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          【實(shí)例】電廠脫硫石膏脫水困難的原因分析及解決方案
          發(fā)布時(shí)間: 2016-12-23 12:48    查看: 11383
              

          信發(fā)集團(tuán)郝集電廠脫硫采用電石渣-石膏濕法脫硫技術(shù),一爐一塔,不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)、GGH。設(shè)計(jì)入口SO2≦8000mg/m3,出口SO2≦35 mg/m3。電石渣漿液在吸收塔內(nèi)對煙氣進(jìn)行逆流洗滌,通過物理、化學(xué)反映使煙氣中的SO2與電石渣中鈣離子發(fā)生反應(yīng),生成半水亞硫酸鈣,再被鼓入漿液中的空氣強(qiáng)制氧化生成二水硫酸鈣,形成電石渣石膏漿液,由排漿泵將吸收塔內(nèi)的漿液抽出,送往一級水力旋流器進(jìn)行粒徑╱密度分離,含固量5%左右的溢流,主要包括電石渣,灰塵等細(xì)小雜質(zhì)顆粒重新返回吸收塔,含固量40%左右的底流,主要為石膏晶體送往二級真空皮帶脫水機(jī)機(jī)進(jìn)行脫水,形成含水量小于10%、石膏純度90%以上的石膏餅,運(yùn)送至廠外綜合利用處理,從而除去煙氣中98%以上的SO2污染物。

          1石膏脫水困難的現(xiàn)象極其原因分析

          1.1現(xiàn)象

          1)濾布成型的石膏餅中出現(xiàn)分層現(xiàn)象,上層較濕,下層較干:

          2)石膏餅表面有一層濕黏,發(fā)亮的物質(zhì);

          3)石膏病斷層有氣泡破裂后留下的小孔。

          4)下料口不結(jié)塊、不滑落,成稀泥狀,甚至出現(xiàn)下部粘稠、上部成

          流水狀。

          1.2原因分析

          影響石膏脫水的因素比較多,歸納起來,不外乎吸收塔物理化學(xué)反應(yīng)過程的參數(shù)控制和脫水設(shè)備的運(yùn)行狀況。

          1.2.1 參數(shù)控制

          參數(shù)控制因素對于吸收塔,除了粉塵,上游煙氣因素已不可控,因而在運(yùn)行過程中,主要要控制吸收塔本身的漿液PH值、漿液密度。吸收塔液位,粉塵含量和氧化風(fēng)量,這些參數(shù),影響石膏的結(jié)晶和水分的脫出,因?yàn)樵谑嗟纳蛇^程中,如果參數(shù)控制不好,往往會(huì)生成層狀、針狀晶體,進(jìn)一步向片狀、簇狀或花瓣形發(fā)展,其粘性大難以脫水,如亞硫酸鈣晶體。而石膏晶體應(yīng)是短柱狀,比前者顆粒大,易脫水。另外,顆粒較小的物質(zhì)如電石渣和粉塵等雜質(zhì),游離于石膏晶體之間,堵塞水分脫出通道,是水分難以脫出。

          1.2.1.1漿液PH值。

          漿液PH是控制脫硫反應(yīng)過程的一個(gè)重要參數(shù)。控制PH值就是控制過程的一個(gè)重要參數(shù)。控制PH值就是控制進(jìn)入吸收塔的電石渣漿液量。因?yàn)镾O2溶解過程中,離解出大量的H+,高PH的控制有助于SO2的溶解,而電石渣的溶解過程中,離解出大量的OH-,低PH值的控制有助于電石渣的溶解,所以PH值得過高過低都不利于石膏的形成,必須確定一個(gè)合理的PH值,否則過高的PH值使大量的電石渣混入石膏,無論是電石渣還是亞硫酸鹽,由于其粒徑比硫酸鈣晶體小,不但降低石膏純度,而且造成石膏脫水困難。

          1.2.1.2漿液密度。

          石膏的漿液密度反映了吸收塔中漿液的飽和情況,密度過低,則表明吸收塔石膏含量低,碳酸鈣含量相對較大,此時(shí)如果將石膏漿液排除吸收塔,將導(dǎo)致石膏中的碳酸鈣增加,浪費(fèi)電石渣,由于其粒徑小,既降低石膏品質(zhì)又使石膏脫水困難;密度過高,則表明石膏漿中石膏和碳酸鈣都過量,過量的硫酸鈣抑制SO2的吸收,不利于碳酸鈣溶解,此時(shí)若排除石膏,由于碳酸鈣粒徑小,造成石膏脫水困難。

          1.2.1.3吸收塔液位

          吸收塔液位影響亞硫酸鹽的充分氧化和石膏在塔內(nèi)的停留時(shí)間。液位低,使收塔中的氧化區(qū)縮短,亞硫酸鹽得不到重復(fù)氧化,同時(shí)是

