脱硫运行中石膏脱水困难的原因分析及解决办法

脱硫运行中石膏脱水困难的原因分析及解决办法•摘要：对石灰石/石膏湿法烟气脱硫运行中石膏脱水困难的原因进行了分析，通过试验和运行实际经验针对性找出解决问题的方法，使脱硫运行中石膏浆液得到改善，脱水效果明显提高。•关键词：脱硫；石膏；脱水困难；解决方法•引言火力发电机组脱硫采用湿法脱硫技术即石灰石—石膏湿式脱硫工艺，其特点是吸收塔采用单回路喷淋塔，脱硫装置采用一炉一塔；烟气系统不采用烟气换热（GGH）系统；石灰石制浆系统采用石灰石经湿式球磨机磨制加滤液稀释的制浆方式；脱硫副产品-石膏脱水后含湿量不大于10%，石膏含量大于90%（干基）。脱硫效率不小于95%，脱硫装置的可利用率为95%，每台真空皮带脱水机处理能力为25t/h。•在此工艺过程中，石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行逆流洗涤，生成半水亚硫酸钙并以小颗粒状转移到浆液中，利用空气将其强制氧化生成二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）结晶。用石膏排出泵将吸收塔内的浆液抽出，送往石膏旋流器，进行浓缩及颗粒分级，稀的浆液溢流至滤液箱；浓缩的底流浆液送往真空皮带机进行石膏脱水。脱水后的石膏含水率一般控制在10%（质量含量）以下为达标。若石膏水分过高，不仅影响脱硫系统和设备的正常运行，而且对石膏的储存、运输及后加工等都会造成一定的困难（如图片1），因此，应对其加以控制。图片1：石膏含水率大时，运输十分困难•机组脱硫系统在运行中由于其它参数的急剧变化，多次出现石膏含水率偏高，造成真空皮带机无法正常有效工作。这种现象很长时间无法改善，严重时脱硫装置被迫停运，直接影响脱硫投入率。这种情况出现后最直接的方法是通过专业化验室的分析测量来找出问题的根本，但目前化验室还未建立，这样只能凭运行的实际经验来解决问题，下面就脱硫运行中出现石膏含水率偏高的问题原因和简单解决办法进行一下交流。1原因分析•脱硫运行中出现石膏含水量大，表现在脱机时石膏下料口不结块、不滑落，成稀泥状，甚至出现下部粘稠、上部成流水状。这种脱水下的物质物理性质成粘性，分析原因一般有以下几种情况：•1.1入口含尘量偏高，导致吸收塔浆液“中毒”•1.2石灰石品质发生变化•1.3燃煤含硫量突然增大•1.4石膏旋流器出现异常•1.5真空皮带机异常•1.6氧化空气量不足•1.7其他原因1.1入口含尘量偏高，导致吸收塔浆液“中毒”•原烟气中的飞灰进入吸收塔浆液中在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触，降低了石灰石中Ca2＋的溶解速率，同时飞灰中不断溶出的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等离子会抑制Ca2＋与HSO3－的反应，“封闭”了吸收剂的活性。一般要求吸收塔入口的烟尘含量不能超过200mg/m3，如果超过200mg/m3以上就容易出现这种现象。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（如图片2）。图片2：左侧为浆液含灰量大沉淀的取样照片右侧为正常浆液取样沉淀后的照片•现在由于电除尘器效率不是很好，吸收塔变成了吸尘器，吸收塔浆液发黑，起泡，脱水时在石膏表明有一层黑色物质（如图片3），在这种状况下再坚持运行可想而知。吸收塔浆液极易“中毒”。一旦发生“中毒”现象，就需要将浆液全部排出置换新鲜的浆液，造成很大的浪费，并影响脱硫系统的正常投入。吸收塔浆液“中毒”后，需要半月时间纠正才能彻底改善，在此期间会浪费大量石灰石，排放大量浆液，提高了运行成本。图片3：含灰量大时，皮带脱水时的状况1.2石灰石品质发生变化•石灰石的品质是影响脱硫运行的一个重要因素，其中碳酸钙含量及成品的细度是关键，杂质增多或含量下降都会使浆液品质恶化，细度越细反应效果就越好。