脫硫石膏含水量大的原因分析

孫普春，尹民權

(華電國際鄒縣發電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫(FGD)系統的特點是就地強制氧化和生產商業質量的石膏副產品，目前采用這種工藝的系統占已裝濕法FGD裝置總容量的90%，在歐洲和日本，脫硫石膏幾乎得到100%的利用。目前，華電國際鄒縣發電廠(以下簡稱鄒縣電廠)個別時段會出現石膏含水量較大的情況，影響石膏銷售。脫硫石膏質量的高低和質量的穩定性直接影響石膏銷售價格，石膏副產品質量是FGD裝置一項重要的設計保證值，是FGD裝置運行控制的重要參數之一。

1 系統概況

鄒縣電廠4×335MW，2×600MW，2×1000MW機組的煙氣脫硫工程，均采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝。一期和二期、三期和四期工程各用1套石膏脫水系統，石膏脫水系統分為兩級。一期和二期石膏脫水系統的特點是將吸收塔漿液輸送到石膏旋流站后，濃縮到底流濃度為50%～60%的漿液自流到真空皮帶脫水機。三期和四期石膏脫水系統的特點是將吸收塔漿液輸送到石膏旋流站后自流到緩沖箱，再通過石膏緩沖泵輸送到真空皮帶脫水機。運行中時常出現石膏含水量大的主要原因:一是漿液本身原因導致石膏含水量過高，二是由于脫水設備原因導致石膏含水量過高，脫水設備主要有石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮帶脫水機及真空泵等。

2 石膏生成原理

在脫硫吸收塔內加入石灰石漿液，將pH值控制在一定范圍內，石灰石漿液通過循環泵在塔內形成循環噴淋，它與進入吸收塔內的煙氣充分接觸生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣與氧化風機送出的氧化空氣進一步反應生成硫酸鈣并結晶生成二水石膏。總化學反應方程式為

3 脫硫石膏含水量大的原因分析及應對措施

3．1 脫硫系統化驗數據

由表1可以看出，脫硫系統化學分析的重點是吸收塔漿液、石膏和石灰石粉。鄒縣電廠石膏品質的控制指標主要包括CaCO3質量分數、CaSO3·1/2H2O質量分數、水分、氯離子等雜質的質量濃度等。

3．2 石膏中CaCO3質量分數過高的原因及調整措施

3．2．1 運行中吸收塔pH值的控制

鄒縣電廠實際運行情況表明，吸收塔pH值一般控制在5．0～5．4。供漿系統能自動運行時投入自動，以避免pH值大幅波動，自動沖洗pH計，定期標定和校驗pH計，確保pH計測值準確。

3．2．2 保證較高的石灰石活性

石灰石研磨細度對石灰石的反應活性影響很大，石灰石顆粒越細，其表面積越大，越易充分溶解、充分反應，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。所以，必須確保石灰石粉細度和CaCO3質量分數在90%以上。及時檢查、調整電除塵系統運行參數，使電除塵系統達到最佳除塵效果，鄒縣電廠實際運行中入口粉塵質量濃度為80mg/m3左右。

3．3 石膏中CaSO3·1/2H2O質量分數過高的原因及調整措施

亞硫酸鈣得不到充分氧化的主要原因為氧化空氣流量不夠，運行中主要通過氧化風機的電流和出口風壓來判斷風機的運行狀況，出口風壓正常控制在50 kPa左右。

表1 脫硫系統化學分析報告

3．4 石膏中Cl－等雜質質量濃度過高的原因及調整措施

石膏漿液中的雜質主要來自脫硫進口煙氣和工藝水的攜帶，另外，石灰石純度不高也給脫硫吸收塔漿液帶入一部分雜質。在實際運行中，嚴格控制進口煙氣粉塵的質量分數以保證煙氣帶入雜質量較少，廢水排放及時并保證足夠的排放量，基本可以將石膏漿液中的雜質穩定控制在一定范圍內。作為雜質中比較有代表的監督指標，Cl－的質量濃度應控制在5000mg/L以下。

3．5 運行中石膏含水量過高的原因及應對措施

3．5．1 漿液本身原因導致石膏含水量過高

若石膏漿液中CaCO3，CaSO3及其他一些雜質含量過高，會導致石膏脫水困難，最后生成的石膏含水量就比較大。當漿液pH值和固體物濃度一定時，漿液固體物中CaCO3與CaSO4·2H2O有一定的質量比，此時生產出來的石膏純度相對穩定。當漿液質量濃度下降時，石膏副產品中的CaCO3質量分數將增大，脫水較難，相反，提高漿液固體物質量濃度，則有利于提高石膏副產品的質量，但質量濃度過高會對脫硫效率產生負面影響，而保持漿液質量濃度穩定有助于穩定石膏副產品的質量。正常情況下，鄒縣電廠石膏漿液的質量濃度應控制在1 080～1120 kg/m3，既可保證石膏質量又能兼顧脫硫效率。3．5．2 石膏旋流器方面原因導致石膏含水量過高

一級脫水系統的主要設備為石膏旋流器，運行中使用旋流子閥門全開，備用旋流子閥門關閉。在設備正常運行時，應時常檢查壓力表的穩定性、溢流及底流流量大小、排料狀態并定時檢測溢流、底流濃度。旋流子正常工作壓力為0．15～0．30MPa。旋流器容易發生的故障為旋流器壓力波動、堵塞，發現問題后對底流參數和溢流參數進行分析判斷，同時應檢查旋流器部件磨損情況并采取對應措施。

