脫硫石膏含水量高原因分析及應(yīng)對

陳景

摘要：現(xiàn)階段我國范圍之內(nèi)各個(gè)發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行的過程中脫硫系統(tǒng)當(dāng)中脫水石膏含水量高這個(gè)問題出現(xiàn)的幾率比較高，因此會對處理系統(tǒng)運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性造成一定程度的影響，積極的找尋脫硫系統(tǒng)中石膏含水量過高的原因，并找尋有效性比較強(qiáng)的解決措施，希望可以有一定的借鑒性作用，促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：脫硫石膏含水量高，原因分析，控制措施

1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝流程

石灰石-石膏濕法是應(yīng)用石灰石漿液作為吸收劑，其與高溫?zé)煔庵械腟O2接觸后，二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一種副產(chǎn)物CaSO4·2H2O即石膏，從而實(shí)現(xiàn)對煙氣脫硫的目的。吸收塔內(nèi)的石膏漿液，會通過石膏排出泵，輸送到石膏漿液旋流器當(dāng)中完成一級脫水。此環(huán)節(jié)通常會脫去二分之一的水分。一級脫水之后石膏餅會進(jìn)入到真空皮帶脫水機(jī)當(dāng)中進(jìn)行二級脫水。在完成了一級、二級脫水后，最終產(chǎn)物的脫水量會達(dá)到90%以上。二級脫水后的石膏送回到石膏倉內(nèi)。品質(zhì)好的石膏可以對市場銷售，為企業(yè)獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 石膏含水率高原因分析

針對石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，先后聯(lián)系電科院、航天環(huán)境及兄弟電廠人員作了詳細(xì)的原因分析，通過逐個(gè)排查影響石膏含水率高的因素后，現(xiàn)分析情況如下。

2.1 煙氣SO2濃度突變

燃煤硫分或煙氣SO2濃度是脫硫系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。在實(shí)際運(yùn)行中，如果煙氣SO2濃度高于設(shè)計(jì)值，超出吸收塔處理能力，則脫硫效率會顯著下降，而且石膏品質(zhì)也得不到保證。SO2濃度升高會加大石灰石漿液給料量，導(dǎo)致石膏中碳酸鹽含量超標(biāo)。由于煙氣量或原煙氣SO2濃度突變，造成吸收塔內(nèi)反應(yīng)加劇，CaCO3含量減少，PH值下降，此時(shí)為保證脫硫效率而增加石灰石供漿量以提高吸收塔漿液的PH值，但由于反應(yīng)加劇吸收塔漿液中的CaSO3·1/2H2O含量大量增加，若此時(shí)不增加氧量使CaSO3·1/2H2O迅速反應(yīng)成CaSO4·2H2O，則由于CaSO3·1/2H2O可溶解性強(qiáng)先溶于水中，而CaCO3溶解較慢，過飽和后形成固體沉積。

2.2 吸收塔漿液密度高

吸收塔漿液密度高達(dá)1.190t/m3沒有及時(shí)外排，漿液中的CaSO4·2H2O飽和會抑制CaCO3溶解反應(yīng)，脫硫效率下降，石膏脫水困難。

2.3 煙氣含塵濃度

電除塵后粉塵含量高或重金屬成分高，高濃度的粉塵會降低石灰石利用率，甚至引發(fā)氟化鋁閉塞。燃油時(shí)，由于不完全燃燒產(chǎn)生的油煙、碳核、瀝青質(zhì)、多環(huán)芳烴等，不但影響電除塵效率，造成粉塵含量增大，而且粉塵會直接包裹在石灰石和亞硫酸鹽晶體表面，阻止反應(yīng)，降低石膏漿液品質(zhì)。

2.4 氧化不充分引起CaSO3含量大

石灰石漿液通過循環(huán)泵經(jīng)噴嘴噴入吸收塔內(nèi)，石灰石漿液的液滴在氣動(dòng)脫硫單元內(nèi)充分接觸與煙氣進(jìn)行發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把煙氣中的SO2吸收，生成CaSO3·1/2H2O后匯入吸收塔下部漿液儲存段。氧化風(fēng)機(jī)向漿液儲存段內(nèi)鼓入空氣，將CaSO3·1/2H2O氧化成CaSO4·2H2O并最終形成石膏。當(dāng)氧化風(fēng)量不足、不均時(shí)，漿液中CaSO3質(zhì)量濃度增高，石膏漿液無法脫水，石膏含水量增加。

2.5 石膏旋流器頂部壓力

水力旋流器是基于離心沉降作用：待分級的細(xì)顆粒和粗顆粒隨流體以一定的壓力從水力旋流器上部周邊切向進(jìn)入器內(nèi)之后，產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于細(xì)顆粒和粗顆粒間存在粒度差異，所受的離心力和流體曳力的大小不同，在離心沉降作用下，大部分粗顆粒經(jīng)水力旋流器底流口排出，而大部分細(xì)顆粒則由溢流口排出，從而達(dá)到分級的效果。