这就可能出现当碳酸钙含量及成品的细度发生较大变化时，其反应活性降低，极可能发生供浆过量，此时塔内浆液中含CaCO3量增大，由石灰石颗粒易粘结在一起，导致造成脱水困难现象的发生。另外如果石灰石原料中夹带黏土、泥沙等杂质，这些杂质状态不稳定，也会在一定程度上造成脱水困难的现象发生。1.3燃煤含硫量突然增大•当吸收塔入口SO2浓度增大较大，而鼓入吸收塔的氧化空气量并未随之增加，特别当SO2浓度超过设计值，氧化风量也是无法改变，由于严重氧化不足，会造成石膏结晶困难，增加脱水的难度。1.4石膏旋流器出现异常•判断旋流器工作是否正常，可以采取检查及测量的方法。测量的方法十分简单，分别取进石膏旋流器进口、出口的浆液，沉淀30分钟，对比一下含固量的差别，如果入口的含固量为出口的40-60%说明旋流子运行正常，如果高于60%以上就要检查更换旋流子了。•可想而知，如果进入真空皮带机的石膏浆液过稀，负压析出的水量过大。脱水过程中形成不了真空，从而脱水效果也就变差。1.5真空皮带机异常•真空皮带机是石膏二次脱水的重要设备，脱水效果与浆液的性质、滤布的清洁程度有较大的关系。汽液分离器的表计直观地反映了皮带机的真空，真空皮带机的真空与石膏含水率呈有规律的变化，皮带机真空升高，反映出滤水通过滤布时的压降增加，反应出石膏含水率增大。其增加的原因，一是脱水设备运行不正常，如滤布冲洗不干净或滤布使用周期过长都会使皮带机脱水效果变差，脱水不畅；二是石膏浆液本身性质的变化，如浆液中小颗粒石膏晶体增多或浆液中的杂质含量增加等引起滤布过滤通道的堵塞，使浆液中的水不容易从滤布孔隙分离出来。若要达到一定的固液分离效果，必须使真空升高。1.6氧化空气量不足•当燃煤硫分增大时，极易发生氧化不充分的现象。氧化率下降时，浆液中的可溶性亚硫酸盐浓度增大，将拟制CaCO3的溶解，石膏纯度也将下降，其中的CaCO3将增大，由于CaCO3的粒径较小，容易吸附到真空皮带机的滤布上，从而造成脱水困难。这时若从吸收塔取样可以发现，浆液成灰白色，沉淀速度较慢，正常石膏浆液完全沉淀时间越20分钟，此时需要1小时左右。1.7其他原因•除了上述原因外，还有运行参数控制方面。浆液密度过低，仪表失真造成判断误差，PH值控制不稳定，吸收塔内CL-含量过高等等原因。2解决问题的对应方法•2.1对电除尘全面检查，确保高压柜投入，控制原烟气粉尘浓度。•2.2严密监督石灰石质量。•2.3降低燃煤含硫量大的问题，积极协调燃料配煤。•2.4加强对旋流站的监控及维修。•2.5保持真空皮带机的最佳工作状态。•2.6提高浆液氧化程度。•2.7控制吸收塔浆液密度在合理范围内。•2.8定期向吸收塔内投加消石灰，改善吸收塔浆液品质。•2.9其他措施。2.1对电除尘全面检查，确保高压柜投入•需要对加强对电除尘的全面检查，分别查看各个高压柜的二次电流是否在合适的范围内，控制原烟气粉尘浓度低于200mg/m3，最好控制在100mg/m3以内。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。防止出现电除尘内的二次扬尘。2.2严密监督石灰石质量•我厂是采用外购石灰石进行磨制，对此制定严格的管理制定，确保车车化验，严格考核。日常积极与供货厂家沟通，让厂家清楚脱硫生产过程，明白脱硫的重要性及严肃性，加强前期管理，让供货厂家明白只有脱硫稳定运行才能正常消耗石灰石，才能给厂家带来利润。通过我们的各项工作之后，目前质量非常稳定。•如果磨制的石灰石浆液细度超过一定范围，表面积减少，反应速率降低，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。最可能的原因是石灰石粒径增大。简单的一个判断方法，是通过化验石灰石浆液颗粒度和密度进行分析石灰石浆液的细度。2.3降低燃煤含硫量大的问题，积极协调燃料配煤•建议通过厂内管理系统，将先一日脱硫入口含硫量的数据通报给燃料搀配部门，及时指导其配煤工作，确保按脱硫运行中的烟气含硫量在设计值之内。•如果烟气中的含硫量过大，可以采取提高细度的办法或采购消石灰暂时维持脱硫运行。但长时间还是以降低采购合格含硫量的燃煤为根本。