濕法脫硫石膏脫水系統設計差異及有關問題探討

山樂勝，石如君，陳一鳴

（山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250002）

0 引言

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝由于具備脫硫效率高、技術成熟可靠、系統利用率高、吸收劑價格低廉易得、副產品石膏可以綜合利用等特點，在火電廠煙氣脫硫中得到廣泛應用。近幾年來，環保主管部門對脫硫系統的可利用率考核力度越來越大，有的新建脫硫工程要求取消旁路煙道設計，這將導致一些不被重視的系統設計問題在今后的運行中暴露出來。

從目前國內應用的脫硫工程來看，以兩臺機組為一個單元，配兩座獨立的吸收塔系統為多，其中煙氣系統和吸收塔系統獨立，而制漿系統和石膏脫水系統等為公用。對于不同的脫硫公司來說，煙氣系統、吸收塔系統、制漿系統等工藝流程一般差異不大，差異最大的往往是石膏脫水系統，這在脫硫工程建設招標中經常遇到。石膏脫水系統的不同設計，對脫硫工程的投資費用、運行成本、系統可靠性和運行操作產生差異，這些差異在工程招標中往往不被招標方所重視。石膏脫水系統是石灰石—石膏濕法煙氣脫硫的最后一個環節，該系統的設計關系到漿液系統能否實現平衡運行、順利脫出石膏的關鍵，過于簡化的石膏脫水系統將會給以后的脫硫系統乃至機組安全運行帶來很大隱患。

1 石膏脫水系統

石膏脫硫系統一般分為兩級脫水：即旋流器一級脫水和真空皮帶脫水機二級脫水。石膏脫水系統設計的差異主要在于石膏漿液的排出及返回方式。

1.1 一級脫水配置石膏溢流箱

石膏脫水車間一般距吸收塔較遠，石膏旋流器溢流靠管道自流回吸收塔的設計方式不多見，現有的脫硫工程多設計石膏溢流箱。

當吸收塔漿液密度低于設定值時，石膏排出泵排出的漿液進入溢流箱或通過管道返回吸收塔；當吸收塔漿液密度高于設定值時，石膏排出泵排出的漿液進入石膏旋流器分離，底流進入真空皮帶脫水機，溢流自流到溢流箱。

石膏溢流箱有與吸收塔一對一設計，也有兩套脫硫系統公用一個溢流箱。一對一設計的溢流箱，兩座吸收塔內的漿液不串混，漿液品質互不影響，溢流泵按“一運一備”設計，這種設計雖然投資費用高、占地面積大，但吸收塔液位最易控制，系統運行可靠性最高。對于兩塔公用一個溢流箱時，溢流泵采用“兩運一備”比“一運一備”運行可靠，吸收塔液位也易控制，溢流泵采用“一運一備”時，由于1臺泵帶2條回流管道，管道上需要加設調節閥門或孔板，兩座吸收塔的液位控制難度大，運行可靠性降低。

運行時，石膏溢流箱還能起到很好的吸收塔液位輔助調節作用：當石膏脫水系統運行異常，吸收塔液位高時，可適當提高溢流箱的運行液位，將石膏漿液從吸收塔轉移到溢流箱，這樣就不必頻繁向事故漿液箱倒漿液。平時運行溢流箱可保持較低液位運行，因為吸收塔經常發生高液位報警，吸收塔低液位處理起來比較容易。

1.2 一級脫水不配置石膏溢流箱

近幾年來，有些脫硫公司為降低工程造價，取消了石膏溢流箱設計，將石膏旋流器的溢流接入濾出液箱。

對于低硫煤的脫硫系統或中低硫煤無GGH的脫硫系統，當脫硫系統運行時吸收塔耗水量大于石灰石供漿補水和除霧器正常的沖洗水量時，制漿系統不采用濾出液制漿也能達到系統水平衡，可采用這種設計，但建議溢流箱與吸收塔采取一對一設計；對于高硫煤脫硫系統或中低硫煤有GGH的脫硫系統，為維持脫硫系統的水平衡，必須采用濾出液制漿時，這種情況將石膏溢流箱和濾出液箱合并設計在運行時就容易出現問題：因為石膏旋流器正常運行時溢流液含有5%左右的固體物，濾出液與旋流器溢流漿液混合后，輸送到制漿車間的管道漿液流速變化大，容易發生管道堵塞現象，同時也影響成品石灰石漿液的真實濃度。

1.3 濾出液箱的設計

濾出液箱主要用于收集皮帶脫水機的濾出液、濾布沖洗水、石膏沖洗水和皮帶密封水等。這部分水的含固量相對較低，可用于制漿或返回吸收塔重復利用。

石膏脫水系統一般按公用系統設置，真空皮帶脫水機的出力一般按設計工況下石膏產量的150%選擇，且不小于100%校核，當兩臺機組在設計工況75%負荷運行時，開啟一臺皮帶脫水機即能滿足兩套脫硫系統的石膏脫水要求。

