湿法脱硫系统石膏含水率高的原因分析.pdfVIP

第3 5 卷 第 1 2期 2 0 1 3年 1 2月 华电技术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 5 No 1 2 De c 2 0 1 3 湿法脱硫系统石膏含水率高的原 因分析 吕新社 ( 青海华电大通发电有限公司， 青海 大通8 1 0 1 0 0 ) 摘要： 石灰石 一 石膏湿法脱硫目前在我国大型火力发电机组上得到广泛应用， 其副产品石膏的应用也越来越广泛。石 膏含水率是评价脱硫系统运行情况的一个重要指标。以青海华电大通发电有限公司为例， 分析脱硫系统实际运行中影 响石膏含水率的因素， 为提高脱硫石膏品质提供一定的参考价值。 关键词 ： 燃煤机组； 脱硫系统； 石膏含水率 中图分类号 ： x 7 0 1 3 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 6 1 0 3 0 引言 我国是煤炭消耗大国， 随着 国家经济的不断增 长， 煤炭消耗带来的环境问题 日益凸显 ， 燃煤燃烧所 产生的 S O ， N O ， 烟尘等不断增多， 致使我国空气质 量不断下降。日 前国家颁布了堪称世界最严环保排 放标准， 对火电厂烟气排放污染物做了严格规定。 目前 ， 我国单机 2 0 0 M W 以上 的火力发 电机组基本 上已经全部配备了脱硫系统， 石灰石 一 石膏湿法脱 硫系统在我国火电机组 中占 8 0 以上 ， 每年 的石膏 产量很大， 石膏综合利用的效益越来越不可小觑， 高 品质的石膏不但为环保减轻了压力， 还为脱硫公司 带来了收益。石膏含水率的大小直接影响到它的品 质和综合利用程度。 1 设备概况 某 电厂 23 0 0 MW 燃煤机组 配套上海锅 炉厂 制造的 S G一1 0 3 6 1 7 4 7一M8 8 4型锅炉 ， 静电除尘 器采用兰州电力修造厂生产的双室四电场高效静电 除尘器， 脱硫系统采用石灰石 一 石膏湿法脱硫技术， 3台浆液循环泵设计， 全烟气脱硫。近期 ， 脱硫系统 在运行过程中出现了石膏含水率高( 俗称“ 拉稀” ) 现象 ， 我们对此进行 了分析研究。 2 石灰石 一 石膏湿法脱硫的工艺原理 要想搞清楚石膏含水率高的原因， 就必须弄明 白石膏生成的原理和工艺流程 。 2 1 石膏生成的机制 石灰石溶解于水后生成C a C O ， 形成吸收塔石灰 石浆液， 石灰石浆液经过浆液循环泵及喷淋管后喷洒 到吸收塔中， 当烟气进入脱硫吸收塔以后， 烟气中的 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 9 2 3 s O 和浆液中的C a C O ， 发生化学反应， 在氧化风机产 生的空气强制作用下生成 C a S O 2 H 0 ， 结晶后从石 膏排出泵排人脱水系统， 经脱水后生成石膏， 合格的 石膏要求其含水量要小于 1 0 ， 石膏经皮带脱水机 后进入石膏库。而经过吸收塔脱硫后的烟气再进入 除雾器， 经除去雾滴后排人烟囱进入大气。 2 2 石膏的工艺流程 烟气在吸收塔内反应后形成 C a S O ， 晶体， 经过 石膏排出泵输送到第 1 级旋流器， 调整旋流器的固 体质量分数为 5 0 左右， 溢出部分液体， 这部分液 体含有未反应完全的石灰石， 经过回流管继续送回 吸收塔反应。第 1 级水力旋流器的底流水被输送到 第 2 级旋流器， 第 2级旋流器溢流作为废水被送到 废水系统， 底流经输送泵送往真空脱水系统进行脱 水， 脱水后形成含水率小于 1 0 的石膏， 经输送带 传送到石膏库， 石膏库的石膏作为产品被综合利用 或运走 3 原因分析 导致脱硫系统石膏含水率高的原因很多， 主要 有设备的原因、 系统的原因和介质 的原 因。 3 1 设备的原因 3 1 1 旋流器的故障 水力旋流器利用颗粒的大小和密度的不同所产 生的离心力不同来进行浆液的分离。浆液进入旋流 器的旋流子后 ， 在离心力作用下 ， 按照颗粒的大小将 浆液分成 2 部分， 一部分颗粒含量大、 固体率较高的 浆液， 作为底流进入第 2 级水力旋流脱水系统； 另一 部分浆液颗粒含量低， 仅有细微颗粒， 主要为未反应 完全的石灰石和部分细小杂质粉尘等， 这部分作为 溢流， 经过溢流被返送回吸收塔。第 2 级旋流器的 原理和第 1 级一样， 进行更细的水力分离， 底流固含 量高的进入脱水系统， 溢流进入废水处理系统。 