脫硫系統(tǒng)副產(chǎn)品石膏氯離子含量高的原因分析

邵文勇

摘要：以國家電投集團協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司脫水系統(tǒng)調(diào)試為例，對影響脫硫系統(tǒng)副產(chǎn)品石膏氯離子含量的各個因素進行了分析，通過調(diào)整石膏旋流器運行壓力、石膏厚度、濾布濾餅沖洗水分布、真空泵密封水流量等，降低了石膏氯離子含量。

關(guān)鍵詞：真空皮帶脫水機系統(tǒng);旋流器壓力;真空泵流量;氯離子

0 引言

石膏脫水系統(tǒng)主要包括石膏旋流站、真空皮帶脫水機、真空泵、濾布及濾餅沖洗水箱（泵）、稀漿池（泵）、濾液池（泵）、廢水箱（泵）、儀表及控制部分。石膏脫水系統(tǒng)是脫硫系統(tǒng)中重要的組成部分，其作用是將煙氣脫硫（FGD）的副產(chǎn)物石膏從漿液中分離出來。石膏脫水又分為一級石膏脫水和二級石膏脫水。一級脫水，即石膏旋流器先分離循環(huán)漿液中的石膏，將循環(huán)漿液中大部分石灰石和小顆粒石膏輸送回吸收塔。二級脫水，即脫水機將石膏旋流器底流排出的合格的石膏漿液脫去水分。石膏脫水分離并排放出部分化學污水，以降低系統(tǒng)中有害離子（氯離子為主）濃度。

脫硫副產(chǎn)品石膏氯離子含量高，不僅影響石膏銷售價格，造成石膏銷售困難，庫存量增大等風險，還增大了石膏固廢的處理難度。近期我廠FGD副產(chǎn)品石膏中氯離子含量過高，最高值達2 000 mg/L，嚴重影響石膏品質(zhì)，分別對吸收塔漿液和脫水機濾餅沖洗水進行化驗發(fā)現(xiàn)，氯離子含量均在正常范圍內(nèi)。針對此問題，我班組在脫水系統(tǒng)運行中不斷總結(jié)經(jīng)驗，進行反復調(diào)試，總結(jié)出了石膏中氯離子含量過高的原因。

1 石膏氯離子含量的影響因素

1.1? ? 石膏旋流器效率

石膏旋流器屬于固-液兩相分離器，它的作用是將漿液于旋流子內(nèi)做高速旋轉(zhuǎn)運動，分離出密度較大的濃石膏漿液和密度較小的濾液水。其工作原理是基于離心沉降作用，當待分離的漿液以一定的壓力從旋流器上部周邊切向進入旋流器內(nèi)時，產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)運動，由于石膏漿液和水存在密度差，所受的離心力、向心浮力和流體曳力大小均不同，受離心力沉降作用，大部分石膏漿液經(jīng)旋流器底流排出，而大部分水經(jīng)過溢流口排出，從而達到分離作用。

本文通過對水力旋流器進行研究，結(jié)合我廠實際運行情況，選定相應(yīng)旋流器后發(fā)現(xiàn)，運行中可控的因素為旋流器進口漿液密度和運行壓力。

1.2? ? 入口漿液密度

漿液密度越大，旋流器分離效果越好，然而脫硫吸收塔漿液密度并不能無限制增大，隨著石膏漿液濃度的增加，會降低二氧化硫的吸收效率，影響石灰石漿液的溶解，降低漿液pH值，加強設(shè)備管道腐蝕，我廠實際運行的吸收塔漿液濃度控制在15%～26%（密度在1 094～1 178 kg/m3）。

1.3? ? 旋流器運行壓力

旋流器具有自身的設(shè)計工作壓力，在設(shè)計壓力下工作，才能保證旋流器的高分離效率。我廠旋流器采用南非瑪泰旋流器，設(shè)計壓力為165 kPa，旋流器數(shù)量為12個（11用1備），旋流器的分離作用是根據(jù)工質(zhì)離心力不同實現(xiàn)的，當旋流器的運行壓力過小時，切向進入旋流子的流體速度也越小，根據(jù)離心力公式，工質(zhì)在旋轉(zhuǎn)中所受的離心力相對較小，密度不同的兩種物質(zhì)相對運動就趨于平緩，不利于石膏從水中分離出來，為追求較高的分離效率，也不能使旋流器長時間超壓運行，因此確定旋流器的最佳運行壓力至關(guān)重要。

現(xiàn)針對以上問題做如下實驗：當吸收塔漿液濃度相同（1 130 kg/m3），旋流子投運數(shù)為10個時，旋流器運行壓力分別在140 kPa和155 kPa，旋流器底流漿液含固率對比如下：

（1）當旋流器運行壓力為140 kPa，取400 mL底流石膏漿液，測量該漿液為477.1 g。根據(jù)公式：ρ=m/V=477.1 g÷400 mL=

1.19 275 kg/L，則對應(yīng)的石膏漿液濃度為28.31%。

（2）當旋流器運行壓力為155 kPa時，取400 mL底流石膏漿液，測量該漿液為523.2 g。根據(jù)公式：ρ=m/V=523.2 g÷400 mL=

1.308 kg/L，則對應(yīng)的石膏漿液濃度為40.56%。

在調(diào)試中筆者發(fā)現(xiàn)，石膏旋流器底流含固量對真空皮帶脫水機有很大影響。因此，底流含固率越高，越有利于真空皮帶脫水機二次脫水，底流含固率低會造成真空皮帶脫水機上石膏漿液細小顆粒比例高，堵塞皮帶機濾布濾孔，造成石膏含水率超標，加重二次脫水負擔，旋流器含固率應(yīng)控制在40%～50%。

