耿衛(wèi)眾

(古交西山發(fā)電有限公司， 山西 古交 030206)

古交西山發(fā)電有限公司2×660 MW超超臨界機(jī)組的煙氣脫硫裝置，采用北京清新環(huán)境股份有限公司設(shè)計(jì)的一爐兩塔串聯(lián)運(yùn)行工藝，SO2吸收系統(tǒng)采用雙塔雙循環(huán)，兩級(jí)吸收塔相對(duì)獨(dú)立。

石膏脫水系統(tǒng)的工藝流程如下：二級(jí)吸收塔的石膏漿液通過平衡泵排至一級(jí)吸收塔進(jìn)一步氧化結(jié)晶，一級(jí)吸收塔的石膏漿液通過石膏排出泵輸送到石膏旋流器完成一級(jí)脫水，經(jīng)過石膏旋流器粗細(xì)分離后，旋流器溢流的上清液，回收至濾液水箱，通過濾液水泵返回至一級(jí)脫硫吸收塔或至濕磨制漿系統(tǒng)。旋流器底流濃度為40%～60%的石膏漿液進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水，形成含水率小于10%的石膏固體，落入石膏庫。品質(zhì)好的石膏銷售至石膏板廠綜合利用；品質(zhì)差的石膏，拉運(yùn)至廠外灰廠，臨時(shí)填埋存放。

1 石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

古交西山發(fā)電公司石膏脫水系統(tǒng)于2018年4月投運(yùn)，投運(yùn)初期設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，石膏中CaSO4·2H2O的含量為90.07%，自由水含量為9.3%，品質(zhì)良好，滿足石膏綜合利用的要求。2018年9月2號(hào)開始，石膏脫水系統(tǒng)脫水困難，石膏含水率20%～30%，脫水石膏皮帶真空離心機(jī)真空度-70 Pa左右，真空皮帶脫水機(jī)上石膏濾餅中間部分和皮帶兩邊部分呈棕色糊狀，粘連嚴(yán)重，含水量大，石膏品質(zhì)不能滿足石膏板廠綜合利用要求。

2 脫硫石膏含水率高的原因分析

針對(duì)石膏脫水系統(tǒng)出現(xiàn)脫水困難的運(yùn)行狀況，經(jīng)與專業(yè)人員交流探討，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況,對(duì)造成石膏含水率高的原因進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下：

1) 吸收塔供漿方式不合理,漿液pH偏高。

每臺(tái)機(jī)組脫硫裝置的一級(jí)塔為常規(guī)噴淋塔，配有2層噴淋層，高度為25.4 m，二級(jí)塔采用旋匯耦合脫硫工藝，布置3層噴淋層，高度為40.5 m. 兩塔的石灰石漿液供漿管路共用一根母管，通過控制兩塔供漿電動(dòng)門的開/關(guān)對(duì)兩塔供漿。由于一級(jí)塔跟二級(jí)塔存在一定的高差，造成一、二級(jí)吸收塔不能同時(shí)補(bǔ)充石灰石漿液。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷及脫硫裝置入口硫分較高時(shí)，只能通過將石灰石供漿泵頻率設(shè)置為最大，二級(jí)塔供漿電動(dòng)門常開,運(yùn)行人員通過手動(dòng)開/關(guān)一級(jí)塔供漿電動(dòng)門,為一、二級(jí)吸收塔輪流供漿，導(dǎo)致吸收塔漿液pH值較高，一級(jí)塔的pH維持在5.6左右，二級(jí)塔的pH維持在6.0左右，石膏漿液中碳酸鈣含量偏高，達(dá)到5.87%. 由于石膏漿液中含石灰石比例較高，使石灰石大量混入到石膏中，又由于其顆粒比石膏晶體小，阻礙了石膏的形成，不但使石膏純度降低，而且使石膏脫水困難[1].

