湿法脱硫真空皮带机脱水效果影响因素浅析

湿法脱硫真空皮带机脱水效果影响因素研究于宝建摘要：真空皮带机脱水过程的基本原理及其在石灰石/石膏湿法脱硫中的应用情况，以石膏含水率为对象研究了石膏脱水效果的影响因素及影响规律。石膏浆液物科本身的物理特性，如石膏中所含杂质、石膏的粒度分布、石膏中氯离子含量等对石膏含水率的影响规律。真空皮带机的运行参数、运行故障、烟气脱硫工艺条件等对石膏含水率的影响。根据上述研究结果，从工艺及没备运行角度探讨如何确保石膏含水率，为石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中石膏脱水系统的优化稳定运行提供参考依据。关键词：石灰石/石膏湿法脱硫石膏含水率真空皮带机脱水1引言石灰石/石膏湿法脱硫工艺目前在我国燃煤机组烟气脱硫中已得到广泛应用，该工艺的副产物石膏，因具有经济效益而倍受关注,但石膏含水率超标的原因及如何解决，运行中这个问题一直没有解决。2真空皮带机脱水过程基本原理及应用石灰石/石膏湿法脱硫工艺是以石灰石溶解后制成的碱性溶液作为吸收剂对烟气中含有的酸性气体污染物(主要是二氧化硫)进行吸收处理的一种工艺。该工艺以其可靠、去除率高、烟气适用范围广、副产品石膏可作为商品等优点获得了广泛应用。真空皮带机脱水过程实质上属于过滤过程。将需要分离的液体（或气体）混合物置于具有细微孔道过滤介质的一侧，在压差推动力作用下，流体通过过滤介质的细孔道流到介质的另一侧，流体中的固体颗粒则被截留，从而实现液体与固体颗粒的分离。目前国内投入运行的石灰石/石膏湿法脱硫工艺主要由浆液制备系统、工艺水系统、吸收塔、烟气系统、石膏脱水和废水处理系统等组成。其中石膏脱水系统采用真空皮带脱水机对浆液进行浓缩。石膏浆液由真空皮带机的给料和配料系统均匀地分布在滤布表面，形成滤饼。与真空箱相通的真空凹槽提供压差推动力，在真空压差推动力的作用下，石膏浆中的液体透过滤布进入真空槽并进一步收集，随着皮带运行，石膏滤饼中的含水率逐渐下降，最终在皮带机的落料端形成副产品――石膏。2.1真空皮带机脱水过程基本原理真空皮带机脱水过程实质上属于过滤过程。将需要分离的液体(或气体)混台物置于具有细微孔道过滤介质的一侧，在压差推动力作用下，流体通过过滤介质的细孔道流到介质的另一侧，流体中的固体颗粒则被截留，从而实现液体与固体颗粒的分离。2.2真空皮带机脱水的应用目前国内投入运行的石灰石/石膏湿法脱硫工艺主要由浆液制备系统、工艺水系统、吸收塔、烟气系统、石膏脱水和废水处理系统等组成。其中石膏脱水系统采用真空皮带脱水机对浆液进行浓缩。石膏浆液由真空皮带机的给料和配料系统均匀地分布在滤布表面，形成滤饼，与真空箱相通的真空凹槽提供压差推动力，在真空压差推动力的作用下，石膏浆液中的液体透过滤布进入真空槽并进一步收集，随着皮带运行，石膏滤饼中的含水率逐渐下降。最终在皮带机的落料端形成副产品一石膏。3评价真空皮带机脱水效果的主要参数真空皮带机脱水效果的好坏直接关系到石膏副产品的质量。送入真空皮带机处理的物料通常是经过初级浓缩后的石膏浆液，其主要成分为CaSO4•2H2O，此外还含有少量的CaSOa3·1/2H20、CaC03和飞灰杂质等。其含固量约为50％，经过真空皮带机脱水处理后，石膏含水率降至l3％以下。因此石膏含水率通常可作为评价真空皮带机运行效果的一个主要参数。4影响石膏含水率的因素石膏产品的含水率受多种因素的影响。石膏浆液物料本身的物理特性和真空皮带机的运行都会对石膏含水率产生较大影响。4．1石膏浆液物料的物理特性石膏浆液物料的物理特性决定了其脱水性能的好坏。对多个已投运装置运行情况的研究表明，影响石灰石／石膏湿法脱硫工艺石膏浆液脱水性能的主要物理特性。