1 050 MW機(jī)組石膏含水率高的原因分析及處理

諶麗，吳春潮

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華北電力試驗(yàn)研究院有限公司，天津 300162； 2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)紅星發(fā)電有限公司，新疆 哈密 839000)

0 引言

石膏脫水系統(tǒng)是石灰石-濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的重要部分。石膏脫水過(guò)程為：石灰石漿液從吸收塔頂部淋下，與鍋爐排出的煙氣充分接觸(逆流方式)并發(fā)生反應(yīng)，煙氣中的SO2等被吸收，煙氣得以充分凈化；吸收SO2后的漿液反應(yīng)生成CaSO3，CaSO3經(jīng)氧化后生成CaSO4，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成石膏(CaSO4·2H2O)漿液，經(jīng)過(guò)石膏旋流器進(jìn)行初級(jí)分離濃縮；濃縮后的底流漿液經(jīng)過(guò)真空皮帶機(jī)的給料和配料系統(tǒng)均勻地分布在濾布表面，形成濾餅；與真空盒相通的真空凹槽提供壓差推動(dòng)力，在上下壓差的推動(dòng)下，濾餅中的水分通過(guò)濾布流經(jīng)真空盒并最終收集在濾液池中，而固體顆粒則被截留，在皮帶機(jī)的尾部形成石膏。石膏含水率最佳值為10%左右，但不能超過(guò)15%。

1 事件概況

某新建2×1 050 MW電廠#1機(jī)組試運(yùn)行期間，0A真空皮帶脫水機(jī)調(diào)試完畢，0B真空皮帶脫水機(jī)安裝過(guò)程中，脫硫石膏含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10%，初步化驗(yàn)在20%以上，石膏無(wú)法正常銷售。稀石膏嚴(yán)重污染地面和石膏庫(kù)，給電廠帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失并危害環(huán)境，因此，必須對(duì)石膏含水率高的原因進(jìn)行分析并提出解決措施，以改善當(dāng)前的不良狀況。

2 原因分析

導(dǎo)致石膏含水率高的因素較多，包括石灰石粉品質(zhì)不達(dá)標(biāo)、吸收塔漿液品質(zhì)較差、真空泵出力不足、真空皮帶機(jī)真空泄漏、旋流器旋流效果差等。該電廠針對(duì)上述原因進(jìn)行了分析和排查。

2.1 石灰石粉品質(zhì)

根據(jù)化驗(yàn)報(bào)告，2016年3月、4月各批次原料石灰石粉的以下4項(xiàng)要求全部合格：水分≤0.5%；粒徑，90%通過(guò)325目篩；w(CaO)≥51%；w(CaCO3)≥90%。但w(MgO)<1.5%，略超標(biāo)。3月共計(jì)來(lái)車32批次，22批次合格，10批次略超標(biāo)；4月共計(jì)來(lái)車11批次，6批次合格，5批次略超標(biāo)。因MgO適當(dāng)超標(biāo)可以增加化學(xué)反應(yīng)的活性，對(duì)提高脫硫效率有一定幫助，因此認(rèn)為石灰石粉品質(zhì)基本合格，對(duì)石膏含水率無(wú)不良影響。

2.2 真空系統(tǒng)

該電廠0A真空皮帶脫水系統(tǒng)從2016年3月20日投產(chǎn)以來(lái)，在每次啟動(dòng)石膏脫水系統(tǒng)約1.5 min的時(shí)間內(nèi)(石膏漿液剛鋪滿皮帶)，真空度可以達(dá)到-31 kPa左右，同時(shí)石膏的含水率也在14%左右，但隨著時(shí)間的推移，真空度逐漸降至-24～-21 kPa，石膏含水量逐漸增大且表現(xiàn)出拉稀狀態(tài)。

針對(duì)石膏含水率高、真空度偏低的現(xiàn)象，對(duì)0A真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行了檢查和調(diào)整。

(1)皮帶正常無(wú)跑偏，不影響真空度。

(2)調(diào)整濾布擋邊與皮帶水槽之間的距離、濾布擋邊與皮帶之間的間隙，真空度無(wú)變化。

(3)對(duì)真空盒進(jìn)行檢查并且調(diào)整，真空度無(wú)變化。

(4)增加真空室的密封水量，真空度無(wú)變化。

(5)將真空盒可能出現(xiàn)泄漏的地方都填滿密封膠，真空度無(wú)變化。

(6)根據(jù)廠家提供的測(cè)試報(bào)告，真空泵的設(shè)計(jì)出力在-70 kPa 以上，因此，可以排除真空泵的因素。

(7)檢查石膏表層，石膏表層產(chǎn)生一些裂紋，有吸氣現(xiàn)象，使真空度下降。

表2 堵板加裝前、后石膏脫水系統(tǒng)參數(shù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)排查得出，石膏表層產(chǎn)生裂紋是導(dǎo)致真空度偏低的主要原因，但石膏表層出現(xiàn)裂紋的原因還未找到，仍需繼續(xù)分析與查找。

2.3 石膏漿液旋流器旋流分析

該電廠石膏漿液旋流器進(jìn)口壓力設(shè)計(jì)值為160 kPa，底流含固量設(shè)計(jì)值為50%，溢流含固量設(shè)計(jì)值為5%。在石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)不同進(jìn)口壓力下的底流、溢流含固量進(jìn)行化驗(yàn)分析，其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1不同進(jìn)口壓力下的底流、溢流含固量%

