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火電廠濕法煙氣脫硫脫硫石膏脫水問(wèn)題分析及改進(jìn)措施

作者:昌松  
評(píng)論: 更新日期:2020年03月05日

摘 要針對(duì)目前國(guó)內(nèi)電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中脫硫石膏脫水的常見(jiàn)問(wèn)題,進(jìn)行原因分析,并根據(jù)分析結(jié)果提出可行的改造措施,對(duì)提高脫硫石膏的質(zhì)量有一定的參考價(jià)值。

關(guān)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(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)后生成石膏。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)每年待處理的脫硫石膏達(dá) 1000 萬(wàn)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(chǎn)不同用途的石膏制品。石膏含水率是衡量石膏品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo),其值的高低直接影響到脫硫石膏的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,但石膏脫水處理較為困難。因石膏品質(zhì)不合格,造成大量石膏不能進(jìn)行綜合利用,作為一般固體廢物進(jìn)行處置,給企業(yè)增加了大量的成本。

大唐 XX 電廠 3、4 號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)于 2006 年 12 月完成建設(shè)并通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。2014 年系統(tǒng)完成增容改造,兩臺(tái)機(jī)組分別增設(shè)一臺(tái)預(yù)洗塔及兩臺(tái)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(jìn)行增容改造。石膏脫水系統(tǒng)主要設(shè)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(jī)(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(wú)法維持。

2 石膏脫水異常分析

2.1 脫水機(jī)出力情況分析

物料平衡計(jì)算顯示,增容改造和超低改造后,單臺(tái)機(jī)組石膏產(chǎn)量為 29.4 t/h,2 臺(tái)機(jī)組合計(jì)產(chǎn)量為 58.8t/h,前后兩次改造,均未改造脫水機(jī),維持原設(shè)計(jì)的單臺(tái)出力 44 t/h,脫水機(jī)無(wú)法滿足一運(yùn)一備的設(shè)置需要。但是,脫硫系統(tǒng)通常在 80%負(fù)荷下運(yùn)行,且入口含硫量在 2000mg/Nm3,低于設(shè)計(jì)值。所以按照目前運(yùn)行工況,現(xiàn)有脫水機(jī)出力滿足工藝需要。

2.2 石膏顆粒粒徑問(wèn)題分析

根據(jù)預(yù)洗塔漿液化驗(yàn)結(jié)果報(bào)告,可知石膏旋流器入口石膏顆粒粒徑 D50 為 14.29μm,遠(yuǎn)低于 50%以上顆粒粒徑>35μm的要求。石膏粒徑受到漿液停留時(shí)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(shí)間一般要求在 15 小時(shí)以上,才能保證顆粒粒徑>35μm。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí),預(yù)洗塔和吸收塔的漿液停留時(shí)間均應(yīng)為 15 小時(shí),但實(shí)際運(yùn)行時(shí),預(yù)洗塔液位僅為 7.5m,通過(guò)計(jì)算可知,預(yù)洗塔漿池漿液停留時(shí)間約為 11 小時(shí),與化驗(yàn)報(bào)告結(jié)果一致。運(yùn)行時(shí)一旦調(diào)整到設(shè)計(jì)液位,預(yù)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(yùn)行措施。

2.3 石膏旋流器問(wèn)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(shè)計(jì)值,但根據(jù)預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告可知,原本含固量應(yīng)在 15%左右的石膏漿液,實(shí)際含固量高達(dá) 27.5%(3 號(hào)預(yù)洗塔旋流器入口)?,F(xiàn)有的石膏旋流器是基于 15%含固量設(shè)計(jì)的,無(wú)法滿足現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行工況的需要。因此,為達(dá)到預(yù)期旋流效果只有兩種途徑,一是采取措施,調(diào)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(duì)旋流器進(jìn)行重新選型。

2.4 廢水旋流器問(wèn)題分析

同樣從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看,碳酸鈣(Ca CO3) 含量為 4.12%(3 號(hào)預(yù)洗塔) 和 5.70%(4 號(hào)預(yù)洗塔),含量偏高(正??刂圃?3%以下,最大 5%),其結(jié)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(zhì)(石膏含量相對(duì)降低),但其含量并不影響石膏結(jié)晶顆粒大小。

