脱硫石膏含水量大的原因分析

孙普春，尹民权

(华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273522)

0 引言

石灰石－石膏湿法烟气脱硫(FGD)系统的特点是就地强制氧化和生产商业质量的石膏副产品，目前采用这种工艺的系统占已装湿法FGD装置总容量的90%，在欧洲和日本，脱硫石膏几乎得到100%的利用。目前，华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)个别时段会出现石膏含水量较大的情况，影响石膏销售。脱硫石膏质量的高低和质量的稳定性直接影响石膏销售价格，石膏副产品质量是FGD装置一项重要的设计保证值，是FGD装置运行控制的重要参数之一。

1 系统概况

邹县电厂4×335MW，2×600MW，2×1000MW机组的烟气脱硫工程，均采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺。一期和二期、三期和四期工程各用1套石膏脱水系统，石膏脱水系统分为两级。一期和二期石膏脱水系统的特点是将吸收塔浆液输送到石膏旋流站后，浓缩到底流浓度为50%～60%的浆液自流到真空皮带脱水机。三期和四期石膏脱水系统的特点是将吸收塔浆液输送到石膏旋流站后自流到缓冲箱，再通过石膏缓冲泵输送到真空皮带脱水机。运行中时常出现石膏含水量大的主要原因:一是浆液本身原因导致石膏含水量过高，二是由于脱水设备原因导致石膏含水量过高，脱水设备主要有石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮带脱水机及真空泵等。

2 石膏生成原理

在脱硫吸收塔内加入石灰石浆液，将pH值控制在一定范围内，石灰石浆液通过循环泵在塔内形成循环喷淋，它与进入吸收塔内的烟气充分接触生成亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧化风机送出的氧化空气进一步反应生成硫酸钙并结晶生成二水石膏。总化学反应方程式为

3 脱硫石膏含水量大的原因分析及应对措施

3．1 脱硫系统化验数据

由表1可以看出，脱硫系统化学分析的重点是吸收塔浆液、石膏和石灰石粉。邹县电厂石膏品质的控制指标主要包括CaCO3质量分数、CaSO3·1/2H2O质量分数、水分、氯离子等杂质的质量浓度等。

3．2 石膏中CaCO3质量分数过高的原因及调整措施

3．2．1 运行中吸收塔pH值的控制

邹县电厂实际运行情况表明，吸收塔pH值一般控制在5．0～5．4。供浆系统能自动运行时投入自动，以避免pH值大幅波动，自动冲洗pH计，定期标定和校验pH计，确保pH计测值准确。

3．2．2 保证较高的石灰石活性

石灰石研磨细度对石灰石的反应活性影响很大，石灰石颗粒越细，其表面积越大，越易充分溶解、充分反应，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。所以，必须确保石灰石粉细度和CaCO3质量分数在90%以上。及时检查、调整电除尘系统运行参数，使电除尘系统达到最佳除尘效果，邹县电厂实际运行中入口粉尘质量浓度为80mg/m3左右。

3．3 石膏中CaSO3·1/2H2O质量分数过高的原因及调整措施

亚硫酸钙得不到充分氧化的主要原因为氧化空气流量不够，运行中主要通过氧化风机的电流和出口风压来判断风机的运行状况，出口风压正常控制在50 kPa左右。

表1 脱硫系统化学分析报告

3．4 石膏中Cl－等杂质质量浓度过高的原因及调整措施

石膏浆液中的杂质主要来自脱硫进口烟气和工艺水的携带，另外，石灰石纯度不高也给脱硫吸收塔浆液带入一部分杂质。在实际运行中，严格控制进口烟气粉尘的质量分数以保证烟气带入杂质量较少，废水排放及时并保证足够的排放量，基本可以将石膏浆液中的杂质稳定控制在一定范围内。作为杂质中比较有代表的监督指标，Cl－的质量浓度应控制在5000mg/L以下。

3．5 运行中石膏含水量过高的原因及应对措施

3．5．1 浆液本身原因导致石膏含水量过高

若石膏浆液中CaCO3，CaSO3及其他一些杂质含量过高，会导致石膏脱水困难，最后生成的石膏含水量就比较大。当浆液pH值和固体物浓度一定时，浆液固体物中CaCO3与CaSO4·2H2O有一定的质量比，此时生产出来的石膏纯度相对稳定。当浆液质量浓度下降时，石膏副产品中的CaCO3质量分数将增大，脱水较难，相反，提高浆液固体物质量浓度，则有利于提高石膏副产品的质量，但质量浓度过高会对脱硫效率产生负面影响，而保持浆液质量浓度稳定有助于稳定石膏副产品的质量。正常情况下，邹县电厂石膏浆液的质量浓度应控制在1 080～1120 kg/m3，既可保证石膏质量又能兼顾脱硫效率。3．5．2 石膏旋流器方面原因导致石膏含水量过高

一级脱水系统的主要设备为石膏旋流器，运行中使用旋流子阀门全开，备用旋流子阀门关闭。在设备正常运行时，应时常检查压力表的稳定性、溢流及底流流量大小、排料状态并定时检测溢流、底流浓度。旋流子正常工作压力为0．15～0．30MPa。旋流器容易发生的故障为旋流器压力波动、堵塞，发现问题后对底流参数和溢流参数进行分析判断，同时应检查旋流器部件磨损情况并采取对应措施。