2) 石灰石品質(zhì)差,含土較多。

石灰石是濕法脫硫的關(guān)鍵原料，其中的CaCO3含量及細(xì)度是關(guān)鍵指標(biāo)[2]. 電廠石灰石采用廠外直接購(gòu)買形式，由供應(yīng)商運(yùn)送至濕磨制漿系統(tǒng)。粒徑為5～20 mm的石灰石，經(jīng)濕式球磨機(jī)磨制后，制成的石灰石漿液濃度約為30wt%，粒度為90%通過325目篩。

由于外購(gòu)石灰石中CaCO3含量偏低，含砂土較多，容易包裹在石灰石表面，造成石灰石的溶解速度降低，降低了石灰石的利用率，同時(shí)阻礙石膏的結(jié)晶，且容易堵塞濾布，造成石膏脫水困難[1].

3) 石膏旋流器底流密度偏低。

水力旋流器利用物料顆粒大小和密度的不同所產(chǎn)生的離心力不同進(jìn)行漿液的分離。漿液進(jìn)入旋流器的旋流子后，在離心力的作用下，按照顆粒的大小將漿液分成2部分，顆粒含量大、含固率高的漿液，作為底流進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)形成石膏濾餅；漿液顆粒含量低，僅有細(xì)微顆粒，主要為未反應(yīng)完全的石灰石和部分細(xì)小雜質(zhì)粉塵等，作為溢流被返送回吸收塔[3].

古交西山發(fā)電公司兩臺(tái)機(jī)組脫硫裝置設(shè)有一套脫水系統(tǒng)，脫水系統(tǒng)共設(shè)2套型號(hào)為D16-10/16的旋流器，每套石膏旋流器設(shè)計(jì)有16個(gè)旋流子，每個(gè)旋流子安裝一個(gè)d20 mm的沉砂嘴。運(yùn)行過程中，旋流器頻繁發(fā)生旋流子堵塞現(xiàn)象，吸收塔石膏漿液不能及時(shí)排出，導(dǎo)致吸收塔漿液密度偏高。清理旋流器時(shí)發(fā)現(xiàn)，堵塞物多為石膏垢小碎片。為減緩旋流器堵塞，提高系統(tǒng)出力，將每套旋流器的8個(gè)旋流子沉砂嘴的孔徑由d20 mm更換為d25 mm，致使旋流器底流漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，達(dá)不到皮帶脫水機(jī)所要求的50%左右，造成石膏脫水困難。

4) 脫硫廢水系統(tǒng)運(yùn)行不正常。

脫硫廢水處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)三聯(lián)箱處理工藝，廢水水源取自濾液水箱，濾液水含固率較高，一般在11%左右，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)廢水含固率小于3%的要求。由于廢水含固率遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致廢水澄清器污泥較多，需通過板框壓濾機(jī)連續(xù)排出。然而，板框壓濾機(jī)設(shè)計(jì)出力偏小，且小車沖洗裝置頻繁故障，導(dǎo)致廢水澄清器中污泥淤積嚴(yán)重。為防止發(fā)生“翻池”現(xiàn)象，影響處理后的排放水質(zhì)，脫硫廢水系統(tǒng)經(jīng)常被迫停運(yùn)，導(dǎo)致吸收塔漿液中的Cl-及細(xì)微雜質(zhì)不能及時(shí)排出，阻礙了游離水結(jié)晶，石膏脫水比較困難。

5) 氧化風(fēng)量不合理。

脫硫系統(tǒng)采用一爐兩塔串聯(lián)運(yùn)行工藝，一級(jí)塔對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)脫硫，脫硫效率可達(dá)到75%左右，二級(jí)塔對(duì)煙氣進(jìn)行精脫硫，保證凈煙氣達(dá)標(biāo)排放。由于二級(jí)塔脫除煙氣中的硫分較少，且二級(jí)塔所生成的石膏需要在一級(jí)塔進(jìn)一步結(jié)晶，因此，為節(jié)約用電，在機(jī)組負(fù)荷跟脫硫裝置入口硫分較低的情況下，停運(yùn)二級(jí)塔氧化風(fēng)機(jī)。由于石膏漿液中氧化空氣量不足，CaSO3·1/2H2O氧化成CaSO4·2H2O不徹底，石膏中CaSO3含量較高，生成石膏顆粒較小，影響石膏脫水。

