石灰石—湿法烟气脱硫石膏脱水困难因素分析及解决办法

李立(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头 014010)



石灰石
—湿法烟气脱硫石膏脱水困难因素分析及解决办法

李立
(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头 014010)

【摘 要】针对火电厂湿法脱硫系统,结合实例,对可能造成石膏脱水困难的常见因素进行了分析。结果表明,石膏脱水系统运行情况的优劣直接影响石膏脱水效果,且原烟气SO2浓度和飞灰含量,脱硫系统反应条件,吸收塔系统运行状况,废水处理系统设备的运行状况,石灰石浆液品质等均影响石膏脱水效果。

【关键词】湿法烟气脱硫 SO2吸收塔系统 石膏脱水

【Abstract】Wet flue gas desulfurization system for thermal power plants, with examples, may cause the gypsum dewatering analysis of common factors were difficult.Results showed that gypsum dewatering system will directly affect the gypsum dewatering and original content in fly ash and flue gas SO2concentrations, desulfurization reaction conditions, the absorber system health, wastewater treatment systems and equipment operating conditions, quality of limestone slurry effect of gypsum dewatering effect.

【Keywords】Wet flue gas desulphurization;SO2;The absorber system;The gypsum dewatering;Limestone slurry

石膏脱水系统包括石膏旋流器、真空皮带脱水机和真空泵等关键设备。吸收塔底部的石膏浆液通过石膏排出泵,泵入石膏旋流器。旋流器具有双重作用:即石膏浆液预脱水和石膏晶体分级。进入水力旋流器的石膏悬浮切向流动产生离心运动,细小的微粒从旋流器的中心向上流动形成溢流,石膏旋流器中重的固体微粒被抛向旋流器壁,并向下流动,形成含固浓度为50%的底流。石膏旋流器的底流经石膏浆液分配器进入二级脱水系统。真空皮带脱水机将经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上。石膏含水率是衡量石膏品质的一个重要指标,但是实际运行中石膏脱水处理较为困难。因此,本文将从整个石灰石—湿法烟气脱硫系统中对造成石膏脱水困难的常见因素进行分析,并结合工厂实例提出处理建议。

1 脱水困难因素分析

1.1 SO2浓度超标

当吸收塔入口SO2浓度增大较大时,特别当SO2浓度超过设计值,氧化风量也是无法改变,不仅吸收剂不足以吸收过量SO2,而鼓入吸收塔的氧化空气量并未随之增加所以氧化风机提供的氧化空气里也不能充分将浆液中的亚硫酸钙氧化成硫酸钙,造成浆液中亚硫酸钙含量较高,这样不仅使石膏品质变差,会造成石膏结晶困难,并将导致石膏脱水困难。

1.2 入口含尘量偏高,导致吸收塔浆液“中毒”

入口含尘量偏高可以直接导致吸收塔浆液“中毒”。这是因为粉尘在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触,降低了石灰石中钙离子的溶解速率,同时,烟气中不断溶出的重金属离子会抑制Ca2＋与HSO3－反应。此外,烟尘中的AI3＋会与液相中的F-反应生成对石灰石有包裹作用的氟化铝络合物,使脱硫效率降低。同时粉尘粒径要远小于石膏粒径,所以较细颗粒的粉尘会堵塞滤布,导致石膏脱水困难。如果烟尘含量测量仪表不准,最直接的方法可以取样沉淀,如果沉淀的固体物质中上部的黑色灰状物质超过总量的1/3(正常的应在1/4以下),就说明入口的烟尘含量太大了。

1.3 浆液PH值

浆液PH值高利于SO2的吸收,却不利于CaCO3的溶解,反之浆液PH值高利于CaCO3的溶解,却不利于SO2的吸收。实际运行中PH值控制在4.8-5.6之间,PH值过高将导致残余的过量石灰石进入吸收塔浆液中,而PH值过低将生成较多的亚硫酸盐。因此,PH值过高或过低均造成石膏品质的下降,并影响石膏的脱水效果。

1.4 吸收塔液位

吸收塔液位一般控制在7—8米,正常为7.5米。适当提高吸收塔液位,为晶体的生长提供足够的空间,石膏结晶同时也需要一定时间,如果浆液在塔内停留时间过短,则生成的石膏颗粒粒径过小,不利于石膏的分离,同时也不利于脱水;如果结晶时间过长,则生成不利于脱水的块状或棱柱状石膏晶体。

1.5 氧化空气量

正常情况下需要将亚硫酸钙强制氧化成硫酸钙,当吸收塔入口SO2增大时,很容易发生氧化不充分的现象。当氧化空气里下降时,浆液中的亚硫酸钙浓度增大,将拟制CaCO3的溶解,转化成石膏量也相对减少,同时由于CaCO3的粒径较小浆液又拟制CaCO3的溶解,从而造成脱水困难,通过石膏颜色可以发现石膏变白。这时从吸收塔取石膏浆液样,石膏浆液成灰白色,沉淀速度较慢。