(1)给料压力波动。压力波动通常是石膏排出泵给料不足或泵内进入杂物堵塞造成的，运行很长时间后压力下降是由旋流子磨损造成的。若是由旋流器引起的压力波动，可以通过关闭一两个旋流子来调整;若是由石膏排出泵堵塞或磨损引起的压力波动，则需检修石膏排出泵。

(2)旋流器堵塞。检查所有运行中的旋流子溢流和底流排料是否通畅:若旋流子溢流和底流的流量减少或底流断流，则表明旋流子发生堵塞;若溢流、底流流量均减小，则可能是旋流子进料口堵塞，此时应关闭堵塞旋流子的进料阀门，将其拆下，清除堵塞物;若底流流量减小或断流，则是底流口堵塞，此时可将法兰拆下，清除底流口中杂物。

(3)底流参数分析。经常观察旋流子底流排料状态并定期检测底流浓度及细度，底流浓度波动或底流夹细均应及时调整。旋流子在正常工作状态下，底流排料应呈伞状，如底流浓度过大则底流呈柱状或呈断续块状排出。底流浓度大可能是由给料浆液浓度大或底流口过小造成的，可以先在进料处补加适量的水，若底流浓度仍大，则需更换较大的底流口。若底流呈伞状排出，但底流浓度小于生产要求浓度，则可能是进料浓度低造成的，此时应提高进料浓度。若底流夹细的原因是底流口径过大、溢流管直径过小、压力过高或过低等，可以先调整好压力，再更换一个较小规格的底流口，逐步调试到正常生产状态。

(4)溢流参数分析。定时检测溢流浓度及细度。溢流浓度增大或溢流跑粗可能与给料浓度增大和底流口堵塞有关。发现溢流跑粗，可以先检测底流口是否堵塞，再检测进料浓度并根据具体情况调整。

(5)旋流器维护。应经常检查旋流子各部件的磨损情况，任何一种部件的厚度减少50%，必须将其换掉。旋流子最易磨损的部位是底流口，若发现底流夹细，则应检测底流口是否磨损，若磨损应更换底流口。

3．5．3 二级脱水真空皮带机运行效果不好引起石膏含水量过高

脱硫系统投运初期，邹县电厂三期、四期真空皮带脱水机频繁跳闸、变频器故障、滤布撕裂、液位高报警、裙边脱落、真空盒漏水过多、石膏脱水不畅等缺陷，造成皮带脱水机经常处于检修状态，严重影响脱硫系统的正常运行。针对真空皮带脱水机运行过程中频繁发生的缺陷，邹县电厂与生产厂家共同制订了技术改造方案。

(1)改变胶带的支撑方式。用均匀布置的托辊取代现有的皮带支撑平台，降低了皮带摩擦力，确保减速机运转良好。

(2)更换纠偏装置的机械开关安装方式及机械纠偏开关，阻断机械开关接触水的可能性，清理纠偏装置的锈蚀等，保证纠偏装置灵活、无卡阻，确保动作正确，减少滤布跑偏现象。

(3)将下料管由水平布置方式改为倾斜布置，使滤液排放更畅通，从而减少管道堵塞的可能性，消除液位高报警频繁的缺陷。

(4)拆除原有橡胶裙边，改为两侧加装光滑挡板，消除了裙边撕裂、脱落的可能。

(5)更换密封性能高的真空盒及真空盒升降装置，更换摩擦密封带。消除真空盒密封水外漏过多且不均匀的缺陷，提高抽真空效果，保障石膏品质。

根据技术改造方案逐项进行改造，消除真空皮带脱水机安装投运以来存在的系统设备隐患，保证其稳定运行。要使真空皮带脱水机稳定运行，需要检修人员精心维护，运行人员精心检查、精心操作、精心调整;真空泵正常运行密封水体积流量不低于10m3/h，真空罐压力维持在－30～－60 kPa，滤饼厚度为20～30mm;在真空皮带脱水机停运时，一定要把滤布表面残留的石膏清洗干净，保持滤布表面清洁。

4 结论

通过分析可知，要确保石膏质量合格必须做好以下工作:对废水系统及时检查消缺，加大和保持废水的正常排放;严密监视皮带机运行参数，控制皮带机真空度在－30～60 kPa;定期检查清理石膏旋流器，保证浆液的浓缩及颗粒分离效果;加强在线检测仪表的维护，减小CRT显示与实际值的偏差;加强对运行参数的监测分析，及时分析造成石膏品质差的具体原因;严格控制石灰石粉质量，确保细度和

CaCO3质量分数在规定范围之内;保证电除尘系统高效运行。

［1］周至祥，段建中，薛建明．湿法烟气脱硫工艺技术全程控制指导手册［M］．北京:中国电力出版社，2009．

［2］郭浩杰．FGD运行调整与石膏品质研究［J］．华电技术，2010，32(2):78 －80．