火電廠濕法煙氣脫硫脫硫石膏脫水問(wèn)題與優(yōu)化措施研究

楊鴻鵠

摘 要：本文圍繞火電廠濕法煙氣脫硫工藝中脫硫石膏脫水的議題進(jìn)行了探討，文章概述了石膏生成及脫水工藝流程，分析了脫硫石膏脫水現(xiàn)狀，結(jié)合濕法煙氣脫硫工藝中脫硫石膏脫水異常的問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫;煙氣脫硫;石膏脫水

1引言

利用石灰石或石灰漿對(duì)吸收塔內(nèi)的煙氣進(jìn)行吸收，促進(jìn)煙氣中的硫氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和亞硫酸鹽，從而達(dá)到凈化煙氣的效果。在上述濕法脫硫工藝中，石膏作為主要的產(chǎn)物，石膏產(chǎn)品質(zhì)量是該工藝優(yōu)化的重要考量因素。從實(shí)際工藝情況來(lái)看，石膏產(chǎn)品品質(zhì)不僅與吸收劑的質(zhì)量息息相關(guān)，而且還與吸收塔內(nèi)的理化反應(yīng)條件及過(guò)程緊密相關(guān)。通過(guò)優(yōu)化條件或因素，提高石膏脫水率是保障石膏產(chǎn)品品質(zhì)的有效途徑。

2石膏的生成及脫水工藝流程

火電廠燃煤煙氣中產(chǎn)生較多的二氧化硫，這些二氧化硫在吸收塔內(nèi)與石灰石漿液中的碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水合碳酸鈣晶體，然后這些晶體隨著漿液進(jìn)入到石膏旋流器中進(jìn)行過(guò)濾脫水，過(guò)濾后底部石膏漿液再次經(jīng)過(guò)脫水得到石膏產(chǎn)品。

3脫硫工藝中石膏脫水現(xiàn)狀

濕法脫硫工藝中經(jīng)過(guò)脫水的石膏對(duì)于火電廠而言是重要的產(chǎn)物，可作為化工原料出售。由于脫硫石膏是以二水合硫酸鈣為主要成分，因此在用途上可以代替天然石膏，用于制備石膏產(chǎn)品。對(duì)于火電廠而言如果能夠優(yōu)化石膏脫水工藝，那么生產(chǎn)得到的石膏將為火電廠增加收益提供更有利的條件。在脫硫石膏產(chǎn)品中，含水率是衡量石膏產(chǎn)品的重要指標(biāo)。石膏脫水工藝水平的高低在很大程度上影響著石膏產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于石膏脫水處理較為困難，濕法脫硫工藝中得到的石膏產(chǎn)品大多品質(zhì)不合格，導(dǎo)致我國(guó)每年待處理的脫硫石膏達(dá)到千萬(wàn)噸以上，最終只能當(dāng)做廢棄物處置，不僅無(wú)法物盡其用，而且給企業(yè)帶來(lái)很高的處理成本。為了提高脫硫石膏利用率，火電廠對(duì)石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行了完善升級(jí)，配備了石膏旋流器、石膏漿液罐、壓力泵、真空泵、皮帶機(jī)。實(shí)際脫水工藝中，石膏旋流器的濃縮效果不理想，真空皮帶脫水石膏的含水率不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)稀狀態(tài)，影響石膏產(chǎn)品品質(zhì)。

4石膏脫水異常分析

石膏顆粒分析：對(duì)預(yù)洗塔的漿液顆粒進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示：石膏旋流器入口處漿液中的石膏顆粒粒徑D50的值為14.29μm。由于石膏顆粒粒徑的正常D50范圍在35μm以上，因此，石膏顆粒粒徑的值不滿足石膏產(chǎn)品顆粒粒徑的要求，需要提高石膏顆粒粒徑。由于石膏顆粒粒徑大小主要受到漿液停留時(shí)間的影響，因此可通過(guò)漿液停留時(shí)間的改善來(lái)增大石膏顆粒粒徑。通常情況下，石膏漿液的停留時(shí)間至少要15小時(shí)，在進(jìn)行石膏脫水工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程中，吸收塔、預(yù)洗塔的漿液停留時(shí)間設(shè)定為15小時(shí)，理論上應(yīng)該滿足石膏顆粒粒徑大小。實(shí)際生產(chǎn)中，由于預(yù)洗塔和吸收塔容易出現(xiàn)漿液倒流的現(xiàn)象，因此，預(yù)洗塔實(shí)際運(yùn)行液位比設(shè)計(jì)值偏低，在低液位運(yùn)行情況下，漿液停留在預(yù)洗塔內(nèi)的時(shí)間小于15小時(shí)，從而導(dǎo)致石膏顆粒粒徑偏小。

石膏旋流器工況分析：對(duì)預(yù)洗塔旋流器入口位置的漿液進(jìn)行檢測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果顯示：漿液固含量為27.5%，而漿液固含量的設(shè)計(jì)值為15%。因此，從檢測(cè)結(jié)果看，石膏旋流器無(wú)法滿足石膏生產(chǎn)的實(shí)際需求。要降低漿液固含量，可從兩方面入手，一方面是調(diào)整漿液的固含量，使固含量與石膏旋流器型號(hào)性能相匹配，另一方面是根據(jù)實(shí)際漿液固含量情況更換旋流器，重新選型，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

氧化分析：對(duì)預(yù)洗塔旋流器入口位置的漿液進(jìn)行檢測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果顯示：漿液中含有的亞硫酸鈣含量為0.04%～0.05%，符合脫水工藝中亞硫酸鈣含量的正常接受范圍（0.4%以下）。因此氧化效果沒有異常。