          儲存在吸收塔中的石膏漿液相對減少,容易石漿液密度超限,使補(bǔ)入的電石渣漿液得不到充分的循環(huán)反映就排出吸收塔;液位高,氧化區(qū)延長,石膏純度高,電石渣漿液循環(huán)反應(yīng)充分,但密度一旦超限,由于石膏出不急,會(huì)發(fā)生密度過高使石膏出不急,會(huì)發(fā)生密度過高使石膏難于脫水的問題。

          1.2.1.4粉塵含量

          原煙氣中的飛灰進(jìn)入吸收塔漿液中在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸,降低了電石渣中Ca2+的溶解速率,同時(shí)飛灰中不斷溶出的一些重金屬如Hg、Mg、Cd、Zn等離子會(huì)抑制Ca2+與HSO3-的反應(yīng),“封閉”了吸收劑的活性。一般要求吸收塔入口的煙塵含量不能超過200mg/m3,如果超過300 mg/m3以上就容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。如果煙塵含量測量儀表不準(zhǔn),最直接的方法可以取樣沉淀,如果沉淀的固體物質(zhì)中上部的黑色灰狀物質(zhì)超過總量的1/3(正常的應(yīng)在1/4以下),就說明入口的煙塵含量太大了(如下圖)。

          現(xiàn)在由于電除塵器效率不是很好,吸收塔變成了吸塵器,吸收塔漿液發(fā)黑,起泡,脫水時(shí)在石膏表明有一層黑色物質(zhì),在這種狀況下再堅(jiān)持運(yùn)行可想而知。吸收塔漿液極易“中毒”。一旦發(fā)生“中毒”現(xiàn)象,就需要將漿液全部排出臵換新鮮的漿液,造成很大的浪費(fèi),并影響脫硫系統(tǒng)的正常投入。吸收塔漿液 “中毒”后,需要半月時(shí)間糾正才能徹底改善,在此期間會(huì)浪費(fèi)大量電石渣,排放大量漿液,提高了運(yùn)行成本。


          圖片:左側(cè)為漿液含灰量大沉淀的取樣照片,右側(cè)為正常漿液取樣沉淀后的照片

          1.2.1.5氧化風(fēng)量

          氧化風(fēng)量影響亞硫酸鹽的氧化,風(fēng)量足則氧化充分,生成粗壯的石膏晶體,極易脫水,則,生成粘度較大的、顏色發(fā)黑,晶格不規(guī)則的小粒徑亞硫酸鹽的晶體,不利于石膏脫水。同時(shí),可溶性亞硫酸鹽能提供可溶性堿量,當(dāng)亞硫酸鹽相對飽和度較高時(shí),亞硫酸鹽形成的堿性環(huán)境控制碳酸鈣的溶解,從而導(dǎo)致漿液中的碳酸鈣含量增大,使石膏純度降低并難以脫水。燃煤含硫量突然增大,而鼓入吸收塔的氧化空氣量并未隨之增加,特別當(dāng)SO2濃度超過設(shè)計(jì)值,氧化風(fēng)量也是無法改變,由于嚴(yán)重氧化不足,會(huì)造成石膏結(jié)晶困難,增加脫水的難度。氧化率下降時(shí),漿液中的可溶性亞硫酸鹽濃度增大,將擬制電石渣的溶解反應(yīng),石膏純度也將下降,其中的電石渣將增大,由于電石渣的粒徑較小,容易吸附到真空皮帶機(jī)的濾布上,從而造成脫水困難。這時(shí)若從吸收塔取樣可以發(fā)現(xiàn),漿液成灰白色,沉淀速度較慢,正常石膏漿液完全沉淀時(shí)間越20分鐘,此時(shí)需要1小時(shí)左右。

          1.2.1.6 灰分等雜質(zhì)含量

          一方面,由于氯根離子較碳酸根離子強(qiáng),氯根極易與鈣離子結(jié)合,并以氯化鈣的形式存在于漿液中,從而使?jié){液中的鈣離子濃度增大,由于氯離子效應(yīng),將抑制電石渣的離解,同時(shí)由于氯根較亞硫酸氫根離子強(qiáng),因而抑制SO2溶解生成亞硫酸氫根,不利于石膏晶體的形成。另一方面,雜質(zhì)夾雜在石膏結(jié)晶之間,堵塞了游離水在結(jié)晶之間的通道,是石膏脫水變得困難,吸收塔內(nèi)雜質(zhì)含量的高低,可從皮帶機(jī)上的石膏濾餅表面顏色間接了解,吸收塔內(nèi)雜質(zhì)的含量高時(shí),石膏餅表面被一層呈深褐色物質(zhì)覆蓋,這層物質(zhì)手感很黏,且很快會(huì)析出水分,這是因?yàn)殡s質(zhì)大多為煙氣中的飛灰,質(zhì)量相對較輕,當(dāng)石膏漿液流入皮帶機(jī)濾布上時(shí),輕輕的雜質(zhì)漂浮的將也得上部,而雜質(zhì)顆粒較石膏顆粒細(xì)且粘性的,水分不易脫除。

