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【技術交流】脫硫石膏脫水問題分析及處理措施

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來源:宏福環保    發布日期:2021-09-10

     在眾多的煙氣脫硫工藝和技術中,濕法煙氣脫硫石灰石-石膏脫水法具備諸多優點和優勢,并且也是現下最為成熟的技術。在相應的煙氣脫硫過程中,石膏含水量的高低對石膏的品質和實際應用價值有著重要的影響,但是對石膏實施脫水處理比較復雜和困難,下文針對石灰石-石膏脫硫系統運行中,石膏脫水問題和解決措施進行探究。

1 石灰石-石膏法脫硫工藝的工作原理

    石灰石-石膏FGD工藝相對應的工作原理簡單概述就是利用石灰石漿液作為煙氣吸收劑,在吸收塔內促逆向沖洗煙氣,漿液里的碳酸鈣會和煙氣中的二氧化硫發生反應,形成亞硫酸鈣。隨后在氧氣的氧化作用下,亞硫酸鈣被氧化成硫酸鈣,形成石膏漿液,在石膏旋流器的處理下,石膏漿液經過初級脫水,以及經過真空皮帶的二級脫水后,形成含水不高于10%的石膏,最終流入市場被應用。

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2 對石膏含水率的影響因素

2.1 漿液固含量

    吸收塔中的石膏飽和度通過石膏漿液密度體現,如果石膏漿液密度較低,則說明吸收塔內的石膏含量也是較低,依舊存在大量的碳酸鈣,這種狀況下如果排出石膏漿液,就會導致石膏碳酸鈣含量大量增加,既造成了石灰石的浪費,又導致石膏品質下降。另外,如果漿液密度過大,則說明碳酸鈣和石膏都是過量的狀態,吸收塔內存在過量的硫酸鈣會影響碳酸鈣的溶解。此外,排出的碳酸鈣具備較小的粒徑,會導致濾布的堵塞,致使石膏脫水處理工作更加困難。經過研究和實際應用可知,漿液固體含量保持在15%-18%范圍內時石膏晶體含量最高。

2.2 入口煙氣的含塵量

    吸收塔的粉塵和飛灰粒徑在經過除塵器凈化處理后,具備的粒徑會變的更小,并且遠小于石膏粒徑,因此真空皮帶機上的石膏經過脫水處理時,由于粉塵和灰塵的存在會導致濾布細孔發生堵塞情況,并且吸收塔內二氧化硫的吸收也會受到金屬離子溶出的嚴重影響,石膏質量可想而知。為優化這種狀況,需要提升燃煤的質量,嚴格控制煙氣含塵量,并要對濾布實施定期清理處理。

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2.3 漿液的PH值

    在通常情況下,漿液的酸堿度也會對二氧化硫的吸收造成一定程度的影響,PH值高的漿液環境十分有利于二氧化硫的吸收,而PH值較低的漿液環境會有利于碳酸鈣離子的溶解以及亞硫酸鈣的氧化。總體而言,漿液的PH值過高或者過低都會導致石膏品質下降,導致二氧化硫吸收反應不完全。因此,在實際脫硫處理中,需要控制漿液的PH值控制在5.0-5.8之間。

2.4 吸收塔液位

    為增加氧化區容積,促進二氧化硫的吸收以及充分氧化亞硫酸亞,可以適當提高吸收塔液位,不過,由于漿液的密度增加到脫水密度的時間會延長,相應的晶體會由易于脫水的棱柱狀晶體逐漸變為不易于脫水的花瓣狀晶體或者片狀晶體,所以運行過程中需要根據實際工況合理控制吸收塔液位。

2.5 雜質含量

    飛灰中和石灰石中的粉塵都會導致反應體系雜質含量的增加,其中對反應體系造成影響的雜質元素主要有鋁元素、三價鐵元素、氯離子等。其中,氯離子具備的酸性比碳酸根離子強,會對二氧化硫溶解成亞硫酸根造成一定的抑制,對石膏造成的影響程度最大,十分不利于石膏的形成。另外,氯離子和鈣離子十分容易結合,結合生成的結晶水晶體導致晶體的含水量增加。此外,在三價鐵離子和鋁離子的影響下,與其他離子相互結合形成膠體,由于膠體具備粘性大、粒徑小的特征,會對石膏脫水造成嚴重的影響。從石膏餅形態上可以看出雜質含量的多少,石膏餅表面有深褐色并且具備較大粘性就說明雜質含量較高。因此,在實際操作中,要確保廢水系統正常運行,將雜質有效去除,提升石膏的品質。

