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石膏脱水质量差的原因分析
一.技术背景
我厂脱硫系统采用湿法脱硫技术,即石灰石-石膏湿法脱硫工艺。脱硫装置采用一炉一塔,吸收塔采用喷淋塔空塔,10号脱硫烟气系统采用烟气换热(GGH)系统,烟气系统11号脱硫烟气系统采用热风加热的形式提高净烟气温度。脱硫副产物——石膏脱水后含水率不超过10%,石膏含量大于90%(干基)。脱硫效率不低于90%,脱硫装置利用率在95%以上。
二、过程中存在的问题
脱硫系统运行过程中,吸收塔内用石灰石浆液洗涤烟气,生成半水亚硫酸钙,半水亚硫酸钙以小颗粒形式转移到浆液中,被空气强制氧化生成二水硫酸钙(CaSO4 2H2O)晶体。用石膏排出泵将吸收塔内的浆液泵出,送入石膏旋流器进行浓缩和颗粒分级,稀浆液溢流至滤液箱;浓缩的底流浆料被送到真空带式输送机进行石膏脱水。脱水石膏的含水量一般控制在10%(质量含量)以下才能达标。如果石膏含水率过高,不仅会影响脱硫系统和设备的正常运行,还会对石膏的储存、运输和后期处理造成一定的困难,因此须加以控制。
近期由于脱硫系统运行中的各种原因,脱硫运行中石膏含水量较高,表现为脱水时石膏排放口不结块、不下滑,变得浑浊,甚至下部发粘,上部流淌。真空带式输送机不能正常有效地工作。这种现象长期得不到改善。严重时脱硫装置运行正常,脱硫效率超标,直接影响脱硫投入率和现场环境卫生。
三、原因分析
这种脱水物质的物理性质是粘性的,分析原因一般如下:
1.入口处的含尘量很高。
由于冬季采暖期机组负荷大,燃煤灰分高,以及静电除尘器的运行条件,脱硫系统入口含尘量高。原烟气中的飞灰进入吸收塔浆液,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+的溶出率。同时,飞灰中不断溶解的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等会控制Ca2+与HSO3 -的反应,从而“封存”吸收剂的活性。一般要求吸收塔入口处的烟尘含量不超过200mg/m3。如果超过200 mg/m3,就容易出现这种现象。我厂脱硫系统入口烟气含尘量的设计值< < 200mg/m3,实际运行中远远超出该值。
2、吸收塔浆液"中毒"
现在因为静电除尘器效率不太好,吸收塔变成了吸尘器,吸收塔里的浆液发黑起泡。脱水时,石膏中有一层黑色物质。在这种条件下坚持跑步是可想而知的。吸收塔浆液容易中毒。吸收塔浆液“中毒”后,需要很长时间纠正,才能改善。在此期间会浪费大量石灰石,排出大量泥浆,增加运行成本。
3、石灰石质量变化。
石灰石质量是影响脱硫操作的重要因素,其中碳酸钙含量和成品细度是关键。杂质的增加或减少都会恶化浆料的质量,细度越细,反应效果越好。有可能当碳酸钙含量和成品细度变化较大时,其反应活性下降,有可能出现供浆过量。此时塔内浆液中CaCO3含量会增加,石灰石颗粒容易粘在一起,导致脱水困难。另外,如果石灰石原料中夹带有粘土、泥沙等杂质,这些杂质会不稳定,在一定程度上也会造成脱水困难。
4.煤燃烧中硫含量突然增加,氧化空气不足。
当吸收塔入口SO2浓度大幅度增加,但吹入吸收塔的氧化空气量不增加时,特别是当SO2浓度超过设计值时,氧化空气量不能改变。由于氧化不足严重,会使石膏结晶困难,增加脱水难度。煤的硫含量增加,容易氧化不充分。当氧化速率降低时,浆液中可溶性亚硫酸盐的浓度增加,会导致CaCO3的溶解,石膏的纯度也会降低,其中CaCO3会增加。由于CaCO3的粒径较小,容易吸附在真空带式输送机的滤布上,导致脱水困难。
5.异常真空带式输送机
真空带式输送机是石膏二次脱水的重要设备,脱水效果与浆液的性质和滤布的清洁度有很大关系。汽液分离器的仪表直观地反映了带式输送机的真空度。真空皮带机的真空度随着石膏含水率的变化呈规律性变化,皮带机真空度的增加反映了过滤水通过滤布时压降的增加,反映了石膏含水率的增加。增加的原因:一是脱水设备工作不正常,如滤布冲洗不干净或滤布使用周期过长,会使带式输送机脱水效果变差,脱水不畅;二是石膏浆料本身性质的变化,如浆料中石膏小晶体增多或浆料中杂质含量增加,造成滤布过滤通道堵塞,使浆料中的水不易从滤布的孔隙中分离出来。为了达到一定的固液分离效果,须提高真空度。