基于以上設計原則，濾出液箱宜兩臺皮帶脫水機公用，即兩套皮帶脫水機公用一個濾出液箱，濾出液泵宜按“兩運一備”設計。若按與皮帶機一對一設計，每個濾出液箱的漿液也應滿足泵回兩座吸收塔的管路設計，這樣設計系統的備用率將大大提高。

吸收塔的氯離子最大設計濃度一般為20 g/L，因此濾出液的氯離子濃度也很高，具有很強的腐蝕性，濾出液用于濕磨制漿時，鋼球耗量增大。在水平衡能滿足要求的情況下，選擇工藝水制漿能降低濕磨制漿的鋼球耗量。

與溢流箱相同，濾出液箱平時運行也應采取較低液位，這樣當吸收塔發生高液位時，減少泵回吸收塔的漿液量，達到降低吸收塔液位的目的。

1.4 濾出液箱與脫水區域地坑合并

這種設計往往也不設計石膏溢流箱，濾出液箱與脫水區域地坑合二為一，地下布置，采用液下泵將漿液打回吸收塔，液下泵“兩運一備”或“一運一備”。采用這種設計方式，雖然能大大降低投資費用、場地面積和運行電耗，但運行控制難度加大，地坑的容積小，液位不易控制，返回兩座吸收塔的漿液量也不易均衡，當吸收塔液位發生高報警時，只能向事故漿液箱倒漿液，地坑容積小不具備緩沖能力，系統可靠性大大降低，因此不建議采取這種設計方式。

2 脫硫廢水的排口位置

從目前的脫硫工程來看，脫硫廢水排口一般有兩處：一是接自石膏一級旋流器溢流，溢流漿液的一部分進入廢水旋流站作進一步處理，從系統上看，這種設計的取口最為合理，諸如飛灰、沒有反應的惰性物質通過廢水旋流器溢流排入廢水處理系統，有利于石膏結晶或降低有害物質濃度，同量排廢水情況下，效果最好；二是接自濾出液，但由于濾出液中混入皮帶脫水機的密封水、濾布沖洗水、石膏沖洗水等“新鮮”水，這部分新加入系統的“新鮮水”當廢水一起排放了，導致廢水量排放量增大，同時飛灰和惰性物質不易通過廢水排出系統，這種設計效果差。

3 石膏排出泵、溢流泵和濾出液泵的選擇

石膏排出泵、溢流泵、濾出液泵宜選擇變頻。石膏旋流器入口壓力在設計范圍內旋流器才能達到設計分離效果，旋流器入口設計壓力一般在0.15 MP左右，采用工頻泵旋流器入口往往需要加裝節流孔板進行壓力調整。加裝的孔板有三個缺陷：一是加裝的孔板及孔板后的管道易磨損，孔板磨損后旋流器的入口壓力超過設計范圍，需要經常更換；二是當吸收塔內漿液密度變化時，旋流器入口壓力也隨著波動較大，不利于石膏的分離效果；三是不利于節能。

溢流泵和濾出液泵選擇變頻，可根據漿液箱或吸收塔液位進行變頻調節，運行操作簡便可靠，節能降耗。

4 結語

隨著環保標準的日益嚴格和脫硫工程運行監管力度的不斷加大，脫硫系統的可利用率應達到與機組同步，尤其是取消旁路設計的脫硫工程，因此，脫硫工程的系統的設計水平，設備質量和運行可靠性都需要進一步提升。

結合目前的脫硫工程運行現狀，針對兩臺機組濕法脫硫的石膏脫水系統設計提出以下建議：

（1）溢流箱不宜取消，宜與吸收塔一對一設計，也可兩套脫硫系統公用一個。當一對一設計時，返回泵應“一運一備”，返回泵采用變頻調節，兩個吸收塔內的漿液相對獨立互不影響，系統可靠性高，運行靈活易操作，溢流箱運行液位可保持低液位運行，當皮帶脫水機運行故障等原因導致吸收塔液位升高時，提高溢流箱運行液位可起到吸收塔液位輔助調節作用。

（2）濾出液箱宜兩套脫硫系統公用一個，濾出液泵采用“兩運一備”設計。

（3）對于低硫煤的脫硫系統或中硫煤不設計GGH的脫硫系統，根據水平衡計算，不采用濾出液制漿能滿足系統水平衡時，可將溢流箱與濾出液箱合二為一設計，但宜與吸收塔一對一設計，達到簡化系統，節約投資和降低運行費用的目的。

（4）溢流箱、濾出液箱及脫水車間地坑合并為一個地坑設計，雖然投資費用、占地面積及運行電耗最低，但運行難以操作，系統可靠性差，不建議采取該設計。

（5）石膏排出泵、溢流泵和濾出液泵建議設計為變頻調節，運行操作靈活，可靠性高，節能降耗。