濕法脫硫石膏含水率高原因分析及處理

2018-06-11 03:42:18白路鎮

浙江電力 2018年5期

白路鎮

（浙江浙能嘉華發電有限公司，浙江嘉興 314201）

0 引言

某發電廠三期機組采用石灰石—石膏濕法脫硫技術，脫硫系統自投運后石膏餅含水率經常偏高，導致石膏含水率高的原因較復雜，除了真空皮帶機自身因素外，更深層次的因素主要有吸收塔漿液氯離子含量、石膏漿液亞硫酸鈣晶體含量、石膏結晶情況、石膏旋流站分離效果和濕電回水的影響等。以下通過研究分析找到影響石膏脫水問題的癥結，采取針對性措施解決問題。

1 石膏生成原理

石灰石—石膏濕法脫硫技術中，石灰石漿液通過供漿系統補充到吸收塔內部，確保吸收塔內漿液pH值保持在最佳范圍。吸收塔內漿液在吸收塔再循環泵作用下，通過噴淋層霧化并覆蓋整個吸收塔截面。煙氣在通過吸收塔的過程中與霧化后的漿液形成逆流洗滌，脫除煙氣中的SO2，SO3，HCl，HF等，達到凈化煙氣的效果。吸收塔漿液中形成的CaSO3在氧化風作用下形成CaSO4，并結晶成為石膏晶體。吸收塔內漿液密度達到1 110~1 130 kg/m3以上時進行外排，通過石膏旋流器、真空皮帶機兩級脫水后形成石膏餅。在濕法煙氣脫硫中，整個化學反應主要分為吸收、中和、氧化、結晶4個過程。

2 石膏含水率分析

2.1 石膏含水率測定

針對石膏脫水效果不理想的問題，為了更精確地分析石膏含水情況，設置了測定含水率的實驗方法：將石膏研磨成粉狀，放置于表面皿中。測得石膏粉及表面皿重量，記為w1；將放置石膏的表面皿在40~50℃烘干至恒重，并一起稱重，記為w2；表面皿重量記為w3。計算石膏的含水率為（w1-w2）/（w1-w3）。為了保證試驗結果的準確性，每個樣品均分成3份，分別測試含水率，并取平均值作為最后檢測結果。對8號爐真空皮帶機尾部石膏進行取樣試驗，得出如表1所示的試驗數據。

由表1可知，8號爐石膏含水率約為14%，超過不大于10%的石膏含水率要求。

表1 8號機石膏含水率測定結果

2.2 石膏漿液中氯離子對石膏含水率的影響

濕法脫硫系統中氯離子主要來自煙氣、石灰石漿液及工藝水，在脫硫系統中多數以氯化鈣、氯化鎂等氯鹽形式存在。相關研究表明，氯離子對石膏結晶影響較大，氯離子含量少的石膏（浸濾處理）在水化時會先溶解，然后漸漸生長出針狀晶體。而氯離子含量多的石膏（未經浸濾處理）則沒有針狀晶體產生[1]。針狀晶體透水性強，有利于石膏餅的脫水。氯離子含量增加，石膏脫水越來越困難，當氯離子含量達到一定數值時石膏的含水量將不再增加，氯離子與溶液中的鈣離子結合生成穩定的氯化鈣晶體，把一部分水留在石膏晶體內部，造成石膏含水量上升，同時氯離子還會留在石膏晶粒間，和漿液中少量鈣離子形成氯化鈣，氯化鈣晶體含量在一定范圍內與石膏含水率成正比增長的關系。

為了進一步證明石膏漿液氯離子對石膏脫水的影響程度，針對該發電廠8號機組，在石膏漿液外排密度、旋流子進口壓力、濾餅沖洗水、亞硫酸鈣含量、濕電回水等因素相近的情況下，在真空皮帶機B卸料口取樣并進行數據統計，如表2所示。

表2 8號爐石膏漿液不同氯離子含量下石膏含水率統計

表2的統計數據表明，石膏漿液氯離子含量對石膏含水率影響大，氯離子含量越高石膏脫水越難，含水率越高。當氯離子濃度高于12 000 mg/L時，在其他參數正常情況下，逐步出現石膏含水率偏高的情況。