          1.2.2設(shè)備原因

          1.2.2.1石膏旋流器出現(xiàn)異常

          判斷旋流器工作是否正常,可以采取檢查及測量的方法。測量的方法十分簡單,分別取進(jìn)石膏旋流器進(jìn)口、出口的漿液,沉淀30分鐘,對比一下含固量的差別,如果入口的含固量為出口的40-60%說明旋流子運(yùn)行正常,如果高于60%以上就要檢查更換旋流子了。可想而知,如果進(jìn)入真空皮帶機(jī)的石膏漿液過稀,負(fù)壓析出的水量過大。脫水過程中形成不了真空,從而脫水效果也就變差。

          1.2.2.2 真空皮帶機(jī)異常

          真空皮帶機(jī)是石膏二次脫水的重要設(shè)備,脫水效果與漿液的性質(zhì)、濾布的清潔程度有較大的關(guān)系。汽液分離器的表計(jì)直觀地反映了皮帶機(jī)的真空,真空皮帶機(jī)的真空與石膏含水率呈有規(guī)律的變化,皮帶機(jī)真空升高,反映出濾水通過濾布時(shí)的壓降增加,反應(yīng)出石膏含水率增大。其增加的原因,一是脫水設(shè)備運(yùn)行不正常,如濾布沖洗不干凈或?yàn)V布使用周期過長都

          會(huì)使皮帶機(jī)脫水效果變差,脫水不暢;二是石膏漿液本身性質(zhì)的變化,如漿液中小顆粒石膏晶體增多或漿液中的雜質(zhì)含量增加等引起濾布過濾通道的堵塞,使?jié){液中的水不容易從濾布孔隙分離出來。若要達(dá)到一定的固液分離效果,必須使真空升高。

          根據(jù)現(xiàn)場取樣化驗(yàn)以及運(yùn)行調(diào)整等方面的情況分析,脫硫石膏脫水困難的原因有以下幾個(gè)原因:

          1、電除塵投運(yùn)率不能保證,電廠除灰運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)退電場情況,造成脫硫吸收塔入口煙氣含塵量增加,影響電石渣漿液分解反應(yīng)吸收,長時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成漿液“中毒”。根據(jù)化驗(yàn)取樣化驗(yàn)分析,吸收塔漿液已屬于“中毒”范疇。

          2、吸收塔入口SO2含量長時(shí)間超出設(shè)計(jì)要求,氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量無法增加,

          造成吸收塔氧化率下降,漿液中的可溶性亞硫酸鹽濃度增大,將擬制CaCO3的溶解,石膏純度也將下降,其中的CaCO3將增大,由于CaCO3的粒徑較小,容易吸附到真空皮帶機(jī)的濾布上,從而造成脫水困難。利舊真空皮帶機(jī)出力有限,新增脫水機(jī)運(yùn)行過程中故障,不能滿足石膏脫水要求,造成吸收塔石膏漿液長時(shí)間高濃度,影響電石渣漿液分解,使?jié){液中電石渣含量增加,既浪費(fèi)電石渣,又不能很好地脫除SO2。

          2解決問題的對應(yīng)方法

          2.1 對電除塵全面檢查,確保高壓電場投入以及輸灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行

          需要對加強(qiáng)對電除塵的規(guī)范運(yùn)行及全面檢查,分別查看各個(gè)高壓柜的二次電流是否在合適的范圍內(nèi)。在此提一點(diǎn),如果發(fā)現(xiàn)高壓柜全部在投,且電壓正常,但效果還是較差時(shí),就要對現(xiàn)在常用的頂部電場振打進(jìn)行檢查,振打好壞,頻率如何都是關(guān)鍵。再一個(gè)是灰斗振打,要保證定時(shí)振打,確保下灰順暢。輸灰系統(tǒng)是否能滿足輸灰要求也是影響電場能否正常運(yùn)行的重要因素,對除灰運(yùn)行對輸灰系統(tǒng)頻次、時(shí)間以及輸灰空氣壓力合理的調(diào)整,保證輸灰暢通,進(jìn)而保證電場的投運(yùn)。