1.6 脱硫反应体系中的杂质主要来源于烟气中的飞灰和石灰石中的杂质,造成的影响主要有

(1)当吸收塔内浆液氯离子浓度越低时,石膏的脱水性能越好,但随着氯离子浓度的增大,石膏含水率也不断升高,主要原因为:大量氯离子的存在会影响石膏结晶过程,使得石膏晶体发生变化,不利于脱水;氯离子与钙离子结合成稳定的带有结晶水的氯化钙,把一定量的水留在了石膏晶体内部,造成石膏含水率上升;氯化钙留在石膏晶体之间,堵塞了通道,使石膏脱水变得困难。(2)石膏浆液杂质中存在的大量的铁离子和铝离子,易与氯离子形成为胶体化合物,胶体浓度越大粘度越大。氯化铁也是制备胶体铁的主要原料,这些粘性大、粒径小的胶体存在于石膏中,会影响石膏的脱水性能。

1.7 真空皮带机异常

石膏脱水系统包括石膏旋流器、真空皮带脱水机和真空泵等关键设备。吸收塔底部的石膏浆液通过石膏排出泵,泵入石膏旋流器。旋流器具有双重作用:即石膏浆液预脱水和石膏晶体分级。进入水力旋流器的石膏悬浮切向流动产生离心运动,细小的微粒从旋流器的中心向上流动形成溢流,石膏旋流器中重的固体微粒被抛向旋流器壁,并向下流动,形成含固浓度为50%的底流。真空皮带脱水机将经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上。脱水机的真空度能够反应出石膏脱水效果的好坏,真空皮带机的真空度与石膏含水率有直接关系,皮带机真空度升高,则抽取真空时压力增加,反应出石膏含水率增大。抽取真空时压力增加:一是脱水设备运行异常,如冲洗水压力低或滤布的原因都会使皮带机脱水效果变差;二是石膏浆液本身的原因,如浆液中石膏晶体过小或浆液中的杂质含量增加等引起滤布的堵塞,使浆液中的水不容易从滤布孔隙中分离出来。

2 脱水困难解决方法

2.1 积极协调燃料配煤,降低燃煤硫分

通过生产调度管理系统,将之前几天脱硫入口硫含量数据汇报给生产调度,及时调整电厂供配煤,确保烟气含硫量在设计值内运行。因此如果烟气中的含硫量过大,最直接的办法还是以采购合格含硫量的燃煤为根本。

2.2 对除尘全面检查,确保高压柜及布袋除尘设备投入

需要加强对除尘器的全面检查,分别查看各个高压柜的二次电流是否在合适的范围内。在此提一点,如果发现高压柜全部在投,且电压正常,但效果还是较差时,就要对现在常用的顶部电磁振打进行检查,振打好坏,频率如何都是关键。再一个是灰斗振打,要保证定时振打,确保下灰顺畅。

2.3 严密监督石灰石质量

大部分厂是采用外购石灰石粉,对此确保车车化验,制定严格的考核管理。如果石灰石粉不合格,明显表现是加大供浆量后PH值也达不到规定值,停止供浆后PH值也下降的很缓慢。石灰石粉的指标控制是250目过筛,纯度不小于90%,CaO含量不小于50%。

2.4 加强对石膏旋流器的监控及维修

对于石膏旋流器的操作并不多,最直接的方法就是通过石膏排出泵出口或石膏旋流器旋流子阀门来调整压力。日常维护要加强检查石膏排出泵出口压力,旋流器底流口液体流出的状态,当喷出的为雾状时效果为最佳,接近直流时效果已经变差,此时可以考虑更换喷嘴。也可以通过测量旋流器出口浓度,当旋流后达不到40-50%的分离效果就要考虑更换旋流器或旋流子。

2.5 保持真空皮带机的最佳工作状态

皮带机的问题也就是通过关注真空度的高低、石膏含水率及石膏分离效果关来确定脱水运行状况的好坏,当锅炉投油燃烧,油脂进入吸收塔内与浆液混合也会影响脱水效果,也就是锅炉要尽可能减少投油燃烧时间。另外真空泵的运行状态、冲洗水压力、皮带转速等都会影响脱水效果。

2.6 提高浆液氧化程度

正常运行时氧化风机要注意出口压力的变化,并定期切换氧化风机运行,当发现出口压力增大时(吸收塔液位、浓度正常),估计氧化风管已经结垢严重,在吸收塔大检修时要对氧化风机及氧化风管进行清垢处理。

2.7 其他措施

某厂就曾发生过密度计故障后,没有及时进行脱水,导致塔内石灰石粉含量逐渐升高,导致脱水困难。所以保持仪表准确程度是脱硫运行的关键,运行人员要加强对运行参数监测仪器的检查,定期进行保养维护,发现异常时应及时查找原因解决。保持吸收塔浆液PH值在5.0—5.5之间,防止吸收塔浆液PH值过高或过低。PH值过低浆液呈酸性不能吸收SO2使脱硫效率降低同时对塔内设备腐蚀较大,PH值过高导致浆液中的石灰石量增多,多以PH值过高或过低都不利于运行稳定。另外,加强废水系统的投运效率,使吸收塔内浆液重金属离子含量及吸收塔内CL-含量在20000ppm以下不超标。

3 结语

(1)加强对除尘器出口、脱硫入口粉尘含量的监控,使进入脱硫系统的粉尘含量越低越好。(2)对吸收塔内浆液的PH值、密度、吸收塔液位、氧化风量等参数进行实时监控,确保脱硫反应在正常的条件下进行。(3)加强对石膏浆液品质及脱硫石灰石品质的监管。(4)保证废水处理系统的正常投运,坚持定期排放废水,减少吸收塔内杂质的含量。