(1)給料壓力波動。壓力波動通常是石膏排出泵給料不足或泵內進入雜物堵塞造成的，運行很長時間后壓力下降是由旋流子磨損造成的。若是由旋流器引起的壓力波動，可以通過關閉一兩個旋流子來調整;若是由石膏排出泵堵塞或磨損引起的壓力波動，則需檢修石膏排出泵。

(2)旋流器堵塞。檢查所有運行中的旋流子溢流和底流排料是否通暢:若旋流子溢流和底流的流量減少或底流斷流，則表明旋流子發生堵塞;若溢流、底流流量均減小，則可能是旋流子進料口堵塞，此時應關閉堵塞旋流子的進料閥門，將其拆下，清除堵塞物;若底流流量減小或斷流，則是底流口堵塞，此時可將法蘭拆下，清除底流口中雜物。

(3)底流參數分析。經常觀察旋流子底流排料狀態并定期檢測底流濃度及細度，底流濃度波動或底流夾細均應及時調整。旋流子在正常工作狀態下，底流排料應呈傘狀，如底流濃度過大則底流呈柱狀或呈斷續塊狀排出。底流濃度大可能是由給料漿液濃度大或底流口過小造成的，可以先在進料處補加適量的水，若底流濃度仍大，則需更換較大的底流口。若底流呈傘狀排出，但底流濃度小于生產要求濃度，則可能是進料濃度低造成的，此時應提高進料濃度。若底流夾細的原因是底流口徑過大、溢流管直徑過小、壓力過高或過低等，可以先調整好壓力，再更換一個較小規格的底流口，逐步調試到正常生產狀態。

(4)溢流參數分析。定時檢測溢流濃度及細度。溢流濃度增大或溢流跑粗可能與給料濃度增大和底流口堵塞有關。發現溢流跑粗，可以先檢測底流口是否堵塞，再檢測進料濃度并根據具體情況調整。

(5)旋流器維護。應經常檢查旋流子各部件的磨損情況，任何一種部件的厚度減少50%，必須將其換掉。旋流子最易磨損的部位是底流口，若發現底流夾細，則應檢測底流口是否磨損，若磨損應更換底流口。

3．5．3 二級脫水真空皮帶機運行效果不好引起石膏含水量過高

脫硫系統投運初期，鄒縣電廠三期、四期真空皮帶脫水機頻繁跳閘、變頻器故障、濾布撕裂、液位高報警、裙邊脫落、真空盒漏水過多、石膏脫水不暢等缺陷，造成皮帶脫水機經常處于檢修狀態，嚴重影響脫硫系統的正常運行。針對真空皮帶脫水機運行過程中頻繁發生的缺陷，鄒縣電廠與生產廠家共同制訂了技術改造方案。

(1)改變膠帶的支撐方式。用均勻布置的托輥取代現有的皮帶支撐平臺，降低了皮帶摩擦力，確保減速機運轉良好。

(2)更換糾偏裝置的機械開關安裝方式及機械糾偏開關，阻斷機械開關接觸水的可能性，清理糾偏裝置的銹蝕等，保證糾偏裝置靈活、無卡阻，確保動作正確，減少濾布跑偏現象。

(3)將下料管由水平布置方式改為傾斜布置，使濾液排放更暢通，從而減少管道堵塞的可能性，消除液位高報警頻繁的缺陷。

(4)拆除原有橡膠裙邊，改為兩側加裝光滑擋板，消除了裙邊撕裂、脫落的可能。

(5)更換密封性能高的真空盒及真空盒升降裝置，更換摩擦密封帶。消除真空盒密封水外漏過多且不均勻的缺陷，提高抽真空效果，保障石膏品質。

根據技術改造方案逐項進行改造，消除真空皮帶脫水機安裝投運以來存在的系統設備隱患，保證其穩定運行。要使真空皮帶脫水機穩定運行，需要檢修人員精心維護，運行人員精心檢查、精心操作、精心調整;真空泵正常運行密封水體積流量不低于10m3/h，真空罐壓力維持在－30～－60 kPa，濾餅厚度為20～30mm;在真空皮帶脫水機停運時，一定要把濾布表面殘留的石膏清洗干凈，保持濾布表面清潔。

4 結論

通過分析可知，要確保石膏質量合格必須做好以下工作:對廢水系統及時檢查消缺，加大和保持廢水的正常排放;嚴密監視皮帶機運行參數，控制皮帶機真空度在－30～60 kPa;定期檢查清理石膏旋流器，保證漿液的濃縮及顆粒分離效果;加強在線檢測儀表的維護，減小CRT顯示與實際值的偏差;加強對運行參數的監測分析，及時分析造成石膏品質差的具體原因;嚴格控制石灰石粉質量，確保細度和

CaCO3質量分數在規定范圍之內;保證電除塵系統高效運行。

［1］周至祥，段建中，薛建明．濕法煙氣脫硫工藝技術全程控制指導手冊［M］．北京:中國電力出版社，2009．

［2］郭浩杰．FGD運行調整與石膏品質研究［J］．華電技術，2010，32(2):78 －80．