3 建議及防范措施

通過以上對影響石膏含水率高的因素分析，做出如下建議及防范措施：第一，吸收塔入口SO2濃度嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)值時(shí)，受氣/液接觸面積和傳質(zhì)速率的限制，由于氧化速度跟不上，漿液中CaSO3質(zhì)量濃度增高，影響石膏脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，進(jìn)入漿液中的SO2摩爾數(shù)增加使得漿液池中的吸收反應(yīng)和氧化結(jié)晶的時(shí)間和空間不足，漿液的pH值將下降，這時(shí)更要控制PH盡量在5.0左右（較正常低一些），盲目供漿只會加快吸收塔漿液品質(zhì)變壞，造成石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行困難，石膏含水率高。第二，經(jīng)常檢查氧化風(fēng)機(jī)電流和壓力、流量在正常范圍內(nèi)，及時(shí)清掃氧化風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)、定期置換氧化風(fēng)機(jī)的油，以確保氧化風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓正常出力。第三，嚴(yán)格控制入爐煤含硫量，盡量采用與設(shè)計(jì)煤種相近的燃煤，保證進(jìn)入脫硫的煙氣品質(zhì)符合設(shè)計(jì)參數(shù)要求，這是保證脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)、高效運(yùn)行最簡單可行的方法。第四，旋流器入口壓力重設(shè)。在脫硫系統(tǒng)最初投入到運(yùn)行使用狀態(tài)時(shí)，可以在解決了脫水系統(tǒng)真空度問題之后，重點(diǎn)對旋流器的工作狀況進(jìn)行分析。比如，在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，通過對運(yùn)行工況以及DCS的數(shù)據(jù)記錄可以看出，石膏旋流器當(dāng)中的四個(gè)旋子如果同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)下，壓力會維持在0.188MPa的狀態(tài)下，如果四個(gè)旋子當(dāng)中的三個(gè)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)部的壓力保持在0.250MPa狀態(tài)下。因?yàn)橄到y(tǒng)的設(shè)計(jì)工作壓力為0.120MPa。所以，在日常的運(yùn)行和管理中，使用其中三個(gè)旋子，將剩余的旋子作為備用旋子，不僅可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)還可以為系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生保障。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性和有效性，需要將石膏排出泵改為變頻控制模式，或者，在排出泵出口的位置，增加吸收塔。通過再循環(huán)回路的方式，并設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)門，可以確保石膏排出泵位置到石膏旋流器的管路上，能夠安裝大小合適流量合理的節(jié)流孔板，減少系統(tǒng)可能出現(xiàn)堵塞的概率。第五，旋流器沉沙嘴狀況調(diào)整。當(dāng)旋流器的沉沙嘴運(yùn)行過程中，系統(tǒng)內(nèi)部噴射出的漿液呈現(xiàn)出噴霧放射狀時(shí)，表示系統(tǒng)的沉沙嘴尺寸過大。此種情況下，旋流器系統(tǒng)底流的濃度會降低。此外，如果將溢流嘴噴射出新的漿液呈現(xiàn)出繩狀時(shí)，表示溢流嘴的尺寸偏小，如果不能夠得到有效地控制，會導(dǎo)致溢流濃度過大。對此，要在解決旋流器入口壓力之后，對沉沙嘴與溢流嘴進(jìn)行重新更換。選擇尺寸較小的沉沙嘴和溢流嘴，能夠達(dá)到提高底流漿液含固率的目的。第六，加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，定期對石膏漿液進(jìn)行化學(xué)分析，及時(shí)向運(yùn)行人員反饋分析結(jié)果，供運(yùn)行調(diào)整參數(shù)。石膏漿液監(jiān)測參數(shù)主要有：石膏純度、碳酸鹽含量、亞硫酸鹽含量、氯離子含量、pH值、密度、石灰石粉粒徑及CaO含量等。實(shí)際上，對于有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行操作人員，可從吸收塔漿液的密度、化學(xué)成分、旋流站和脫水皮帶機(jī)的運(yùn)行狀況等幾方面綜合判斷石膏的結(jié)晶狀況。

結(jié)束語：

發(fā)電廠及其它工業(yè)鍋爐尾氣需要進(jìn)行脫硫處理，以使其達(dá)到環(huán)境許可的排放標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)上通常采用技術(shù)較為成熟的石灰石-石膏濕法脫硫工藝。但是脫硫后的產(chǎn)物石膏餅含水率會出現(xiàn)偏高的情況。導(dǎo)致此種問題出現(xiàn)的原因較為復(fù)雜。需要對石灰石-石膏濕法的操作工藝流程以及機(jī)械設(shè)備等各項(xiàng)問題進(jìn)行分析，明確問題產(chǎn)生的原因，進(jìn)而制定出合理的問題解決方案。

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