火電廠濕法煙氣脫硫脫硫石膏脫水問題分析及改進措施
【天津純水設備http://www.50558.cn】針對目前國內電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中脫硫石膏脫水的常見問題，進行原因分析，并根據分析結果提出可行的改造措施，對提高脫硫石膏的質量有一定的參考價值。
關鍵字：濕法脫硫；脫水；脫硫石膏
1 脫硫石膏脫水現狀
石灰石－石膏濕法脫硫采用石灰石（石灰）漿液作吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫，經過一系列的化學反應后生成石膏。據統計，全國每年待處理的脫硫石膏達 1000 萬噸以上。脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣，可以代替天然石膏生產不同用途的石膏制品。石膏含水率是衡量石膏品質的一個重要指標，其值的高低直接影響到脫硫石膏的實際應用價值，但石膏脫水處理較為困難。因石膏品質不合格，造成大量石膏不能進行綜合利用，作為一般固體廢物進行處置，給企業增加了大量的成本。
大唐 XX 電廠 3、4 號機組脫硫系統于 2006 年 12 月完成建設并通過環保驗收。2014 年系統完成增容改造，兩臺機組分別增設一臺預洗塔及兩臺漿液循環泵。在增容改造和超低改造期間，脫水系統未進行增容改造。石膏脫水系統主要設備有石膏旋流器、石膏漿液罐、石膏漿液排出泵以及真空皮帶機（含真空泵）, 石膏漿液旋流器濃縮效果差, 真空皮帶脫石膏含水率高，石膏脫水異常，頻繁出現含水率高，呈稀泥狀現象, 脫硫系統水平衡無法維持。
2 石膏脫水異常分析
2.1 脫水機出力情況分析
物料平衡計算顯示，增容改造和超低改造后，單臺機組石膏產量為 29.4 t/h，2 臺機組合計產量為 58.8t/h，前后兩次改造，均未改造脫水機天津純水設備，維持原設計的單臺出力 44 t/h，脫水機無法滿足一運一備的設置需要。但是，脫硫系統通常在 80%負荷下運行，且入口含硫量在 2000mg/Nm3，低于設計值。所以按照目前運行工況，現有脫水機出力滿足工藝需要。
2.2 石膏顆粒粒徑問題分析
根據預洗塔漿液化驗結果報告，可知石膏旋流器入口石膏顆粒粒徑 D50 為 14.29μm，遠低于 50%以上顆粒粒徑＞35μm的要求。石膏粒徑受到漿液停留時間和含灰量等因素影響，其中前者是最大的影響因素。漿液停留時間一般要求在 15 小時以上，才能保證顆粒粒徑＞35μm。在進行工藝設計時，預洗塔和吸收塔的漿液停留時間均應為 15 小時，但實際運行時，預洗塔液位僅為 7.5m，通過計算可知，預洗塔漿池漿液停留時間約為 11 小時，與化驗報告結果一致。運行時一旦調整到設計液位，預洗塔和吸收塔又容易出現漿液倒流或者液位控制困難，只能采用低液位運行措施。
2.3 石膏旋流器問題分析
石膏旋流器效果表現上是溢流、底流均大幅度偏離設計值，但根據預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告可知，原本含固量應在 15%左右的石膏漿液，實際含固量高達 27.5%（3 號預洗塔旋流器入口）。現有的石膏旋流器是基于 15%含固量設計的，無法滿足現在實際運行工況的需要。因此，為達到預期旋流效果只有兩種途徑，一是采取措施，調整石膏漿液的含固量，以滿足現有旋流器的選型要求；二是更換石膏旋流器，按照現有石膏漿液的成分情況對旋流器進行重新選型。天津水處理設備
2.4 廢水旋流器問題分析
同樣從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數據來看，碳酸鈣（Ca CO3） 含量為 4.12%（3 號預洗塔） 和 5.70%（4 號預洗塔），含量偏高（正常控制在 3%以下，最大 5%），其結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質（石膏含量相對降低），但其含量并不影響石膏結晶顆粒大小。
