1 050 MW機組石膏含水率高的原因分析及處理

諶麗，吳春潮

(1.中國能源建設集團華北電力試驗研究院有限公司，天津 300162； 2.新疆生產建設兵團紅星發電有限公司，新疆 哈密 839000)

0 引言

石膏脫水系統是石灰石-濕法煙氣脫硫系統的重要部分。石膏脫水過程為：石灰石漿液從吸收塔頂部淋下，與鍋爐排出的煙氣充分接觸(逆流方式)并發生反應，煙氣中的SO2等被吸收，煙氣得以充分凈化；吸收SO2后的漿液反應生成CaSO3，CaSO3經氧化后生成CaSO4，進而轉化成石膏(CaSO4·2H2O)漿液，經過石膏旋流器進行初級分離濃縮；濃縮后的底流漿液經過真空皮帶機的給料和配料系統均勻地分布在濾布表面，形成濾餅；與真空盒相通的真空凹槽提供壓差推動力，在上下壓差的推動下，濾餅中的水分通過濾布流經真空盒并最終收集在濾液池中，而固體顆粒則被截留，在皮帶機的尾部形成石膏。石膏含水率最佳值為10%左右，但不能超過15%。

1 事件概況

某新建2×1 050 MW電廠#1機組試運行期間，0A真空皮帶脫水機調試完畢，0B真空皮帶脫水機安裝過程中，脫硫石膏含水率遠遠大于10%，初步化驗在20%以上，石膏無法正常銷售。稀石膏嚴重污染地面和石膏庫，給電廠帶來了很大的經濟損失并危害環境，因此，必須對石膏含水率高的原因進行分析并提出解決措施，以改善當前的不良狀況。

2 原因分析

導致石膏含水率高的因素較多，包括石灰石粉品質不達標、吸收塔漿液品質較差、真空泵出力不足、真空皮帶機真空泄漏、旋流器旋流效果差等。該電廠針對上述原因進行了分析和排查。

2.1 石灰石粉品質

根據化驗報告，2016年3月、4月各批次原料石灰石粉的以下4項要求全部合格：水分≤0.5%；粒徑，90%通過325目篩；w(CaO)≥51%；w(CaCO3)≥90%。但w(MgO)<1.5%，略超標。3月共計來車32批次，22批次合格，10批次略超標；4月共計來車11批次，6批次合格，5批次略超標。因MgO適當超標可以增加化學反應的活性，對提高脫硫效率有一定幫助，因此認為石灰石粉品質基本合格，對石膏含水率無不良影響。

2.2 真空系統

該電廠0A真空皮帶脫水系統從2016年3月20日投產以來，在每次啟動石膏脫水系統約1.5 min的時間內(石膏漿液剛鋪滿皮帶)，真空度可以達到-31 kPa左右，同時石膏的含水率也在14%左右，但隨著時間的推移，真空度逐漸降至-24～-21 kPa，石膏含水量逐漸增大且表現出拉稀狀態。

針對石膏含水率高、真空度偏低的現象，對0A真空皮帶脫水機進行了檢查和調整。

(1)皮帶正常無跑偏，不影響真空度。

(2)調整濾布擋邊與皮帶水槽之間的距離、濾布擋邊與皮帶之間的間隙，真空度無變化。

(3)對真空盒進行檢查并且調整，真空度無變化。

(4)增加真空室的密封水量，真空度無變化。

(5)將真空盒可能出現泄漏的地方都填滿密封膠，真空度無變化。

(6)根據廠家提供的測試報告，真空泵的設計出力在-70 kPa 以上，因此，可以排除真空泵的因素。

(7)檢查石膏表層，石膏表層產生一些裂紋，有吸氣現象，使真空度下降。

表2 堵板加裝前、后石膏脫水系統參數對比

經過排查得出，石膏表層產生裂紋是導致真空度偏低的主要原因，但石膏表層出現裂紋的原因還未找到，仍需繼續分析與查找。

2.3 石膏漿液旋流器旋流分析

該電廠石膏漿液旋流器進口壓力設計值為160 kPa，底流含固量設計值為50%，溢流含固量設計值為5%。在石膏脫水系統運行時，對不同進口壓力下的底流、溢流含固量進行化驗分析，其結果見表1。

