燃煤電廠脫硫石膏濕度大的原因分析及解決辦法

摘 要：針對(duì)燃煤電廠脫硫石膏濕度大的問題，比較全面地分析了可能的原因，并提出了解決辦法，為當(dāng)前各燃煤電廠脫硫系統(tǒng)的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；石膏；含水率

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0139-02

前 言

燃煤電廠脫硫漿液在脫水后產(chǎn)生石膏，石膏含水率一般控制在10%（質(zhì)量含量）以下為達(dá)標(biāo)。若石膏水分過高，不僅影響脫硫系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)石膏的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及后加工等都會(huì)造成一定的困難。下面就脫硫石膏含水量大原因以及解決辦法做一下探討。

1 濕法石灰石-石膏煙氣脫硫原理

濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝中，石灰石漿液在吸收塔內(nèi)對(duì)煙氣進(jìn)行逆流洗滌，生成半水亞硫酸鈣并以小顆粒狀轉(zhuǎn)移到漿液中，利用空氣將其強(qiáng)制氧化生成二水硫酸鈣（CaSO4〃2H2O）結(jié)晶。

吸收塔內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)式：

CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

CaSO3·1/2H2O+SO2+H2O→Ca（HSO3）2+1/2H2O

Ca（HSO3）2+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+SO2+H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+1/2H2O

吸收塔內(nèi)漿液密度較高時(shí)，用石膏排出泵將吸收塔內(nèi)的漿液抽出，送往石膏旋流器，進(jìn)行濃縮及顆粒分級(jí)，稀的溢流（細(xì)顆粒）返回吸收塔；濃縮的底流（較粗顆粒）送往真空皮帶機(jī)進(jìn)行石膏脫水，最后產(chǎn)生干石膏。

2 脫硫石膏含水率高的原因分析

（1）吸收塔內(nèi)漿液的密度偏?。ǖ陀?100kg/m3），過早啟動(dòng)了石膏排出泵。

吸收塔內(nèi)漿液的密度直觀地反映塔內(nèi)反應(yīng)物的濃度（固體含量）高低，密度值升高，漿液的固體含量增加。運(yùn)行中一般控制在1120～1150之間，固體含量在10%左右。假如，排出的石膏漿液固體含量偏低，即密度較小石膏漿液未達(dá)到飽和或過飽和度較低，形成的石膏晶體顆粒細(xì)小，石膏難以脫水。

（2）吸收塔液的pH值不達(dá)標(biāo)（pH太高或太低都有可能）

吸收塔液的pH測(cè)量值是參與反應(yīng)控制的一個(gè)重要參數(shù)，用于確定需要輸送到煙氣脫硫吸收塔的新鮮反應(yīng)漿液的流量。pH值升高，新的反應(yīng)漿液供應(yīng)量將減少，反之，pH值降低，新的反應(yīng)漿液供應(yīng)量將增加。若pH計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)，則需要添加的石灰石量就不能準(zhǔn)確控制，而過量的石灰石使石膏純度降低，造成石膏脫水困難。

（3）吸收塔氧化空氣量不夠

濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝主要就是利用空氣將漿液中的亞硫酸鈣強(qiáng)制氧化生成二水硫酸鈣（CaSO4〃2H2O）結(jié)晶。如果氧化空氣量不足，必將導(dǎo)致吸收塔漿液中亞硫酸鈣含量升高，石膏脫水困難，含水量大幅上升。

（4）氯離子含量超標(biāo)（大于1%）

原煙氣進(jìn)入吸收塔與石灰石漿液接觸脫除SO2的同時(shí)，煙氣中HCI、HF和飛灰以及石灰石中的雜質(zhì)都會(huì)進(jìn)入吸收塔漿液中，長(zhǎng)期運(yùn)行后吸收塔漿液的氯離子和飛灰中不斷溶出的一些金屬離子濃度會(huì)逐漸升高，不斷增加的氯根和重金屬離子濃度對(duì)吸收塔內(nèi)SO2去除以及石膏晶體的形成產(chǎn)生不利的影響，并且過量氯離子將大量吸收Ca2+，增加石灰石的消耗。因此，為保證塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，運(yùn)行中從漿液中排出一定量廢水是非常重要。漿液中Cl-濃度及雜質(zhì)含量升高改變了漿液的理化性質(zhì)，影響了塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行和石膏的結(jié)晶體的長(zhǎng)大，同時(shí)雜質(zhì)夾雜在石膏結(jié)晶之間，堵塞了游離水在結(jié)晶之間的通道，使石膏脫水變得困難。