包括：石膏颗粒的大小、石膏浆液中所含杂质的多少、石膏浆液中氯离子含量等，这些都是在湿法脱硫工艺运行中应掌握的重要因素。4.1.1石膏中所舍杂质石膏中的杂质主要有两个来源：一是烟气中的飞灰，来自煤燃烧后的残余物；另一个是石灰石中的杂质。这些杂质不参与吸收反应。通过废水排放到系统之外，而石膏中这些杂质的含量增加时，石膏的脱水性能将下降。表l是对某电厂真空皮带机运行情况考察得到的数据。表1不同杂质含量下的石膏含水率项目1234Caso4﹒2H2O62.07061.19088.27089.680CaSO3﹒1/2H2O0.0530.0770.0580.138CaCO31.9870.7702.8273.116其他杂质35.89037.9608.8457.066石膏含水量18.71023.6707.3607.860从表l的运行数据可看出，当石膏中杂质含量增加时，石膏的脱水性能显著下降，严重影响副产物石膏作为商品的质量，对运行企业的经济效益产生负面影响。因此，在石灰石／石膏湿法烟气脱硫运行中，必须将石膏中杂质的含量控制在一定范围。4.1.2石膏粒度分布石膏粒度分布情况主要受工艺条件的影响。对某电厂烟气脱硫装置的运行检测表明，石膏脱水率与石膏粒度分布有很大关系。图l列出了石膏含水率在合格(9．03％，曲线A)和严重超标(18．7l％，曲线B)时的石膏浆液粒度分布情况。图1不同含水率时石膏粒度分布曲线比较从图l中不同含水率下石膏粒度分布曲线可看出：A石膏浆液中59.7％的石膏粒径在20um以上，B石膏浆液只有l7.5％的石膏粒径在20um以上；A石膏浆液的平均粒径(d50≈l2um)大于B的平均粒径(d50≈27um)，而A石膏浆液的脱水性能远好于B，因此,石膏粒径越大,其脱水性能越好。4.1.3氯离子含量石膏浆液中氯离子主要有两个来源:来自烟气中的HC1和工艺水，其含量的多少对石膏脱水效果也有重要影响。表2为某电厂在不同氯离子含量下石膏含水率的统计结果(未投入冲洗)。序号质量密度/g﹒cm-3氯离子/mg﹒L-1PH值石膏含水量/%11.110146405.114.221.099149585.216.531.09254925.49.2841.09321465.27.2951.09621545.28.47由表2数据可看出，当氯离子含量过高时，石膏含水率产生不利影响，使石膏脱水性能急剧下降。4.2真空皮带机的运行4.2.1滤饼厚度在石膏浆液成分及粒度分布一定,皮带机真空度一定的情况下，位于滤布上的滤饼厚度对石膏脱水效果有显著影响。在石膏浆液给料量恒定的情况下，皮带机的转速降低时，滤饼厚度增加。相反，皮带机的转速升高时，滤饼厚度降低。图2为两家典型皮带机厂家生产的皮带机的运行特性。图2不同皮带机石膏含水率随厚度的变化情况从图2中可以发现，随着滤饼厚度的降低，石膏含水率经历了一个逐渐降低然后又升高的过程，即相对于最低的含水率，石膏滤饼厚度有一个最佳值。因此，要获得最好的脱水效果，即得到最低的含水率，应将滤饼厚度控制在某一范围内(试验表明该范围为20-25mm)。过大或过小的厚度都会使含水率上升，影响石膏的脱水效果。4.2.2设备运行故障导致的真空损失设备运行故障可导致真空度下降，进而导致石膏含水率升高。其原因有：(1)真空箱密封水失控；(2)滤布破损；(3)真空泵运行故障；(4)皮带机运行轨迹不平；(5)真空系统泄露；(6)真空箱和皮带之间有缝隙；(7)摩擦带有损坏等。4.3影响石膏脱水性能的工艺因素石灰石/石膏湿法脱硫工艺条件直接决定了石膏的物理特性,问接地对石膏的脱水性能产生影响。石膏结晶过程控制的好坏直接关系到晶体的大小、形状，反应进行的程度直接关系到石膏的成分。