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火電廠濕法煙氣脫硫脫硫石膏脫水問題分析及改進措施

作者:昌松  
評論: 更新日期:2020年03月05日

摘 要針對目前國內電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中脫硫石膏脫水的常見問題,進行原因分析,并根據(jù)分析結果提出可行的改造措施,對提高脫硫石膏的質量有一定的參考價值。

關鍵字:濕法脫硫;脫水;脫硫石膏

1 脫硫石膏脫水現(xiàn)狀

石灰石-石膏濕法脫硫采用石灰石(石灰)漿液作吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫,經過一系列的化學反應后生成石膏。據(jù)統(tǒng)計,全國每年待處理的脫硫石膏達 1000 萬噸以上。脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣,可以代替天然石膏生產不同用途的石膏制品。石膏含水率是衡量石膏品質的一個重要指標,其值的高低直接影響到脫硫石膏的實際應用價值,但石膏脫水處理較為困難。因石膏品質不合格,造成大量石膏不能進行綜合利用,作為一般固體廢物進行處置,給企業(yè)增加了大量的成本。

大唐 XX 電廠 3、4 號機組脫硫系統(tǒng)于 2006 年 12 月完成建設并通過環(huán)保驗收。2014 年系統(tǒng)完成增容改造,兩臺機組分別增設一臺預洗塔及兩臺漿液循環(huán)泵。在增容改造和超低改造期間,脫水系統(tǒng)未進行增容改造。石膏脫水系統(tǒng)主要設備有石膏旋流器、石膏漿液罐、石膏漿液排出泵以及真空皮帶機(含真空泵), 石膏漿液旋流器濃縮效果差, 真空皮帶脫石膏含水率高,石膏脫水異常,頻繁出現(xiàn)含水率高,呈稀泥狀現(xiàn)象, 脫硫系統(tǒng)水平衡無法維持。

2 石膏脫水異常分析

2.1 脫水機出力情況分析

物料平衡計算顯示,增容改造和超低改造后,單臺機組石膏產量為 29.4 t/h,2 臺機組合計產量為 58.8t/h,前后兩次改造,均未改造脫水機,維持原設計的單臺出力 44 t/h,脫水機無法滿足一運一備的設置需要。但是,脫硫系統(tǒng)通常在 80%負荷下運行,且入口含硫量在 2000mg/Nm3,低于設計值。所以按照目前運行工況,現(xiàn)有脫水機出力滿足工藝需要。

2.2 石膏顆粒粒徑問題分析

根據(jù)預洗塔漿液化驗結果報告,可知石膏旋流器入口石膏顆粒粒徑 D50 為 14.29μm,遠低于 50%以上顆粒粒徑>35μm的要求。石膏粒徑受到漿液停留時間和含灰量等因素影響,其中前者是最大的影響因素。漿液停留時間一般要求在 15 小時以上,才能保證顆粒粒徑>35μm。在進行工藝設計時,預洗塔和吸收塔的漿液停留時間均應為 15 小時,但實際運行時,預洗塔液位僅為 7.5m,通過計算可知,預洗塔漿池漿液停留時間約為 11 小時,與化驗報告結果一致。運行時一旦調整到設計液位,預洗塔和吸收塔又容易出現(xiàn)漿液倒流或者液位控制困難,只能采用低液位運行措施。

2.3 石膏旋流器問題分析

石膏旋流器效果表現(xiàn)上是溢流、底流均大幅度偏離設計值,但根據(jù)預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告可知,原本含固量應在 15%左右的石膏漿液,實際含固量高達 27.5%(3 號預洗塔旋流器入口)?,F(xiàn)有的石膏旋流器是基于 15%含固量設計的,無法滿足現(xiàn)在實際運行工況的需要。因此,為達到預期旋流效果只有兩種途徑,一是采取措施,調整石膏漿液的含固量,以滿足現(xiàn)有旋流器的選型要求;二是更換石膏旋流器,按照現(xiàn)有石膏漿液的成分情況對旋流器進行重新選型。

2.4 廢水旋流器問題分析

同樣從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數(shù)據(jù)來看,碳酸鈣(Ca CO3) 含量為 4.12%(3 號預洗塔) 和 5.70%(4 號預洗塔),含量偏高(正??刂圃?3%以下,最大 5%),其結果一方面是加大了石灰石耗量,另一方面就是降低了石膏品質(石膏含量相對降低),但其含量并不影響石膏結晶顆粒大小。