（5）脫硫塔入口含塵量偏高，導(dǎo)致吸收塔漿液“中毒”

原煙氣的飛灰進(jìn)入吸收塔在一定程度上原煙氣中的飛灰進(jìn)入吸收塔漿液中在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中Ca2+的溶解速率，同時(shí)飛灰中不斷溶出的一些重金屬如Hg、Mg、Cd、Zn等離子會(huì)抑制Ca2+與HSO3-的反應(yīng)，“封閉”了吸收劑的活性。由于除塵器效率不是很好，吸收塔變成了吸塵器，吸收塔漿液發(fā)黑，起泡，脫水時(shí)在石膏表明有一層黑色物質(zhì)，在這種狀況下再堅(jiān)持運(yùn)行可想而知。吸收塔漿液極易“中毒”。一旦發(fā)生“中毒”現(xiàn)象，就需要將漿液全部排出置換新鮮的漿液，造成很大的浪費(fèi)，并影響脫硫系統(tǒng)的正常投入。吸收塔漿液？“中毒”后，需要較長(zhǎng)時(shí)間糾正才能徹底改善，在此期間會(huì)浪費(fèi)大量石灰石粉，排放大量漿液，提高了運(yùn)行成本。

（6）石灰石品質(zhì)發(fā)生變化（碳酸鈣含量低，雜質(zhì)多）

石灰石品質(zhì)發(fā)生變化。石灰石粉的品質(zhì)是影響脫硫運(yùn)行的一個(gè)重要因素，其中碳酸鈣含量及細(xì)度是關(guān)鍵，雜質(zhì)增多或含量下降都會(huì)使?jié){液品質(zhì)惡化，細(xì)度越細(xì)反應(yīng)效果就越好。這就可能出現(xiàn)當(dāng)碳酸鈣含量及成品的細(xì)度發(fā)生較大變化時(shí)，其反應(yīng)活性降低，極可能發(fā)生供漿過量，此時(shí)塔內(nèi)漿液中含CaCO3量增大，由石灰石顆粒易粘結(jié)在一起，導(dǎo)致造成脫水困難現(xiàn)象的發(fā)生。另外如果石灰石原料中夾帶黏土、泥沙等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)狀態(tài)不穩(wěn)定，也會(huì)在一定程度上造成脫水困難的現(xiàn)象發(fā)生。一般要求入廠石灰石含量要求在90%以上。

（7）入爐煤含硫量突然發(fā)生變化，超設(shè)計(jì)值較多

入爐煤含硫量突然增大，導(dǎo)致吸收塔入口SO2濃度增大較大，而鼓入吸收塔的氧化空氣量并未隨之增加，特別當(dāng)SO2濃度超過設(shè)計(jì)值，氧化風(fēng)量也是無(wú)法改變，由于嚴(yán)重氧化不足，溶液中可溶性亞硫酸鹽濃度增大將抑制CaCO3生成，可溶性亞硫酸鹽結(jié)晶即CaSO3〃1/2H2O晶體，該物質(zhì)是層狀或針狀晶體，尤其是針狀晶體，形成的石膏顆粒小，粘性大，容易吸附在真空皮帶機(jī)上，增加脫水的難度。

（8）石膏旋流器發(fā)生異常（壓力調(diào)整不當(dāng)，旋流子磨損）

石膏旋流器出口固體含量一般40～45%，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部堵塞及時(shí)處理，一般內(nèi)部結(jié)垢以及沉沙嘴磨損超一般及時(shí)進(jìn)行更換，注意監(jiān)視控制入口壓力值，否則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，石膏相應(yīng)含水量加大。