經(jīng)過上述比較，石膏旋流器運行壓力控制在155 kPa時，底流石膏漿液濃度在40.56%，底流含固量率有較大提高，故在目前旋流器運行中運行壓力要控制在155～160 kPa。

2 石膏厚度及石膏沖洗水分布對氯離子含量的影響

2.1? ? 石膏厚度的影響

真空皮帶脫水機的轉(zhuǎn)速會影響皮帶機上石膏的厚度，石膏過厚會導致真空皮帶脫水機出力不足;石膏過薄可能會使脫水機真空度不足，這些都會導致石膏脫不干。因此，脫水機轉(zhuǎn)速的調(diào)整對石膏品質(zhì)有很大影響。

我廠脫水機轉(zhuǎn)速的可調(diào)范圍為40%～65%，因此在旋流器旋流子投運數(shù)量相同（10個）、旋流器壓力相同（155 kPa）的情況下，對脫水機40%轉(zhuǎn)速（低轉(zhuǎn)速）和脫水機60%轉(zhuǎn)速（高轉(zhuǎn)速）做以下比較。

（1）當真空皮帶脫水機轉(zhuǎn)速為40%時，石膏濾餅厚度為30 mm，石膏濾餅到達第一層、第二層石膏沖洗水時，石膏濾餅絕大多數(shù)水未析出，去除氯離子的效果大大降低。

（2）當真空皮帶脫水機轉(zhuǎn)速為60%時，石膏濾餅厚度為18 mm，石膏濾餅到達第一層石膏沖洗水前，石膏濾餅絕大部分水分被析出，達到去除氯離子的目的。

多次調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，當濾餅厚度為13～18 mm時，石膏脫水效果最佳，因此在實際生產(chǎn)中應(yīng)合理調(diào)試皮帶轉(zhuǎn)速，將石膏厚度控制在13～18 mm。

2.2? ? 濾餅沖洗水分布的影響

去除石膏氯離子主要采用濾餅沖洗水對石膏進行沖洗，濾餅沖洗水應(yīng)該安裝在石膏水分已被析出后到達的位置，若安裝靠前，則洗滌水雖可達到降低氯離子含量的目的，但安裝位置靠近皮帶機頭部，會導致洗滌水濾餅析水段變短，這樣石膏在濾餅中氯離子含量降低的同時含水量也會增加;若安裝靠后，則洗滌水只能沖淡濾餅表面漿液中的氯離子，無法達到通過洗滌降低氯離子含量的效果，在濾餅沖洗水安裝位置合適的情況下，還要考慮濾餅沖洗水均布器是否完好，均布器起到阻止上一區(qū)域高氯離子含量漿液進入下一區(qū)域的作用，如果均布器有破損，則導致上一區(qū)域高氯離子含量的漿液進入下一區(qū)域，影響洗滌效果。

經(jīng)過多次調(diào)試，筆者發(fā)現(xiàn)當真空皮帶脫水機運行時，石膏到達第一路濾餅沖洗水前，石膏表面含有大量未脫除的水，開啟第一路濾餅沖洗水不僅無法達到去除氯離子的效果，還會增加石膏含水率。當石膏到達第二路濾餅沖洗水前，石膏表面只有少量未脫除的水時，開啟第二路和第三路濾餅沖洗水后，經(jīng)化驗所得，氯離子含量大大降低。

當石膏到達第二路濾餅沖洗水前，石膏表面只有少量未脫除的水，此時對石膏沖洗效果最好，因此在真空皮帶脫水機應(yīng)盡可能在石膏到達第二路沖洗水前、石膏表面含有少量的未脫除的水時啟動。

3 真空泵密封水流量影響脫水機真空度

真空泵密封水流量大小可以調(diào)節(jié)脫水機的真空度，從而影響石膏脫水的效率，進而影響石膏中的氯離子含量。在調(diào)試中筆者發(fā)現(xiàn)，真空泵密封水流量也對脫水機真空度有一定的影響。在相同石膏厚度（18 mm）的情況下，不同真空泵密封水流量的脫水機真空度變化如下：

（1）當真空泵密封水流量為21 m3/h時，脫水機真空度為-0.072 MPa;

（2）當真空泵密封水流量為14 m3/h時，脫水機真空度為-0.070 MPa;

（3）當真空泵密封水流量為29 m3/h時，脫水機真空度為-0.071 MPa。

多次試驗后發(fā)現(xiàn)，當真空泵密封水流量為20 m3/h左右，真空皮帶脫水機的負壓最大，真空度更好。

4 結(jié)語

綜上所述，脫水機運行時，通過調(diào)整使得石膏旋流器旋流子個數(shù)為10個，石膏旋流器壓力為155～160 kPa，脫水機濾餅厚度為18 mm，真空泵密封水流量為20 m3/h時，石膏脫水效果最好，能夠有效降低石膏中的氯離子含量。