碳酸鈣含量分析：對(duì)預(yù)洗塔旋流器入口位置的漿液進(jìn)行檢測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果顯示：漿液中含有的碳酸鈣含量為4.12%～5.70%，與脫水工藝中碳酸鈣含量的正常接受范圍（3.0%以下）相比偏高。一旦碳酸鈣含量偏高就會(huì)增加石灰石消耗量，同時(shí)降低石膏中石膏含量。單碳酸鈣含量偏高對(duì)石膏顆粒粒徑大小幾乎沒有影響。

水平衡分析：濕法脫硫工藝中的石膏脫水采用的是一級(jí)塔二級(jí)塔串聯(lián)方式，因此脫硫反應(yīng)主要在一級(jí)塔進(jìn)行，二級(jí)塔中主要去除粉塵和部分二氧化硫。一級(jí)塔和二級(jí)塔中的石膏均進(jìn)入到脫水系統(tǒng)，除了系統(tǒng)中的補(bǔ)充水以及冷卻水以外，還有一部分水是來(lái)自除霧器沖洗水。系統(tǒng)水分蒸發(fā)主要發(fā)生在一級(jí)塔，系統(tǒng)水分補(bǔ)給主要發(fā)生在二級(jí)塔，因此，要保持系統(tǒng)水平衡就要使二級(jí)塔水分補(bǔ)給和一級(jí)塔水分蒸發(fā)盡量平衡。已知脫硫工藝中二級(jí)吸收塔的液位和一級(jí)預(yù)洗塔的液位，同時(shí)測(cè)量得到兩塔之間的直線距離，聯(lián)通管道內(nèi)徑DN500。根據(jù)伯努利方程可以極端出聯(lián)通管道內(nèi)石膏漿液的流動(dòng)速度。計(jì)算公式如下：

通過(guò)計(jì)算得到聯(lián)通管道內(nèi)石膏漿液的流動(dòng)速度與理論設(shè)置的流動(dòng)速度相比偏小。而且吸收塔內(nèi)因除霧器沖洗水量大，同時(shí)蒸發(fā)量小，因此吸收塔液位會(huì)發(fā)生較大變化，而聯(lián)通管道內(nèi)石膏漿液流動(dòng)速度慢，導(dǎo)致吸收塔液位無(wú)法通過(guò)聯(lián)通管道及時(shí)調(diào)整好。再加上吸收塔持續(xù)運(yùn)行，內(nèi)部漿液會(huì)隨著水量的增加而密度逐漸降低，從而降低石膏脫水效率，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

5石膏脫水整改方案

結(jié)合上述石膏脫水中的異常，提出如下改進(jìn)方案：

一是升級(jí)石膏旋流器。由于石膏旋流器內(nèi)的石膏漿液檢測(cè)結(jié)果顯示石膏固含量偏高，同時(shí)石膏顆粒粒徑偏小，因此，對(duì)石膏旋流器進(jìn)行更換，新的石膏旋流器中增加旋流子數(shù)量，使石膏旋流器出力值增大，使石膏旋流器滿足石膏脫水工藝的實(shí)際需求。二是更換過(guò)濾沖洗水泵。石膏脫水工藝中的濾布沖洗經(jīng)常出現(xiàn)噴嘴堵塞的情況，影響沖洗效率，導(dǎo)致石膏脫水質(zhì)量不高。對(duì)過(guò)濾沖洗水泵進(jìn)行更換，提高水泵的沖洗水量。每臺(tái)沖洗水泵對(duì)應(yīng)一臺(tái)皮帶機(jī)，備用一臺(tái)。同時(shí)根據(jù)沖洗水泵的流量要求對(duì)水箱容積進(jìn)行擴(kuò)容，滿足過(guò)濾沖洗要求。三是增設(shè)石膏倒?jié){泵。由于吸收塔和預(yù)洗塔之間漿液的流動(dòng)速度較小，因此會(huì)影響到兩塔之間漿液的混合程度和混合效率。為了使?jié){液再短時(shí)間內(nèi)充分混合，確保整個(gè)脫硫系統(tǒng)的水平衡系統(tǒng)保持正常水平，采用增設(shè)石膏倒?jié){泵的辦法。在吸收塔擴(kuò)容排漿泵區(qū)域設(shè)置倒?jié){變頻泵，在預(yù)洗塔石膏排出泵區(qū)域設(shè)置倒?jié){變頻泵

兩個(gè)機(jī)組共設(shè)置四臺(tái)倒?jié){變頻泵，用于加快兩塔之間漿液混合。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在濕法煙氣脫硫工藝中，石膏脫水的質(zhì)量和效率對(duì)于石膏產(chǎn)品質(zhì)量有著十分緊密的關(guān)系。本文從石膏顆粒、石膏旋流器工況、氧化情況、碳酸鈣含量、水平衡情況等幾個(gè)方面對(duì)石膏脫水的異常情況進(jìn)行了分析，并結(jié)合檢測(cè)分析的結(jié)果提出了石膏脫水工藝的改進(jìn)方案和解決辦法，為業(yè)內(nèi)人員提供參考。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，石膏產(chǎn)品的質(zhì)量不僅受到含水率的影響，還受到其他方面因素的影響，如石膏漿液酸堿度、環(huán)境空氣含量等等，因此，在火電廠技術(shù)人員提高石膏產(chǎn)品質(zhì)量的過(guò)程中還需要綜合考慮多方面因素，以更好地優(yōu)化工藝條件，完善工藝方案。

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