（9）真空皮帶機(jī)異常

真空皮帶機(jī)是石膏二次脫水的重要設(shè)備，脫水效果與漿液的性質(zhì)、濾布的清潔程度、濾布的質(zhì)量都有較大的關(guān)系。汽液分離器的表計(jì)直觀地反映了皮帶機(jī)的真空，真空皮帶機(jī)的真空與石膏含水率呈有規(guī)律的變化，皮帶機(jī)真空升高，反映出濾水通過濾布時(shí)的壓降增加，反應(yīng)出石膏含水率增大。其增加的原因：①脫水設(shè)備運(yùn)行不正常，如濾布沖洗不干凈或?yàn)V布使用周期過長(zhǎng)都會(huì)使皮帶機(jī)脫水效果變差，脫水不暢；②石膏漿液本身性質(zhì)的變化，如漿液中小顆粒石膏晶體增多或漿液中的雜質(zhì)含量增加等引起濾布過濾通道的堵塞，使?jié){液中的水不容易從濾布孔隙分離出來(lái)。若要達(dá)到一定的固液分離效果，必須使真空升高。如下圖所示，可以明顯看出，#2濾布紋路很粗，這種濾布較厚且致密性較差，漿液中的小顆粒物質(zhì)極易鑲嵌進(jìn)去且難以沖出，會(huì)導(dǎo)致在脫水過程中真空度越來(lái)越高，脫水效果越來(lái)越差。

3 脫硫石膏濕度大的解決辦法

（1）注意控制吸收塔內(nèi)漿液密度，如密度計(jì)懷疑不準(zhǔn)確，可以參照漿液循環(huán)泵正常時(shí)電流值，也可人工進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，注意必須保持密度達(dá)到規(guī)定時(shí)，方可啟動(dòng)石膏排出泵。

（2）保持pH值在5.5左右，防止過高或過低。過低可能造成脫硫效率的降低、腐蝕性加強(qiáng)，過高漿液中未反應(yīng)的石灰石量增多，兩種情況都不利于運(yùn)行穩(wěn)定。

（3）提高漿液氧化程度。同樣漿液高度，若發(fā)現(xiàn)氧化風(fēng)機(jī)電流升高，估計(jì)氧化風(fēng)管結(jié)垢已經(jīng)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。另外、保持儀表準(zhǔn)確程度是脫硫運(yùn)行的關(guān)鍵，運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)應(yīng)查找原因，及時(shí)調(diào)整，防止多參數(shù)發(fā)生變化，給問題的處理造成困難。

（4）加強(qiáng)廢水排放，控制吸收塔內(nèi)CL-含量在10000ppm以下不超標(biāo)。

（5）需要對(duì)加強(qiáng)對(duì)除塵器全面檢查，對(duì)于電除塵器應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)，確保各電場(chǎng)工作正常；對(duì)于布袋除塵器應(yīng)關(guān)注其差壓變化，確保布袋除塵器濾袋無(wú)破損，噴吹系統(tǒng)運(yùn)行正常。

（6）嚴(yán)密監(jiān)督石灰石質(zhì)量。對(duì)此制定嚴(yán)格的管理制定，確保車車化驗(yàn)，嚴(yán)格考核。日常積極與供貨廠家溝通，讓廠家清楚脫硫生產(chǎn)過程，明白脫硫的重要性及嚴(yán)肅性，加強(qiáng)前期管理。

（7）合理配煤，維持合適的入爐煤含硫量。在保證脫硫系統(tǒng)能長(zhǎng)期正常運(yùn)行的前提下，降低燃煤采購(gòu)成本。

（8）加強(qiáng)對(duì)石膏旋流器的監(jiān)控及維修。對(duì)于石膏旋流站的操作并不多，除了調(diào)整壓力定期清理內(nèi)部結(jié)垢以外并沒有太多手段。日常要加強(qiáng)檢查底流口液體流出的狀態(tài)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，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。另外底流量過少也要考慮更換旋流器。再者就是停運(yùn)后增加沖洗時(shí)間，防止?jié){液在旋流子中沉淀結(jié)垢。

（9）保持真空皮帶機(jī)的最佳工作狀態(tài)。關(guān)注濾布的運(yùn)行狀況，保持穩(wěn)定的濾布沖洗水壓力，調(diào)整合理的皮帶轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)真空異常時(shí)及時(shí)清理真空罐中的雜物等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

影響脫硫石膏含水率的原因比較多，本文對(duì)可能的原因進(jìn)行了初步總結(jié)，所闡述的不一定全面，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，還需加強(qiáng)摸索，并有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整，這樣一定能控制好脫硫石膏含水率，確保脫硫系統(tǒng)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]大唐石門發(fā)電有限責(zé)任公司一期脫硫運(yùn)行規(guī)程.

[2]（DL/T1149-2010）火電廠石灰石∕石灰-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行導(dǎo)則.

收稿日期：2018-8-13

作者簡(jiǎn)介：周本鋒（1974-），男，工程師，本科，主要從事火力發(fā)電廠鍋爐、環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)管理工作。