如 6 2 华 电技 术 第 3 5卷 果旋流器故 障， 那么分离效果就会 降低 ， 影响脱水 ， 而投入旋流子的个数和旋流器人 口的压力对旋流器 分离效果影 响较大 ， 旋流子投运个数越多， 出石膏速 度越快 ； 旋流器入 口压力越高 ， 则分离效果越明显 。 3 1 2 真空皮带脱水机滤布堵塞 第 2级水力旋流器底流送出的石膏液 ， 进入真空 皮带脱水机， 脱水机滤布 由皮带机拖动， 浆液在滤布 上面 ， 滤布下面由真空泵抽真空形成真空盒 ， 水被真 空盒抽吸， 透过滤布进入皮带脱水机下部， 而石膏就 变成固体留在了滤布表面上， 排入石膏库。如果脱水 机的型号与参数已定 ， 那么真空度是影响脱水效果的 主要因素。真空度要维持在一定的数值范围内， 真空 度过高说明滤布堵塞， 水不容易被抽吸到真空盒 中， 致使脱水困难。真空度空过低， 达不到抽吸作用， 也 很难脱水。造成滤布堵塞的原因主要是石膏浆液中 灰尘、 杂质等细小颗粒比例偏高， 堵塞了滤布的滤水 缝隙， 使水不能顺利吸出， 从而使真空度增加。 3 1 3 废水系统投入不正常 脱硫浆液系统 中的杂质主要 由烟气 中的飞灰和 石灰石 中的杂质组成 ， 这些杂质一般不参加反应 ， 杂 质量可间接从监 测 C l 一 的质量分数反映出来 ， 废水 系统投入不正常的脱硫系统， 浆液中 c l 一 的含量应 该相当高。还可以通过观察真空脱水滤布上石膏表 面的颜色看出， 石膏的正常颜色为黄色， 当浆液中杂 质和烟尘较多时， 由于烟尘质量相对较轻 ， 漂浮在浆 液的上部 ， 石膏滤饼表面颜色变成深褐色 。当废水 系统投人不正常时 ， 第 2级水力旋流器溢流的含 细 微杂质的液体回流到浆液中， 阻碍了游离水结晶， 另 外也堵塞了滤布， 石膏脱水变得 比较困难 。 3 2系统的原因 3 2 1 p H值高低的影响 在脱硫系统的运行控制中， p H值的高低是非常 重要的一个参数， 往往通过观察 p H值的大小来进 行石灰石新鲜 浆液 的补给 和石 膏排 除量 的控 制。 p H值越高， 越有利于 s O ： 的溶解反应， 但又不利于 石灰石的溶解 ， 石灰石溶解过程 中， 会在浆液中离解 出大量的氢氧根离子， p H值升高。所以在运行中必 须把 p H值控制在一个合理的范围内， 如果 p H值偏 高， 就会使石灰石大量混入到石膏中， 又由于其颗粒 比石膏晶体小， 阻碍了石膏的形成， 不但使石膏纯度 降低， 而且使石膏脱水困难。 3 2 2 浆液密度大小 的影响 浆液密度的大小说明了吸收塔中浆液的密集程 度， 吸收塔浆液密度过大， 说 明石膏浆液 中 C a S O 含量过大 ， C a S O 含量过大将阻碍 C a C O 的溶解 ， 抑 制 s 0 的吸收， 如果密度过大时进行石膏排出脱水， 由于 C a C O 含量高 ， 颗粒细小 ， 脱水效果受影响； 当 吸收塔浆液密度过小时， 说明石膏浆液中C a C O 含 量大， C a S O 含 量低 ， 不 仅浪 费石 灰 石粉 ， 还 由于 C a C O 颗粒细小不利于脱水 。 3 2 3 吸收塔液位的控制 吸收塔液位高低对脱硫效率和硫化反应都有一 定的影响。液位过高对石灰石浆 液循环反应有利， 但如果出石 膏不及 时 ， 浆液 密度过高会影 响脱 水。 吸收塔液位过低会使反应时氧的停留时间减少， 亚 硫酸盐结 晶困难 ， 而补入的石灰石还没有充分反应 就可能被排除， 造成脱水困难。另外， 浆液液位过 高， 会造成烟气到除雾器距离缩短， 大量石膏会被带 入除雾器而使除雾效果 降低 ， 造成烟道和烟器换热 器 G G H( G a s G a s H e a t e r ) 堵塞。 3 2 4 粉尘含量的影响 如果静电除尘器效率不高， 会造成吸收塔浆液 中粉尘含量增加 。粉尘属于细小颗粒， 会堵塞石膏 结 晶时的空间通道， 同时堵塞滤布， 使脱水困难。另 外 ， 粉尘 中含有的铝化物和氟化物较多， 这些物质作 为杂质会附着在石灰石溶液表面， 形成保护层 ， 不利 于溶解， 使脱硫效率降低， 同时石膏含量降低， 不利 于脱水 。 3 2 5 氧化风量的影响 石膏晶体颗粒越大， 越容易脱水， 氧化风量的大 小直接影响硫化反应 的效果。氧化风量大 ， 反应充 分， 生成物颗粒大； 氧化风量小 ， 反应不充分， 生成物 颗粒小 ， 影响石膏脱水 ， 同时石膏纯度降低 。 