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火电厂湿法烟气脱硫脱硫石膏脱水问题分析及改进措施

北极星大气网  来源:《科学技术创新》  作者:昌松  2020/2/20 10:42:03  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:湿法脱硫 脱硫系统 火电厂

北极星大气网讯:摘 要针对目前国内电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫中脱硫石膏脱水的常见问题,进行原因分析,并根据分析结果提出可行的改造措施,对提高脱硫石膏的质量有一定的参考价值。

关键字:湿法脱硫;脱水;脱硫石膏

1 脱硫石膏脱水现状

石灰石-石膏湿法脱硫采用石灰石(石灰)浆液作吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,经过一系列的化学反应后生成石膏。据统计,全国每年待处理的脱硫石膏达 1000 万吨以上。脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙,可以代替天然石膏生产不同用途的石膏制品。石膏含水率是衡量石膏品质的一个重要指标,其值的高低直接影响到脱硫石膏的实际应用价值,但石膏脱水处理较为困难。因石膏品质不合格,造成大量石膏不能进行综合利用,作为一般固体废物进行处置,给企业增加了大量的成本。

大唐 XX 电厂 3、4 号机组脱硫系统于 2006 年 12 月完成建设并通过环保验收。2014 年系统完成增容改造,两台机组分别增设一台预洗塔及两台浆液循环泵。在增容改造和超低改造期间,脱水系统未进行增容改造。石膏脱水系统主要设备有石膏旋流器、石膏浆液罐、石膏浆液排出泵以及真空皮带机(含真空泵), 石膏浆液旋流器浓缩效果差, 真空皮带脱石膏含水率高,石膏脱水异常,频繁出现含水率高,呈稀泥状现象, 脱硫系统水平衡无法维持。

2 石膏脱水异常分析

2.1 脱水机出力情况分析

物料平衡计算显示,增容改造和超低改造后,单台机组石膏产量为 29.4 t/h,2 台机组合计产量为 58.8t/h,前后两次改造,均未改造脱水机,维持原设计的单台出力 44 t/h,脱水机无法满足一运一备的设置需要。但是,脱硫系统通常在 80%负荷下运行,且入口含硫量在 2000mg/Nm3,低于设计值。所以按照目前运行工况,现有脱水机出力满足工艺需要。

2.2 石膏颗粒粒径问题分析

根据预洗塔浆液化验结果报告,可知石膏旋流器入口石膏颗粒粒径 D50 为 14.29μm,远低于 50%以上颗粒粒径>35μm的要求。石膏粒径受到浆液停留时间和含灰量等因素影响,其中前者是最大的影响因素。浆液停留时间一般要求在 15 小时以上,才能保证颗粒粒径>35μm。在进行工艺设计时,预洗塔和吸收塔的浆液停留时间均应为 15 小时,但实际运行时,预洗塔液位仅为 7.5m,通过计算可知,预洗塔浆池浆液停留时间约为 11 小时,与化验报告结果一致。运行时一旦调整到设计液位,预洗塔和吸收塔又容易出现浆液倒流或者液位控制困难,只能采用低液位运行措施。

2.3 石膏旋流器问题分析

石膏旋流器效果表现上是溢流、底流均大幅度偏离设计值,但根据预洗塔旋流器入口浆液的化验报告可知,原本含固量应在 15%左右的石膏浆液,实际含固量高达 27.5%(3 号预洗塔旋流器入口)。现有的石膏旋流器是基于 15%含固量设计的,无法满足现在实际运行工况的需要。因此,为达到预期旋流效果只有两种途径,一是采取措施,调整石膏浆液的含固量,以满足现有旋流器的选型要求;二是更换石膏旋流器,按照现有石膏浆液的成分情况对旋流器进行重新选型。

2.4 废水旋流器问题分析

同样从预洗塔旋流器入口浆液的化验报告的数据来看,碳酸钙(Ca CO3) 含量为 4.12%(3 号预洗塔) 和 5.70%(4 号预洗塔),含量偏高(正常控制在 3%以下,最大 5%),其结果一方面是加大了石灰石耗量,另一方面就是降低了石膏品质(石膏含量相对降低),但其含量并不影响石膏结晶颗粒大小。

