脫硫脫水系統承擔著5臺機組的運行要求,是降低吸收塔漿液密度和對吸收塔漿液進行置換的唯一、且不可取代的重要系統;脫水系統運行正常與否、脫水效果好與壞,直接牽動著整個脫硫FGD系統的運行狀況。
我廠脫硫脫水系統的脫水效果時常有較差現象,脫水機在運行時無法脫干石膏漿液,導致經常出現脫水機流浠現象,石膏庫中石膏稀稠,給后續的石膏外運工作也帶來了困難;有時候甚至啟動兩套脫水系統才能滿足5臺機組的運行要求,即造成了廠用電的上升,又讓脫水系統再無備用系統,給脫水機的正常維護和檢修工作帶了困難。
針對我廠脫水系統現存故障和以往出現的故障進行闡述和論證,主要目的是,確保脫硫脫水系統能夠達到低能耗、高效率的運行狀態;并對脫水系統的正常維護及檢修工作提供有效的方案,以及往后發生故障時能高效率的消除故障,讓系統盡快投入運行。
一、引言
我廠是5×330MW火力發電機組,NO.1~NO.5機組的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法(FGD)脫硫工藝;我廠設計兩套真空皮帶脫水機以滿足脫硫工藝。
濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝中,石灰石漿液在吸收塔內與煙氣逆向接觸,生成半水亞硫酸鈣并以小顆粒狀存在漿液中,經氧化風機將O2鼓入吸收塔內,強行氧化為二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)結晶。
石膏排出泵將吸收塔內的漿液抽出,送往石膏旋流器,進行顆粒分級,稀的溢流返回吸收塔;濃縮的底流(較粗顆粒)送往真空皮帶機進行石膏脫水。脫水后的石膏含水率要求不超10%。
若石膏水分過高,不僅影響對石膏的儲存、運輸,嚴重時,會影響脫水系統的正常運行,進而造成吸收塔漿液密度持續高升、吸收塔漿液品質差;塔內漿液品質差又會導致脫硫效率差和脫水效果差的惡性循環事件的發生。
1、脫水效果差之原因一:石膏漿液品質差
此處,說到石膏漿液品質差,主要是指漿液中小顆粒石膏晶體增多或漿液中的雜質含量增加等引起濾布過濾通道的堵塞,使漿液中的水不容易從濾布孔隙分離出來,脫水效果差。
1.1石膏晶體顆粒度小
吸收塔漿液經一級脫水后,進入真空脫水機上的石膏漿液所含固體顆粒度分布較寬。若60um以上的大顆粒占60%以上,10um以下的小顆粒占5%以下,這樣的顆粒分布所構成的石膏有利于脫水。
而控制石膏結晶,使其生成易于分離和脫水的石膏顆粒是非常重要的。最好,石膏晶體是粗顆粒;如果控制不當,生成層狀、針狀或者非常細小的顆粒,不僅會造成系統結垢,而且非常難脫水;尤其是針狀晶體,形成的石膏顆粒小,粘性大,如CaSO3·1/2H2O晶體。
而理想的石膏晶體應是短柱狀,比前者顆粒大,易于脫水。所以,控制好吸收塔內化學反應條件和結晶條件(循環泵運行方式必須滿足液氣比規定值;吸收塔漿液液位必須足夠高,以滿足漿液在漿池內滯留時間不低于4min,滯留時間越長越利于亞硫酸根被氧化,同時有利于晶體的長大),使之生成粗顆粒和短柱狀的石膏晶體,是脫水機能夠正常脫水的重要條件之一。
1.2吸收塔漿液中其它雜質多
(1)原煙氣中的飛灰。尤其是飛灰中含碳量高或者焦油等未燃燒盡的顆粒物進入吸收塔,會引起吸收塔中的有機物含量增加,從而發生皂化反應,產生一種油膜,加之氧化風機給吸收塔漿池中鼓入高壓空氣,油膜會受到高壓沖擊,進而造成漿液易冒泡,不利于脫水。

以上表格中統計的是,2018年8月份我廠各機組飛灰中可燃物含量所占比值。規定鍋爐燃燒后飛灰中可燃物含量應低于5%,可見,我廠鍋爐燃燒存在燃燒不充分的現象,特別是NO.3機組和NO.4機組較為嚴重。在2018年9月份對各機組消泡劑添加次數進行了統計。以吸收塔溢流管開始冒泡為準,對吸收塔進行添加消泡劑。

(3)石灰石中的雜質。石膏晶體從漿液中析出過程可分為晶核形成和晶體生長兩個階段。當溶液表面能降低時晶核形成速率會增大,進而導致漿液中晶核數量增多,石膏晶體顆粒變小;而漿液中MgO的存在會降低溶液表面能,這樣就會導致石膏晶體顆粒度變小,不利于脫水。
1.3吸收塔漿液PH值偏高
pH值偏高,反應出石灰石漿液供給量過多,而合格的石灰石漿液細度要求90%以上通過325目(44um),且平均值控制在22um;若PH值偏高說明石灰石漿液在吸收塔漿液中占比高,在石膏排出泵運行時,所抽出的石膏漿液中石灰石含量也高;而在上述闡述過這樣小粒徑的顆粒會使得脫水效果不好,造成石膏脫水困難。
NO.3機組和NO.4機組參數統計(表三)

2.脫水效果差之原因二:石膏旋流器粗細分離效果差
石膏旋流器號稱是一級脫水,承擔著石膏漿液的濃縮和分離作用。石膏旋流器的溢流含固量一般控制在1%~3%(質量含量)左右,固體顆粒細小,主要為未完全反應的吸收劑和石膏小結晶等;脫硫劑返回吸收塔繼續參加反應,而石膏小結晶作為漿池中結晶長大的晶核,影響著下一階段石膏大晶體的形成。旋流的底流含固量一般在50%~60%(質量含量)左右,固體顆粒主要為長大的石膏晶體,真空皮帶脫水機的目的就是要脫除這些大結晶顆粒之間的游離水,上述已經詳細的說到大顆粒晶體占比多的話是非常有利于脫水機正常脫水的。
若石膏旋流器旋流筒體內石膏沉積、旋流子入口被大量雜質堵塞,或者運行人員調整不當,比如旋流子投運數目多,入口壓力低,石膏漿液濃縮及顆粒分級效果肯定會變差,過多的小顆粒將會進入底流,然后到脫水機,會直接影響石膏的脫水效果.
2018年09月29日——09月30日對NO.1~NO.4機組提取石膏旋流器底流漿液,送化驗室化驗石膏旋流器底流漿液的固含量(NO.2、NO.3在29號14:40分取漿;NO.1、NO.4在30號早上07:10分取漿)。見下表:
石膏旋流器參數(表四)

化驗所得結果顯示4臺機組的石膏旋流器底流含固量遠低于要求值,這樣就會造成二級脫水系統真空皮帶脫水機脫水負擔加重;也會使得石膏旋流器底流漿液中小顆粒CaCO3含量增加,即影響脫水效果,又會造成石灰石的浪費。
3.脫水效果差之原因三:真空皮帶脫水機故障
3.1脫水機濾布材質差
濾布材質采用聚酯材料的最好,有聚丙烯的話易出現濾布變形、撕裂和濾布易開洞,或濾布接口工藝是否良好,工藝不好,接口處縫隙大等,都會導致漏真空,影響脫水效果。或者濾布材質太差,濾布孔隙大小不合理也會直接造成脫水效果差。
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