2.4加强对旋流站的监控及维修•对于石膏旋流站的操作并不多，除了调整压力以外并没有太多手段。日常要加强检查底流口液体流出的状态，根据经验判断，当沉砂嘴喷出的为雾状时效果为最佳，接近直流时效果已经变差（如图片4），此时可以考虑更换沉砂嘴。也可以测量一下，旋流后达不到40-50%的脱水效果就要考虑更换旋流器了。再者就是停运后增加冲洗时间，防止浆液在旋流子中沉淀结垢。图片4：左侧为正常状态，右侧为沉砂嘴更换前的状态2.5保持真空皮带机的最佳工作状态•皮带机的问题一个就是关注滤布的状况，当被油污染后也会影响脱水效果，也就是锅炉投油时尽量退出脱硫运行。另外保持稳定的滤布冲洗水压力，调整合理的皮带转速，发现真空异常时及时清理真空罐中的杂物等等。•皮带机的问题另一个就是皮带、滤布跑偏。出现皮带、滤布跑偏问题，联系检修进行调整。问题解决后，若一段时间内未出现再次跑偏现象，建议运行人员不要对真空皮带脱水机的频率、滤布冲洗水、密封水等参数进行调整，因为工况一旦改变，很有可能是皮带机出现皮带、滤布跑偏问题。2.6提高浆液氧化程度•若发现氧化风机电流升高，估计氧化风管结垢已经结垢严重，在吸收塔检修的过程中要对氧化风管进行清垢处理。•启动备用氧化风机，增加氧化风量。•减少石灰石供浆量及石膏浆液的排出量，加大浆液在吸收塔内的停留时间。同时降低PH的控制要求，一般保持在4.5-5.0即可。2.7控制吸收塔浆液密度在合理范围内•控制吸收塔浆液密度在合理范围内也是一个方面，我们就曾发生过密度计故障后，脱水时间过长，浆液密度过低的情况，过度脱水会造成石膏晶种的丧失，结晶缓慢的情况。同时也出现过吸收塔浆液密度过高而导致浆液恶化的情况。•所以要控制吸收塔浆液密度在1120-1210kg/m3之间，最佳状态为密度在1120-11601120-1210kg/m3之间。2.8定期向吸收塔内投加消石灰，改善浆液品质•在吸收塔浆液恶化初期，可以通过投加消石灰将品质改善。•因为消石灰是强碱，反应活性比石灰石强很多，而且抗干扰性很强，不会因粉尘浓度过高、氯离子浓度过高等原因而影响其反应。•投加消石灰时若原烟气含硫量高，注意氧化风量是否充足，以免造成亚硫酸钙过多而影响石膏脱水。2.9其他措施•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的监测分析，发现不正常时应查找原因，及时调整，防止多参数发生变化，给问题的处理造成困难。•保持PH值在5.2—5.8之间，防止过高或过低。过低可能造成脱硫效率的降低、腐蚀性加强，过高浆液中未反应的石灰石量增多，两种情况都不利于运行稳定。•另外，加强废水排放，控制吸收塔内CL-含量在20000ppm以下不超标。3快速恢复正常的技巧•如果吸收塔石膏浆液脱水出现异常情况，如何尽快改善脱水效果问题，保证合格的石膏品质是运行的关键。通过咨询相关权威专家，大多都是全部置换浆液，但这种方法时间长影响大，达不到立竿见影的效果。往往脱硫系统又不能长期停运，加之脱硫相关检查较多，不可能长时间去纠正。通过摸索我们在实际运行中发现一个解决问题的简单办法，只需停运系统8个小时左右或者不需停运就能解决的办法，以供大家参考：•首先，将脱水困难的塔连续脱水或向事故浆液箱倒浆，降低吸收塔液位至大约6m左右，将吸收塔的浆液密度降至1100kg/m3以下，对氧化风管进行一次彻底冲洗，时间大约15分钟，同时申请减小烟气量，减少供浆量，保持合理的燃煤硫分。视情况可利用地坑泵加入以前脱水效果好时的石膏，加入量大概在10-15吨左右，密度可以提高到1150-1200kg/m3左右。6-8小时后重新脱水，效果得到改善，状况得到纠正。•此种方法我们经过多次试验，近一年来出现过几次石膏脱水困难的问题，都在极短的时间内解决了。想想其中的原理：也就是不管什么原因将塔内的平衡破坏了，重新补充一次晶种恢复原来的环境，建立起塔内的平衡，问题也就解决了。具体的化学原理分析就不再叙述了。•这只是暂时的办法，要防患于未然，还要加强运行过程中的各个问题的控制。此种方法仅供参考，具体情况还有具