2.5 氧化效果分析

从预洗塔旋流器入口浆液的化验报告的数据来看,亚硫酸钙(Ca SO3·1/2H2O)含量为 0.05%(3 号预洗塔)和 0.04%(4 号预洗塔),属于正常范围(正常范围一般在 0.4%以下,0.5%以下均属于可接受范围)。所以氧化效果没有问题。

2.6 碳酸钙含量情况分析

同样从预洗塔旋流器入口浆液的化验报告的数据来看,碳酸钙(Ca CO3) 含量为 4.12%(3 号预洗塔) 和 5.70%(4 号预洗塔),含量偏高(正常控制在 3%以下,最大 5%),其结果一方面是加大了石灰石耗量,另一方面就是降低了石膏品质(石膏含量相对降低),但其含量并不影响石膏结晶颗粒大小。

2.7 水平衡控制困难问题分析

串塔工艺系统是理想化的系统,即主要脱硫反应在一级塔,二级塔中去除少量 SO2及大部分粉尘,而二级塔产生的石膏则通过浆液流动,汇同一级塔产生的石膏一起,由一级塔统一打入脱水系统。系统中补充的工艺水,除了设备冷却水等进入外,最大的加入水来自于除雾器冲洗水。XX 项目也是采用的上述工艺思路,但实际上,由于水蒸发主要发生在一级塔(一级塔进出口温差大),而补水(除雾器冲洗水)最大量则发生在二级塔(二级塔进出口温差基本为 0,所以蒸发出的水量很小),所以二级塔更容易出现水平衡控制困难问题。工艺设计文件显示,吸收塔(即二级塔)设计液位比预洗塔(一级塔)仅仅高出 1.3m,而两塔之间相距直线距离约 18m,联通管道管径 DN500,根据伯努利方程,

计算得出,联通管道内石膏浆液的流速约为 5.1m/s,而吸收塔由于除雾器冲洗水量大(约 86m3/h),但蒸发量小(吸收塔进出口温差小),所以吸收塔液位无法通过联通管道快速调整好。同时,若吸收塔连续运行,其塔内浆液密度将随着水量的增加而持续降低,将会影响石膏结晶,导致石膏脱水困难。

3 整改方案

针对 XX 电厂脱硫系统存在的问题,可通过以下改造进行降低石膏含水率:

3.1 新增石膏倒浆泵

有效增加两塔间浆液的混合程度及速度,使两塔浆液在短时间内充分混合,将整个脱硫系统的水平衡维持于正常水平,可有效解决石膏结晶困难的问题。本次技改为每个机组预洗塔和吸收塔分别设置 1 台倒浆泵,两个机组共设置 4 台倒浆泵,倒浆泵为变频泵,流量为 300m3/h。其中吸收塔倒浆泵放置于吸收塔旁原扩容排浆泵间,预洗塔倒浆泵放置于预洗塔石膏排除泵间。

3.2 更换石膏旋流器

进入石膏旋流器的石膏浆液含固量偏高、颗粒粒径远低于正常值,现有石膏旋流器已不能满足要求,需要更换。目前现场共有 4 台石膏旋流器,其中,石膏旋流器 A/B 出力为 64.1m3/h,石膏旋流器 C/D 出力 130 m3/h。现更换石膏旋流器,并加大出力,更换后石膏旋流器 A/B 出力为 100m3/h,6 个旋流子,备用 1个旋流子;石膏旋流器 C/D 出力 150 m3/h,8 个旋流子,备用 1个旋流子。

3.3 更换滤布滤饼冲洗水泵

现共有 4 台滤布滤饼冲洗水泵,3 运 1 备,流量为 10.6m3/h。目前滤布滤饼冲洗喷嘴存在堵塞情况,致使滤布再生无法满足要求,进而导致石膏脱水异常,这是由冲洗水泵流量过低造成的,因此需要对滤布滤饼冲洗水泵进行更换,提高冲洗水流量,将原有四台滤布冲洗水泵全部更换为 25m3/h,每两台冲洗水泵对应一台皮带机,按照 1 运 1 备方式运行。现滤布滤饼冲洗水箱有效容积为 3m3,容积不能满足改造后要求,需要进行扩容改造,扩容后容积为 6m3。


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