3 保證脫水系統(tǒng)正常運(yùn)行采取的措施

結(jié)合上述造成脫水石膏含水率高的原因，提出并實(shí)施了一系列改進(jìn)措施。

1) 優(yōu)化吸收塔供漿方式，控制吸收塔pH適當(dāng)。

機(jī)組檢修期間，分別在每臺(tái)機(jī)組的脫硫一級(jí)塔及二級(jí)塔供漿管線增設(shè)調(diào)節(jié)閥及流量計(jì)，通過調(diào)整供漿調(diào)節(jié)閥的開度，控制兩塔的供漿量，實(shí)現(xiàn)兩塔同時(shí)供漿，以便維持各塔的pH值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。運(yùn)行中，脫硫一級(jí)塔的pH控制在4.6～5.0，二級(jí)塔的pH控制在5.2～5.8，一級(jí)塔為石膏的主要生成區(qū)，降低其pH值，可以提高亞硫酸鈣的氧化效果，有利于石膏結(jié)晶。

為防止因pH計(jì)不能及時(shí)反映脫硫塔漿液的情況，導(dǎo)致石灰石添加過量，實(shí)際運(yùn)行中，每2 h用清水對(duì)脫硫吸收塔的密度計(jì)和pH計(jì)進(jìn)行沖洗，同時(shí)，每天上午對(duì)脫硫吸收塔的密度計(jì)和pH計(jì)進(jìn)行一次人工檢驗(yàn)，并對(duì)一級(jí)塔漿液中碳酸鈣的含量進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整吸收塔供漿量，使?jié){液中碳酸鈣的含量維持在3%以下。

2) 加強(qiáng)石灰石品質(zhì)監(jiān)控，提高石灰石漿液品質(zhì)。

為了加強(qiáng)對(duì)入廠石灰石品質(zhì)的監(jiān)控，減少進(jìn)廠石灰石中所含雜質(zhì)，設(shè)專人對(duì)入廠石子進(jìn)行驗(yàn)收，做到入廠石灰石車車取樣、車車化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)石灰石中含砂土較多時(shí)，拒絕接收?？刂剖沂皆?～20 mm的比例不小于90%，粒徑超過20 mm的比例不超過10%，粒徑小于5 mm的比例不超過5%；石子中CaO含量大于51%，當(dāng)CaO含量小于48%時(shí)，拒絕接收[4]. 同時(shí)，根據(jù)濕磨機(jī)運(yùn)行電流，及時(shí)添補(bǔ)所缺鋼球，控制石灰石漿液產(chǎn)品細(xì)度達(dá)到325目過篩率大于90%，保證石灰漿液粒徑適中；根據(jù)磨機(jī)磨制石子量，及時(shí)調(diào)整制漿需水量，控制石灰石漿液密度不小于1 230 kg/m3.

3) 加強(qiáng)脫水系統(tǒng)設(shè)備的日常巡檢與維護(hù)。

機(jī)組檢修期間，對(duì)石膏排出泵入口濾網(wǎng)進(jìn)行更換，發(fā)現(xiàn)石膏排出泵運(yùn)行電流異常時(shí)，利用石膏排出泵沖洗水，對(duì)入口濾網(wǎng)進(jìn)行反沖洗；通過對(duì)石膏旋流器安裝不同孔徑的沉砂嘴進(jìn)行試驗(yàn)，選出了適合該脫水系統(tǒng)的沉砂嘴孔徑為d23 mm；運(yùn)行中根據(jù)吸收塔中石膏漿液密度，及時(shí)調(diào)整石膏排出泵的頻率，使石膏旋流器入口壓力保持在150～165 kPa. 通過以上措施，石膏旋流器的底流堵塞情況大為改善，底流漿液密度控制在1 400 kg/m3，石膏含量可達(dá)到50%左右。