2.5 氧化效果分析
從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數據來看，亞硫酸鈣（Ca SO3·1/2H2O）含量為 0.05%（3 號預洗塔）和 0.04%（4 號預洗塔），屬于正常范圍（正常范圍一般在 0.4%以下，0.5%以下均屬于可接受范圍）。所以氧化效果沒有問題。
2.6 碳酸鈣含量情況分析
同樣從預洗塔旋流器入口漿液的化驗報告的數據來看，碳酸鈣（Ca CO3） 含量為 4.12%（3 號預洗塔） 和 5.70%（4 號預洗塔），含量偏高（正常控制在 3%以下，最大 5%），其結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質（石膏含量相對降低），但其含量并不影響石膏結晶顆粒大小。
2.7 水平衡控制困難問題分析
串塔工藝系統是理想化的系統，即主要脫硫反應在一級塔，二級塔中去除少量 SO2及大部分粉塵，而二級塔產生的石膏則通過漿液流動，匯同一級塔產生的石膏一起，由一級塔統一打入脫水系統。系統中補充的工藝水，除了設備冷卻水等進入外，最大的加入水來自于除霧器沖洗水。XX 項目也是采用的上述工藝思路，但實際上，由于水蒸發主要發生在一級塔（一級塔進出口溫差大），而補水（除霧器沖洗水）最大量則發生在二級塔（二級塔進出口溫差基本為 0，所以蒸發出的水量很小），所以二級塔更容易出現水平衡控制困難問題。工藝設計文件顯示，吸收塔（即二級塔）設計液位比預洗塔（一級塔）僅僅高出 1.3m，而兩塔之間相距直線距離約 18m，聯通管道管徑 DN500，根據伯努利方程，
計算得出，聯通管道內石膏漿液的流速約為 5.1m/s，而吸收塔由于除霧器沖洗水量大（約 86m3/h），但蒸發量小（吸收塔進出口溫差小），所以吸收塔液位無法通過聯通管道快速調整好。同時，若吸收塔連續運行，其塔內漿液密度將隨著水量的增加而持續降低，將會影響石膏結晶，導致石膏脫水困難。
3 整改方案
針對 XX 電廠脫硫系統存在的問題，可通過以下改造進行降低石膏含水率：
3.1 新增石膏倒漿泵
有效增加兩塔間漿液的混合程度及速度，使兩塔漿液在短時間內充分混合，將整個脫硫系統的水平衡維持于正常水平，可有效解決石膏結晶困難的問題。本次技改為每個機組預洗塔和吸收塔分別設置 1 臺倒漿泵，兩個機組共設置 4 臺倒漿泵，倒漿泵為變頻泵，流量為 300m3/h。其中吸收塔倒漿泵放置于吸收塔旁原擴容排漿泵間，天津水處理設備預洗塔倒漿泵放置于預洗塔石膏排除泵間。
3.2 更換石膏旋流器
進入石膏旋流器的石膏漿液含固量偏高、顆粒粒徑遠低于正常值，現有石膏旋流器已不能滿足要求，需要更換。目前現場共有 4 臺石膏旋流器，其中，石膏旋流器 A/B 出力為 64.1m3/h，石膏旋流器 C/D 出力 130 m3/h。現更換石膏旋流器天津純水設備，并加大出力，更換后石膏旋流器 A/B 出力為 100m3/h，6 個旋流子，備用 1個旋流子；石膏旋流器 C/D 出力 150 m3/h，8 個旋流子，備用 1個旋流子。
3.3 更換濾布濾餅沖洗水泵
現共有 4 臺濾布濾餅沖洗水泵，3 運 1 備，流量為 10.6m3/h。目前濾布濾餅沖洗噴嘴存在堵塞情況，致使濾布再生無法滿足要求，進而導致石膏脫水異常，這是由沖洗水泵流量過低造成的，因此需要對濾布濾餅沖洗水泵進行更換，提高沖洗水流量，將原有四臺濾布沖洗水泵全部更換為 25m3/h，每兩臺沖洗水泵對應一臺皮帶機，按照 1 運 1 備方式運行。現濾布濾餅沖洗水箱有效容積為 3m3，容積不能滿足改造后要求，需要進行擴容改造，擴容后容積為 6m3。天津純水設備，天津水處理設備，天津去離子水設備。醫院用純化水設備
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