2.5 氧化效果分析

從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看,亞硫酸鈣(Ca SO3·1/2H2O)含量為 0.05%(3 號(hào)預(yù)洗塔)和 0.04%(4 號(hào)預(yù)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(méi)有問(wèn)題。

2.6 碳酸鈣含量情況分析

同樣從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看,碳酸鈣(Ca CO3) 含量為 4.12%(3 號(hào)預(yù)洗塔) 和 5.70%(4 號(hào)預(yù)洗塔),含量偏高(正??刂圃?3%以下,最大 5%),其結(jié)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(zhì)(石膏含量相對(duì)降低),但其含量并不影響石膏結(jié)晶顆粒大小。

2.7 水平衡控制困難問(wèn)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(yīng)在一級(jí)塔,二級(jí)塔中去除少量 SO2及大部分粉塵,而二級(jí)塔產(chǎn)生的石膏則通過(guò)漿液流動(dòng),匯同一級(jí)塔產(chǎn)生的石膏一起,由一級(jí)塔統(tǒng)一打入脫水系統(tǒng)。系統(tǒng)中補(bǔ)充的工藝水,除了設(shè)備冷卻水等進(jìn)入外,最大的加入水來(lái)自于除霧器沖洗水。XX 項(xiàng)目也是采用的上述工藝思路,但實(shí)際上,由于水蒸發(fā)主要發(fā)生在一級(jí)塔(一級(jí)塔進(jìn)出口溫差大),而補(bǔ)水(除霧器沖洗水)最大量則發(fā)生在二級(jí)塔(二級(jí)塔進(jìn)出口溫差基本為 0,所以蒸發(fā)出的水量很?。?,所以二級(jí)塔更容易出現(xiàn)水平衡控制困難問(wèn)題。工藝設(shè)計(jì)文件顯示,吸收塔(即二級(jí)塔)設(shè)計(jì)液位比預(yù)洗塔(一級(jí)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(jì)算得出,聯(lián)通管道內(nèi)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(jìn)出口溫差?。?,所以吸收塔液位無(wú)法通過(guò)聯(lián)通管道快速調(diào)整好。同時(shí),若吸收塔連續(xù)運(yùn)行,其塔內(nèi)漿液密度將隨著水量的增加而持續(xù)降低,將會(huì)影響石膏結(jié)晶,導(dǎo)致石膏脫水困難。

3 整改方案

針對(duì) XX 電廠脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題,可通過(guò)以下改造進(jìn)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(shí)間內(nèi)充分混合,將整個(gè)脫硫系統(tǒng)的水平衡維持于正常水平,可有效解決石膏結(jié)晶困難的問(wèn)題。本次技改為每個(gè)機(jī)組預(yù)洗塔和吸收塔分別設(shè)置 1 臺(tái)倒?jié){泵,兩個(gè)機(jī)組共設(shè)置 4 臺(tái)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(kuò)容排漿泵間,預(yù)洗塔倒?jié){泵放置于預(yù)洗塔石膏排除泵間。

3.2 更換石膏旋流器

進(jìn)入石膏旋流器的石膏漿液含固量偏高、顆粒粒徑遠(yuǎn)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(chǎng)共有 4 臺(tái)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。現(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(gè)旋流子,備用 1個(gè)旋流子;石膏旋流器 C/D 出力 150 m3/h,8 個(gè)旋流子,備用 1個(gè)旋流子。

3.3 更換濾布濾餅沖洗水泵

現(xiàn)共有 4 臺(tái)濾布濾餅沖洗水泵,3 運(yùn) 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(wú)法滿足要求,進(jìn)而導(dǎo)致石膏脫水異常,這是由沖洗水泵流量過(guò)低造成的,因此需要對(duì)濾布濾餅沖洗水泵進(jìn)行更換,提高沖洗水流量,將原有四臺(tái)濾布沖洗水泵全部更換為 25m3/h,每?jī)膳_(tái)沖洗水泵對(duì)應(yīng)一臺(tái)皮帶機(jī),按照 1 運(yùn) 1 備方式運(yùn)行。現(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(jìn)行擴(kuò)容改造,擴(kuò)容后容積為 6m3。

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