3以內(nèi)，防止高粉塵濃度的煙氣進(jìn)入吸收塔，污染漿液。針對(duì)該項(xiàng)措施，可以對(duì)原有的電除塵器進(jìn)行改造，引進(jìn)電袋除塵器，更好的提高除塵效率。(2)正常運(yùn)行時(shí)，確保廢水系統(tǒng)投運(yùn)，及時(shí)控制氯根和重金屬離子的含量，保證漿液品質(zhì)。如果吸收塔出現(xiàn)溢流或者冒泡現(xiàn)象，在吸收塔區(qū)地坑內(nèi)加入適當(dāng)?shù)南輨?3)調(diào)整運(yùn)行方式，確保吸收塔運(yùn)行參數(shù)控制在最佳范圍，如吸收塔液位控制在7.1-7.3m，PH值控制在5.1-5.3，漿液密度控制在1120-1150mg/m3。(4)提高吸收塔內(nèi)漿液氧化程度。正常運(yùn)行時(shí)，密切關(guān)注氧化風(fēng)機(jī)電流和出口壓力，電流升高，可能是氧化風(fēng)管結(jié)垢嚴(yán)重，在吸收塔檢修的過程中要對(duì)氧化風(fēng)管進(jìn)行清垢處理。出口壓力低，可能是入口堵塞、管道存在漏氣現(xiàn)象或者風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙太大，及時(shí)查找原因，進(jìn)行處理。(5)對(duì)旋流器進(jìn)行了沉降試驗(yàn)，確保其他參數(shù)一定，詳細(xì)記錄了各種壓力狀態(tài)下真空皮帶脫水機(jī)的真空度、濾餅厚度以及石膏品質(zhì)，最終確定了旋流器出口壓力的最佳運(yùn)行值為0.15MPa。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)石膏旋流器的應(yīng)定期清理工作，保證漿液在旋流器中的分離效果。加強(qiáng)日常運(yùn)行中對(duì)底流口液體流出的狀態(tài)的檢查，當(dāng)沉砂嘴噴出的為霧狀時(shí)效果為最佳，接近直流時(shí)效果已經(jīng)變差，此時(shí)可以考慮更換沉砂嘴。(6)一般真空度偏低主要由濾布破損、皮帶機(jī)運(yùn)行軌跡不平、真空泵本體故障等原因造成的。而真空度突然變高，則可能是濾布堵塞、濾布沖洗水水量不足等。保證真空皮帶機(jī)在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行，主要控制真空度在(-50Kpa—-60Kpa)，濾餅厚度在(25-30mm)。

5 結(jié)語

石灰石-濕法脫硫技術(shù)中，影響石膏脫水系統(tǒng)效率的因素很多，且相互聯(lián)系，是一個(gè)復(fù)雜的過程。日常工作中，針對(duì)上述因素，依次做好相關(guān)檢查，并及時(shí)調(diào)整相應(yīng)環(huán)節(jié)，才能保證石膏正常脫水且品質(zhì)達(dá)標(biāo)。

[1]孫克勤.電廠煙氣脫硫設(shè)備及運(yùn)行.北京：中國電力出版社.

[2]張軍梅,李臨臨.濕法脫硫石膏脫水系統(tǒng)設(shè)備配置及優(yōu)化[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(3)：11-14.

郝春燕(1986—),女,內(nèi)蒙古杭錦后旗人,本科,助理工程師,主要從事火電廠脫硫方面的運(yùn)行操作。