3 3 介质的原因 3 3 1 石灰石品质的影响 衡量石灰石 品质 的指标主要有 C a C O ， Mg C O ， 杂质 的质 量分 数和粒 径。常见 的杂质包 括 S i O ， A 1 ： 0 ， F e 0 和 M g C O ， ， 部分可以溶解， 而部分不会 溶解 ， 通常是惰性物质。 M g C O 本身可以参与脱硫反应， 而且适度含量 的 M g 会增加浆液的吸收能力， 若浆液中存在适量 的 Mg n ， 则浆液 中 S 0 一 的质量分数 大大增加 ， 而 s O 可以参与脱硫反应 ， 从而促进对 S O ：的吸收， 反应方程式如下： S O3 一+S02+H2 0 HS03一。 M g 的存在对氟 一铝钝化膜的形成有很强的 促进作用， 这种钝化膜的包裹造成石灰石的溶解速 率降低， 也就降低了石灰石的利用率； 同时 M g 在 结晶过程中也是一种晶体污染物， 它将显著地降低 石膏的结晶性能， 影响脱水。 惰性不可溶解杂质过多， 不但会对石膏结晶造 成阻碍， 也会堵塞滤布， 使脱水困难。 第 1 2 期 吕新社： 湿法脱硫系统石膏含水率高的原因分析 6 3 3 3 2 石膏浆液成分 的影响 正常 的石膏浆液 中主要成分应该是 C a S O 结 晶体 ， 而实际中由于各种原因， 除了正常颗粒的正常 晶体外， 还会有 C a S 0 晶体、 烟尘颗粒、 杂质 以及 C a C O 等细小颗粒， 当这些细小的颗粒含量较高时， 就会堵塞脱水滤布缝隙 ， 造成脱水困难。再者 ， 石膏 浆液固体含量偏低 ， 密度较小 ， 阻碍化学充分反应。 浆液烟气带有飞灰 和石灰石杂质 ， 这些杂质一般不 参加反应， 但影响石膏的结晶及大颗粒石膏的生成， 使石膏脱水变得困难。 4 采取措施排查处理 4 1 旋流器检查调整 当旋流器出口浆液质量分数达不到皮带脱水机 所要求的 5 0 左右 时， 就要进行 检查和调整 ， 主要 是调整旋流器的入口压力。调整时， 为了避免旋流 子的磨损和出现堵塞， 可以单独增减旋流子的数量， 而不是调整节流闸阀的开度。要调整其入口 压力到 经验值 1 1 0 1 2 0 k P a ， 入 口压力太高会使石膏浆液 密度增大， 磨损加大， 入 口压力太低会造成脱水困 难。根据现场实际， 通过调整 ， 使旋流器出 口浆液质 量分数达到皮带脱水机所要求的 5 0 左右。 4 2 真空皮带机检查调整 检查真空皮带机皮带有无跑偏现象 ， 如果真空 皮带跑偏， 会使个别区域皮带的脱水孔与摩擦带重 叠 ， 真空度升高。实际检查中发现皮带有跑偏现象 ， 调 正 皮 带 后， 真 空 度 仍 然 偏 高， 实 际 读 数 为 一 0 0 5 0 k P a ( 当地为高原地带， 常年大气压为 7 3 k P a 左右) 。再检查滤布有无堵塞现象， 发现滤布透 气性不好， 则停止石膏泵运行， 对滤布进行反复冲 洗， 重新启动系统后， 真空度下降到 一 0 0 3 0 k P a ， 基 本正常。 4 3 运行参数调整 根据脱硫系统设计值， 结合其他电厂的成熟经 验， 规定运行参数如下： p H值控制在 5 3 5 8 ， 液 位控制在 6 37 3 m； 密度 控制 在 1 0 7 01 1 0 0 k g m 。 实际检查中发现 p H值在 6 0左右， 偏高； 液 位在 5 5 m左右 ， 偏低 ； 密度在 1 1 5 0 k g m ， 偏 高。 根据运行参数 的新 的规定值进行 了相关参数的 调整。 4 4 静电除尘器的检查与维护 经过检查发现静电除尘器电场 电压为 4 3 k V左 右， 比正常值偏低 5 8 k V。静电除尘器出口烟尘质 量 浓度 为 2 0 0 m g m 左 右， 比设计 值高 出 1 0 0 mg m。 ，除尘效率偏低， 进入脱硫的烟尘浓度明显偏 高。联系维护人员对静电除尘器电气部分进行了检 查维修， 第 2 、 第3电场电压升高到了4 9 k V ， 第 1 、 第 4电场电压升高到了4 5 k V ， 脱硫人口烟尘质量浓度 降低到 1 2 0 m g m 。 4 5 石灰石品质的检验 电厂石灰石粉采用场外直接购买的形式， 供货 商有 2 家。为了查找石膏含水率高的原因， 重新对 石灰石粉进行了取样检验， 发现其中一家供货商供 应的石灰石粉杂质含量超标， 对此进行了停供整改 处理， 使所用石灰石粉品质达标。 4 6 浆液成分 经过对系统的调整和对设备的修理维护， 再置 换一定量的石灰石浆液后， 吸收塔浆液成分