為了保證石膏旋流器的正常運(yùn)行，石膏脫水期間，加強(qiáng)石膏旋流器底流口漿液流出狀態(tài)的檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)旋流子振動(dòng)較大，且旋流器入口運(yùn)行壓力偏高時(shí)，該旋流子堵塞的可能性較大，及時(shí)對(duì)堵塞的旋流子進(jìn)行疏通；當(dāng)發(fā)現(xiàn)旋流器底流狀態(tài)由“霧狀”變?yōu)椤敖咏绷鳌睜顟B(tài)時(shí)，及時(shí)對(duì)沉砂嘴的孔徑進(jìn)行檢查，并對(duì)磨損嚴(yán)重的沉砂嘴進(jìn)行更換；石膏旋流器停運(yùn)后，延長(zhǎng)沖洗時(shí)間，防止?jié){液在旋流器中沉淀結(jié)晶。

加強(qiáng)對(duì)真空皮帶的檢查與維護(hù)，保證濾布沖洗水壓力及流量正常，發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)濾布沖洗水噴頭有堵塞，及時(shí)處理，確保濾布沖洗干凈；發(fā)現(xiàn)真空皮帶機(jī)漿液分配箱漿液分布不均時(shí)，及時(shí)對(duì)分配箱內(nèi)石膏垢塊進(jìn)行清理；及時(shí)對(duì)真空泵及皮帶機(jī)各滾軸進(jìn)行維護(hù)，保證真空皮帶機(jī)正常運(yùn)行。

4) 保證脫硫廢水系統(tǒng)正常投運(yùn)。

為了保證脫硫廢水系統(tǒng)的正常投運(yùn)，對(duì)脫硫廢水板框壓濾機(jī)加強(qiáng)維護(hù)，保證其正常運(yùn)行。另外，對(duì)脫硫廢水污泥排放系統(tǒng)進(jìn)行改造，在污泥排出泵出口增加一條管路至脫硫真空皮帶脫水機(jī)，當(dāng)板框壓濾機(jī)故障時(shí)，污泥可通過真空皮帶機(jī)隨石膏外排，提高廢水系統(tǒng)投運(yùn)率，確保吸收塔漿液中的Cl-及細(xì)微雜質(zhì)能夠及時(shí)排出系統(tǒng)。

5) 保持合理的氧化風(fēng)量。

脫硫二級(jí)塔氧化風(fēng)機(jī)采用連續(xù)運(yùn)行方式，在機(jī)組負(fù)荷跟脫硫裝置入口硫分較低的情況下，通過調(diào)整氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥的開度，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，但確保二級(jí)塔的氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量不小于14 500 m3/h；對(duì)氧化風(fēng)機(jī)入口濾網(wǎng)及時(shí)進(jìn)行清掃,確保氧化風(fēng)機(jī)的正常出力，保證一級(jí)塔氧化風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大于16 000 m3/h.

4 采取措施后的運(yùn)行效果

采取上述措施后，2019年6—9月連續(xù)4個(gè)月對(duì)脫硫吸收塔漿液及石膏品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1，表2.

表1 脫硫吸收塔石膏漿液化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 脫硫石膏濾餅化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表1，2可知，措施實(shí)施后，脫硫石膏各項(xiàng)指標(biāo)均明顯改善，石膏中CaSO4·2H2O的含量大于93%，含水率能夠到達(dá)10%以下，濾餅沖洗后氯離子含量小于400‰，石膏品質(zhì)良好，能夠滿足石膏板廠綜合利用的要求。

5 結(jié) 語

針對(duì)古交西山發(fā)電公司脫硫石膏含水率高、脫水困難的問題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，找到了造成脫硫石膏含水率高的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施。措施實(shí)施后，脫硫石膏脫水效果明顯改善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。