影响石膏脱水性能的主要工艺条件有：吸收塔浆池的停留时间、原烟气中飞灰含量、吸收塔浆液的搅拌强度和氧化空气的供应量等。4.3.1吸收塔浆池停留时间吸收塔浆池停留时间的长短影响吸收塔中石膏的结晶效果。石膏的结晶需要一定的时间，过短的停留时间将造成石膏颗粒细小，在进一步的脱水工艺中造成滤饼细密不易脱水，副产品石膏含水率增大。4.3.2烟气中飞灰含量当烟气中飞灰含量过高时，将会对石灰石的溶解性产生负面影响。经电除尘处理后的烟气中的飞灰，其颗粒度很小，进入浆液系统后，覆盖在石灰石颗粒的表面，对石灰石的溶解产生屏蔽作用，不但会使石膏浆液中含有过多细小的石灰石颗粒，而且还会使浆液pH值下降，对石膏结晶造成不利影响，导致石膏的脱水性能下降。4.3.3浆液的扰动强度浆液的扰动强度，对石膏结晶也有影响。扰动泵喷嘴射流强度不足或喷嘴阻塞时，石膏结晶体可能形成片状、针状等，脱水时易形成毡体，使石膏的脱水性能下降。4.3.4氧化空气量氧化空气量不足会导致石膏的氧化过程反应不完全，使浆液中存在过多的CaSO3·1／2H20，从而影响石膏的品质并导致石膏脱水性能下降，因此必须提供足够量的氧化空气。4.4影响石膏含水率的其它因素滤布也是影响石膏含水率的一个重要因素，滤布材料、结构、孔隙大小都对石膏含水率产生影响，再有就是石膏旋流站的漩流子老化现象损坏现象，我厂的旋流子就发生过此类现象，内壁大面积龟裂较严重，入口处的涡形渐开线型喷射嘴矩形的进料管口大部分损坏，高磨损区域的所有旋流器部件均已破坏。为了找出损坏原因，后来跟踪运行情况发现。设计的8各旋流子正常运行时要开启5个旋流子运行。泵启动时出口管道压力瞬间较大，突然进入到旋流子内的浆液将旋流子充起膨胀，聚亚氨酯材料制作的旋流子强度不够，不足以承受较大膨胀，再加上运行时较高浆液温度的影响。两种物理现象反复作用，导致了漩流子内壁的龟裂破坏。从而使旋流子底流浓度远远小于1400kg/m3。当更换新的旋流子后，调整运行方式后石膏含水量未见明显好转。由此排除了旋流站工作不正常的因素。再有就是石灰石纯度的影响，我们又对塔内石膏浆液进行了周期性采样化验，化验结果显示亚硫酸盐成分高于正常值的一半，而亚硫酸钙脱水很差。对石灰石成分化验，石灰石纯度只有70％，（设计90％），其中粘土和其他杂质过多，抑制石膏晶体生长和氧化。通过研究决定改进石灰石品质，具体要求为石灰石纯度大于90％，90％通过325目筛或250目筛粒度。改善了石灰石品质，运行中吸收液的pH值由（4-5）改变为（4.5-5.5）区间内，并且出石膏的密度由原来的（1105-1110）kg/m3改变为（1110－1120）kg/m3经过上述调整真空皮带机脱水后石膏品质恢复正常。5结论真空皮带脱水机在石灰石／石膏湿法脱硫系统中主要用于浓缩石膏浆液，生产副产品石膏。对不同厂家生产的真空皮带机的运行情况的研究表明：(1)副产品石膏的含水率主要受石膏的物理特性和皮带机运行操作的影响。(2)石膏结晶效果越好、粒径越大、氯离子含量越低、飞灰等杂质含量越低，越有利于石膏脱水，即有利于提高副产品石膏的品质。(3)在实际脱硫系统运行中，综合考虑上述因素的影响，可从如下几方面调整最佳的运行参数以获得较好的石膏品质：a．保证足够的浆池停留时间；降低进入系统的烟气中飞灰的含量，控制系统中的飞灰含量；c．保证浆池有足够的搅拌强度和均匀的搅拌效果；d．保证足够的氧化空气余度；e．降低系统的氯离子摄入量，控制系统中的氯离子含量；f.控制滤饼厚度运行在最佳范围内；g．定期检查设备运行情况及时发现故障并消除。[参考文献]：[1]国华沧东发电有限责任公司一期2X600MW机组脱硫设备检修工艺规程[2]国华沧东发电有限责任公司一期2X600MW除灰脱硫运行规程