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2.6 氧化反應效率

在脫硫系統運行過程中,氧化反應效率是生成石膏品質的決定性因素。而影響氧化效率的因素主要有以下幾點:

    a. 當燃煤硫分增大時,極易發生氧化不充分的現象。氧化空氣不足,導致生成的半水亞硫酸鈣難以氧化成二水硫酸鈣,而半水亞硫酸鈣顆粒小、粘度大,難以脫水。氧化空氣不足,除了硫份的增大,還有可能是由于氧化風管脫落、堵塞等原因造成的。

    b. 漿液噴淋系統和氧化系統長期處于PH值較低的環境下運行,在酸性的腐蝕下,氧化風管和漿液噴淋系統管路會被腐蝕,甚至會出現斷裂情況,如果出現嚴重腐蝕或者斷裂情況時,沒有及時發現其中的問題會導致氣液比失調,導致脫硫反應不均勻的發生,并且相應的氧化也不完全,對脫水性能造成嚴重的影響。

    c. 漿液起泡溢流是伴隨脫硫系統運行過程中最常見的現象,漿液起泡會在吸收塔內造成“虛假液位”,從而降低了氧化區容積,影響氧化效果,造成石膏脫水困難、含水率高等問題。

    d. 在脫硫系統前端運行工況會造成脫硫吸收塔內漿液含有油污,比如煤質不好、燃燒不充分、投油助燃等情況都會導致漿液中含油。漿液中的油污在噴淋、攪拌等擾動下,會包裹亞硫酸鈣,抑制進一步的氧化反應。并且油污隨著石膏漿液到達真空皮帶脫水機,會在濾布上附著一層油膜,加大石膏脫水困難。同時,漿液中的油污也會導致漿液起泡,從而降低氧化區容積,加劇了氧化效率下降。為了解決或預防漿液里油污對氧化效率的影響,可以投加脫硫專用除油劑來去除漿液中油污,比如宏福環保公司的GS-CY01型脫硫專用除油劑。

2.7 石膏脫水系統

2.7.1 石膏漿液旋流器

    作為一級脫水設備,石膏旋流器運行狀況決定著石膏的品質。石膏旋流器的工作原理為在離心力作用下,將小顆粒和大顆粒良好分離,將石膏漿液分為兩部分。對旋流器造成影響的因素主要有:旋流子投運個數、石膏漿液旋流器入口壓力、旋流器沉沙嘴尺寸。

a. 在實際操作中,需要適當增加旋流器入口壓力,從而增大旋流器的分級效率,提升石膏品質。

b. 在實際運行中增加旋流子投運個數,會增加石膏脫水速度。

c. 旋流器沉沙嘴尺寸的確定要依據實際中的諸多因素進行設計,另外,在長時間運行中,沉沙嘴會被磨損,口徑會變大,致使進入脫水機的小顆粒石膏晶體增多,增加脫水困難。為避免脫水性能受到影響,需要保證尺寸合適避免旋流器底流顆粒過小情況的發生。

2.7.2 真空皮帶機

    石膏在經過旋流器脫水處理后,會被傳送到真空皮帶機上實施二次脫水處理,在經過脫水處理后石膏的含水量會降低到相應的標準之下,才能流入市場實現出售。因此,通過真空皮帶機實施二級脫水占據著重要的地位。在實際的運行中,會存在脫水效果不理想情況的發生,石膏含硫量達不到標準,經過相應的研究和分析,這是由于旋流器塵沙嘴磨損尺寸變大、企業分離器液位過高、漿液氧化為徹底等原因造成的。在實施相應的優化處理后,可以有效解決這一問題。在進行濾布定期沖洗時,需要保證沖洗水具備好的質量,避免沖洗水中含有較多的雜質導致沖洗噴嘴堵塞情況的發生。為全面優化沖洗嘴堵塞情況,可以將系統的噴水管引到箱體外部,在發生堵塞情況時可以很容易的清理。

3 結束語

    作為脫硫系統的重要組成部分,石膏脫水系統在火電廠實際運行中存在著較多的問題,這些問題對石膏質量和火電廠經濟效益有著嚴重的影響,在實際脫硫處理中可以通過控制反應過程參數和脫硫系統設備兩個方面提升石膏脫水效率和品質。另外,還要依據實際情況及時發現其中存在的問題,并及時解決和處理,科學地維護和改造設備。


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