項(xiàng)目壓力/kPa140160180210石膏漿液底流含固量42.3040.3741.6841.72石膏漿液溢流含固量15.3615.4515.4115.39

由表1可以看出：隨著石膏漿液旋流器進(jìn)口壓力的增加，旋流器的底流含固量變化不是很明顯，基本能夠正常運(yùn)行，但未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，溢流含固量高于設(shè)計(jì)值，因此，石膏漿液旋流器分離效果有待加強(qiáng)。后更換小一號(hào)的沉砂嘴后，旋流強(qiáng)度加大，石膏旋流器底流、溢流含固量基本接近設(shè)計(jì)值。但石膏含水量大問(wèn)題仍未得到解決，還需繼續(xù)查找原因[1]。

2.4 吸收塔漿液品質(zhì)的分析

吸收塔漿液pH值控制范圍一般為5.00～5.80，但絕大多數(shù)電廠從減少石灰石消耗和增強(qiáng)石膏晶種生產(chǎn)的角度出發(fā)，一般都將pH值控制在5.20～5.40[2]。

經(jīng)多次取樣化驗(yàn)，吸收塔漿液pH值為5.98～6.49，而就地pH計(jì)的顯示值為5.20～5.40。由于就地pH計(jì)顯示數(shù)據(jù)偏低，造成運(yùn)行人員的誤判，不斷向塔內(nèi)補(bǔ)充新鮮漿液來(lái)維持吸收塔的pH值，而造成塔內(nèi)的實(shí)際pH值上升。大量的CaCO3補(bǔ)充到塔內(nèi)，而石膏晶種CaSO4·2H2O越來(lái)越少，影響真空脫水的效率。通過(guò)調(diào)整，將脫硫吸收塔內(nèi)pH值控制在5.20～5.40，石膏含水率略下降。

因此，脫硫吸收塔內(nèi)漿液pH值變化對(duì)石膏含水率高有一定影響。

3 解決措施

3.1 臨時(shí)措施

由于機(jī)組正在試運(yùn)行，0B真空皮帶脫水機(jī)部分部件未到，預(yù)計(jì)3個(gè)月后安裝完成，故0A真空皮帶脫水機(jī)必須堅(jiān)持運(yùn)行。此時(shí)石膏脫水時(shí)的情況為：在真空皮帶進(jìn)料口至石膏濾餅沖洗水之間的石膏幾乎沒(méi)有裂紋，只是在石膏濾餅沖洗后的石膏才有裂紋且漏氣量逐漸增加(如圖1所示)，最終導(dǎo)致真空度始終達(dá)不到運(yùn)行值。

圖1 沖洗后的石膏濾餅產(chǎn)生裂紋

抽真空總管共設(shè)計(jì)有7段抽真空支管，根據(jù)石膏真空脫水系統(tǒng)運(yùn)行情況，將抽真空總管的末3段支管加堵板隔離，增大前4段抽氣量，減少后3段的抽氣量，減少石膏表面裂紋的產(chǎn)生。

采取上述措施后，啟動(dòng)石膏脫水系統(tǒng)，真空度有了明顯的改善，同時(shí)石膏的含水量也明顯降低，石膏的品質(zhì)得到較大改善。2017-04-27 T 10:50 —19:20，0A石膏脫水系統(tǒng)真空度始終穩(wěn)定在-37 kPa左右，真空泵電機(jī)的電流穩(wěn)定在11.40 A左右，數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

3.2 正式措施

(1)0B真空皮帶脫水機(jī)投運(yùn)后，復(fù)查0A真空皮帶脫水機(jī)各安裝數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)0A真空皮帶脫水機(jī)上表面水平度最大偏差達(dá)1.5%，經(jīng)調(diào)整后，0A真空皮帶脫水機(jī)上表面水平度最大處偏差僅為2.0‰。

(2)定期檢驗(yàn)吸收塔漿液的pH計(jì)，確保準(zhǔn)確。

(3)維持吸收塔漿液pH值在5.2的較低值運(yùn)行，盡可能讓晶種成長(zhǎng)、長(zhǎng)大，使體積達(dá)到脫水系統(tǒng)的最低要求。

(4)委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)，定期對(duì)吸收塔的石膏漿液進(jìn)行化驗(yàn)，保證晶種大小處于正常范圍內(nèi)。

經(jīng)采取上述措施后，石膏含水率≤13%。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)石灰石粉品質(zhì)、吸收塔漿液品質(zhì)、真空泵出力、真空皮帶機(jī)真空度、旋流器旋流底流含固量等可能導(dǎo)致石膏含水率高的因素進(jìn)行逐一排查，抓住石膏表面存在較多裂紋、真空皮帶脫水機(jī)真空度低這一關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)分析、排查及試驗(yàn)，查出石膏含水率高的主要原因是真空皮帶脫水機(jī)安裝精度不高，石膏產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致真空度降低，次要原因是吸收塔漿液的pH值偏高，石膏晶種少。通過(guò)采取相應(yīng)措施，很好地解決了石膏含水率高的問(wèn)題。