2.5 氧化效果分析

從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數(shù)據(jù)來看,亞硫酸鈣(Ca SO3·1/2H2O)含量為 0.05%(3 號預洗塔)和 0.04%(4 號預洗塔),屬于正常范圍(正常范圍一般在 0.4%以下,0.5%以下均屬于可接受范圍)。所以氧化效果沒有問題。

2.6 碳酸鈣含量情況分析

同樣從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數(shù)據(jù)來看,碳酸鈣(Ca CO3) 含量為 4.12%(3 號預洗塔) 和 5.70%(4 號預洗塔),含量偏高(正??刂圃?3%以下,最大 5%),其結果一方面是加大了石灰石耗量,另一方面就是降低了石膏品質(石膏含量相對降低),但其含量并不影響石膏結晶顆粒大小。

2.7 水平衡控制困難問題分析

串塔工藝系統(tǒng)是理想化的系統(tǒng),即主要脫硫反應在一級塔,二級塔中去除少量 SO2及大部分粉塵,而二級塔產生的石膏則通過漿液流動,匯同一級塔產生的石膏一起,由一級塔統(tǒng)一打入脫水系統(tǒng)。系統(tǒng)中補充的工藝水,除了設備冷卻水等進入外,最大的加入水來自于除霧器沖洗水。XX 項目也是采用的上述工藝思路,但實際上,由于水蒸發(fā)主要發(fā)生在一級塔(一級塔進出口溫差大),而補水(除霧器沖洗水)最大量則發(fā)生在二級塔(二級塔進出口溫差基本為 0,所以蒸發(fā)出的水量很?。?,所以二級塔更容易出現(xiàn)水平衡控制困難問題。工藝設計文件顯示,吸收塔(即二級塔)設計液位比預洗塔(一級塔)僅僅高出 1.3m,而兩塔之間相距直線距離約 18m,聯(lián)通管道管徑 DN500,根據(jù)伯努利方程,

計算得出,聯(lián)通管道內石膏漿液的流速約為 5.1m/s,而吸收塔由于除霧器沖洗水量大(約 86m3/h),但蒸發(fā)量?。ㄎ账M出口溫差小),所以吸收塔液位無法通過聯(lián)通管道快速調整好。同時,若吸收塔連續(xù)運行,其塔內漿液密度將隨著水量的增加而持續(xù)降低,將會影響石膏結晶,導致石膏脫水困難。

3 整改方案

針對 XX 電廠脫硫系統(tǒng)存在的問題,可通過以下改造進行降低石膏含水率:

3.1 新增石膏倒?jié){泵

有效增加兩塔間漿液的混合程度及速度,使兩塔漿液在短時間內充分混合,將整個脫硫系統(tǒng)的水平衡維持于正常水平,可有效解決石膏結晶困難的問題。本次技改為每個機組預洗塔和吸收塔分別設置 1 臺倒?jié){泵,兩個機組共設置 4 臺倒?jié){泵,倒?jié){泵為變頻泵,流量為 300m3/h。其中吸收塔倒?jié){泵放置于吸收塔旁原擴容排漿泵間,預洗塔倒?jié){泵放置于預洗塔石膏排除泵間。

3.2 更換石膏旋流器

進入石膏旋流器的石膏漿液含固量偏高、顆粒粒徑遠低于正常值,現(xiàn)有石膏旋流器已不能滿足要求,需要更換。目前現(xiàn)場共有 4 臺石膏旋流器,其中,石膏旋流器 A/B 出力為 64.1m3/h,石膏旋流器 C/D 出力 130 m3/h?,F(xiàn)更換石膏旋流器,并加大出力,更換后石膏旋流器 A/B 出力為 100m3/h,6 個旋流子,備用 1個旋流子;石膏旋流器 C/D 出力 150 m3/h,8 個旋流子,備用 1個旋流子。

3.3 更換濾布濾餅沖洗水泵

現(xiàn)共有 4 臺濾布濾餅沖洗水泵,3 運 1 備,流量為 10.6m3/h。目前濾布濾餅沖洗噴嘴存在堵塞情況,致使濾布再生無法滿足要求,進而導致石膏脫水異常,這是由沖洗水泵流量過低造成的,因此需要對濾布濾餅沖洗水泵進行更換,提高沖洗水流量,將原有四臺濾布沖洗水泵全部更換為 25m3/h,每兩臺沖洗水泵對應一臺皮帶機,按照 1 運 1 備方式運行?,F(xiàn)濾布濾餅沖洗水箱有效容積為 3m3,容積不能滿足改造后要求,需要進行擴容改造,擴容后容積為 6m3。

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