表1不同進口壓力下的底流、溢流含固量%

項目壓力/kPa140160180210石膏漿液底流含固量42.3040.3741.6841.72石膏漿液溢流含固量15.3615.4515.4115.39

由表1可以看出：隨著石膏漿液旋流器進口壓力的增加，旋流器的底流含固量變化不是很明顯，基本能夠正常運行，但未達到設計要求，溢流含固量高于設計值，因此，石膏漿液旋流器分離效果有待加強。后更換小一號的沉砂嘴后，旋流強度加大，石膏旋流器底流、溢流含固量基本接近設計值。但石膏含水量大問題仍未得到解決，還需繼續查找原因[1]。

2.4 吸收塔漿液品質的分析

吸收塔漿液pH值控制范圍一般為5.00～5.80，但絕大多數電廠從減少石灰石消耗和增強石膏晶種生產的角度出發，一般都將pH值控制在5.20～5.40[2]。

經多次取樣化驗，吸收塔漿液pH值為5.98～6.49，而就地pH計的顯示值為5.20～5.40。由于就地pH計顯示數據偏低，造成運行人員的誤判，不斷向塔內補充新鮮漿液來維持吸收塔的pH值，而造成塔內的實際pH值上升。大量的CaCO3補充到塔內，而石膏晶種CaSO4·2H2O越來越少，影響真空脫水的效率。通過調整，將脫硫吸收塔內pH值控制在5.20～5.40，石膏含水率略下降。

因此，脫硫吸收塔內漿液pH值變化對石膏含水率高有一定影響。

3 解決措施

3.1 臨時措施

由于機組正在試運行，0B真空皮帶脫水機部分部件未到，預計3個月后安裝完成，故0A真空皮帶脫水機必須堅持運行。此時石膏脫水時的情況為：在真空皮帶進料口至石膏濾餅沖洗水之間的石膏幾乎沒有裂紋，只是在石膏濾餅沖洗后的石膏才有裂紋且漏氣量逐漸增加(如圖1所示)，最終導致真空度始終達不到運行值。

圖1 沖洗后的石膏濾餅產生裂紋

抽真空總管共設計有7段抽真空支管，根據石膏真空脫水系統運行情況，將抽真空總管的末3段支管加堵板隔離，增大前4段抽氣量，減少后3段的抽氣量，減少石膏表面裂紋的產生。

采取上述措施后，啟動石膏脫水系統，真空度有了明顯的改善，同時石膏的含水量也明顯降低，石膏的品質得到較大改善。2017-04-27 T 10:50 —19:20，0A石膏脫水系統真空度始終穩定在-37 kPa左右，真空泵電機的電流穩定在11.40 A左右，數據對比見表2。

3.2 正式措施

(1)0B真空皮帶脫水機投運后，復查0A真空皮帶脫水機各安裝數據，發現0A真空皮帶脫水機上表面水平度最大偏差達1.5%，經調整后，0A真空皮帶脫水機上表面水平度最大處偏差僅為2.0‰。

(2)定期檢驗吸收塔漿液的pH計，確保準確。

(3)維持吸收塔漿液pH值在5.2的較低值運行，盡可能讓晶種成長、長大，使體積達到脫水系統的最低要求。

(4)委托有資質的機構，定期對吸收塔的石膏漿液進行化驗，保證晶種大小處于正常范圍內。

經采取上述措施后，石膏含水率≤13%。

4 結論

經過對石灰石粉品質、吸收塔漿液品質、真空泵出力、真空皮帶機真空度、旋流器旋流底流含固量等可能導致石膏含水率高的因素進行逐一排查，抓住石膏表面存在較多裂紋、真空皮帶脫水機真空度低這一關鍵問題，通過分析、排查及試驗，查出石膏含水率高的主要原因是真空皮帶脫水機安裝精度不高，石膏產生裂紋，導致真空度降低，次要原因是吸收塔漿液的pH值偏高，石膏晶種少。通過采取相應措施，很好地解決了石膏含水率高的問題。