2.3 石膏漿液外排密度對含水率影響

石膏漿液外排密度直接影響漿液中各成分的含量和石膏晶體的結晶情況，進而對石膏脫水效果產生影響。該發電廠三期脫硫系統采用吸收塔漿液直接排至石膏脫水系統的方式，未設置石膏漿液箱對吸收塔排出的石膏漿液進行中間存儲。在這一過程中，石膏晶體在排出吸收塔后沒有時間進一步結晶，吸收塔外排密度對后期晶體結晶情況影響較大。為了進一步確認石膏外排密度對石膏含水率的影響，對8號爐在同一天內不同石膏漿液外排密度下石膏含水情況進行了統計，如表3所示。

表3 8號爐石膏漿液不同外排密度下的石膏含水情況統計

表3的統計結果表明，在石膏漿液氯離子含量、旋流子進口壓力、亞硫酸鈣含量等相近的情況下，石膏含水率隨石膏漿液外排密度變化明顯，外排密度越高石膏含水率越低。

2.4 石膏旋流器分離效果對石膏含水率影響

石膏旋流器是石膏漿液的一級脫水設備。旋流器溢流部分含固量在5%左右，顆粒度較小，主要是沒有完全反應的吸收劑、顆粒較小的石膏晶粒等，需要返回吸收塔繼續參加反應。旋流器底流含固量可以達到40%~50%，主要為顆粒度較大的石膏結晶，該部分漿液進入真空皮帶機進行二級脫水，形成石膏餅。旋流器依靠離心力實現漿液的濃縮和分級，旋流器入口壓力直接影響真空皮帶機的脫水效果。在同一時間點，石膏漿液外排密度、亞硫酸鈣含量、氯離子含量、濕電回水等因素不變，只改變旋流器進口壓力的情況下，對石膏含水率進行了統計，如表4所示。

表4數據表明，在旋流器規定的0.2~0.3 MPa，壓力越高石膏脫水效果越好，且效果明顯。

表4 8號爐不同旋流器進口壓力情況下石膏含水情況統計

2.5 超低排放濕電回水對石膏脫水效果影響

濕電回水內含有大量微小顆粒，考慮石膏晶粒間夾雜著大量的微小顆粒可能對石膏脫水造成影響。分別在濕電回水至吸收塔和不回吸收塔工況下，對8號爐石膏進行取樣，如表5所示。

表5 8號爐濕電回水對石膏脫水效果影響統計

表5的統計數據表明，濕電回水對石膏脫水效果影響有限，可以忽略。

2.6 亞硫酸鈣含量對石膏脫水的影響

亞硫酸鈣晶體為針狀晶體，由于其粘性較大，亞硫酸鈣晶體顆粒較小，亞硫酸鈣含量偏高會使真空皮帶機濾布不易沖洗干凈，進而堵塞濾布。濾布堵塞是石膏含水率高較為常見的原因，往往出現石膏含水率、真空皮帶機真空度同時明顯偏高的問題。亞硫酸鈣含量偏高還會引起石灰石利用率低，吸收塔結垢嚴重等情況。亞硫酸鈣濃度主要影響因素為煤種硫分、吸收塔內反應漿液pH值、氧化風效果等。因此，除了不可控因素外，脫硫系統運行時必須嚴格控制吸收塔內反應漿液pH值，確保氧化風管全部投運，保證氧化風增濕水量，減緩吸收塔內部氧化風管在氣液交界面處結垢堵塞。但是系統運行過程中往往會出現氧化風管堵塞的情況，因此在機組檢修期間要做好吸收塔內部氧化風管的清理工作，吸收塔內部氧化風管抱箍、焊縫等的檢查及修復工作，以確保氧化風系統投運率。根據上述檢測數據，石膏漿液亞硫酸鈣含量幾次取樣均遠低于穩定運行時要求的0.5%，此處不作進一步分析。