          2.2 嚴(yán)密監(jiān)督電石渣質(zhì)量。

          我公司是采用電石渣,對此制定嚴(yán)格的管理制定,確保車車監(jiān)督,嚴(yán)格考核。日常積極與供貨廠家溝通,讓廠家清楚脫硫生產(chǎn)過程,明白脫硫的重要性及嚴(yán)肅性,加強(qiáng)前期管理,讓電石渣供應(yīng)明白只有脫硫穩(wěn)定運(yùn)行才能正常消耗電石渣,才能給集團(tuán)帶來利潤。通過我們的各項(xiàng)工作之后,目前質(zhì)量非常穩(wěn)定。

          2.3 降低燃煤含硫量大的問題,積極協(xié)調(diào)燃料配煤

          通過廠內(nèi)燃煤管理部門,將先一日脫硫入口含硫量的數(shù)據(jù)通報(bào)給燃料攙配采購分配部門,及時(shí)指導(dǎo)其配煤工作,確保按脫硫運(yùn)行中的煙氣含硫量在設(shè)計(jì)值之內(nèi)。因此如果煙氣中的含硫量過大,可以采取提高PH值的辦法暫時(shí)維持脫硫運(yùn)行。但長時(shí)間還是以降低采購合格含硫量的燃煤為根本。

          2.4 加強(qiáng)對旋流站的監(jiān)控及維修

          對于石膏旋流站的操作并不多,除了調(diào)整壓力以外并沒有太多手段。日常要加強(qiáng)檢查底流口液體流出的狀態(tài),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷,當(dāng)沉砂嘴噴出的為霧狀時(shí)效果為最佳,接近直流時(shí)效果已經(jīng)變差(見下圖),此時(shí)可以考慮更換沉砂嘴。也可以測量一下,旋流后達(dá)不到40-50%的脫水效果就要考慮更換旋流器了。再者就是停運(yùn)后增加沖洗時(shí)間,防止?jié){液在旋流子中沉淀結(jié)垢。

          2.5 保持真空皮帶機(jī)的最佳工作狀態(tài)

          皮帶機(jī)的問題也就是關(guān)注濾布的狀況,當(dāng)被油污染后也會(huì)影響脫水效果,保持穩(wěn)定的濾布沖洗水壓力,調(diào)整合理的皮帶轉(zhuǎn)速,發(fā)現(xiàn)真空異常時(shí)及時(shí)清理真空罐中的雜物等等。

          2.6 提高漿液氧化程度

          若發(fā)現(xiàn)氧化風(fēng)機(jī)電流、升高,氧化風(fēng)壓力升高,估計(jì)氧化風(fēng)管已經(jīng)結(jié)垢堵塞嚴(yán)重,在吸收塔檢修的過程中要對氧化風(fēng)管進(jìn)行清垢處理。

          減少電石渣供漿量及石膏漿液的排出量,加大漿液在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間。同時(shí)降低PH的控制要求,一般保持在4.5-5.0即可。

          2.7 其他措施

          控制石膏脫水程度也是一個(gè)方面,保持儀表準(zhǔn)確程度是脫硫運(yùn)行的關(guān)鍵,運(yùn)行人員要加強(qiáng)對運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測分析,發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)應(yīng)查找原因,及時(shí)調(diào)整,防止多參數(shù)發(fā)生變化,給問題的處理造成困難。

          保持PH值在5.0—5.5之間,防止過高或過低。過低可能造成脫硫效率的降低、腐蝕性加強(qiáng),過高漿液中未反應(yīng)的電石渣量增多,兩種情況都不利于運(yùn)行穩(wěn)定。

          另外,加強(qiáng)廢水排放,控制吸收塔內(nèi)CL-含量在20000ppm以下不超標(biāo)。

          3 快速恢復(fù)正常的技巧

          如果吸收塔石膏漿液脫水出現(xiàn)異常情況,如何盡快改善脫水效果問題,保證合格的石膏品質(zhì)是運(yùn)行的關(guān)鍵。通過咨詢相關(guān)權(quán)威專家,大多都是全部更換漿液,但這種方法時(shí)間長影響大,達(dá)不到立竿見影的效果。往往脫硫系統(tǒng)又不能長期停運(yùn),加之脫硫相關(guān)檢查較多,不可能長時(shí)間去糾正。在實(shí)際運(yùn)行中有一個(gè)解決問題的簡單辦法,只需停運(yùn)系統(tǒng)8個(gè)小時(shí)左右或者不需停運(yùn)就能解決的辦法,以供大家參考:

          首先,將脫水困難的塔停止脫水,降低吸收塔液位至最低,對氧化風(fēng)管進(jìn)行一次徹底沖洗,時(shí)間大約15分鐘,同時(shí)申請減小煙氣量,減少供漿量,保持合理的燃煤硫分。然后利用地坑泵加入以前脫水效果好時(shí)的石膏,加入量大概在10-15噸左右,密度可以提高到1150-1200kg/m3左右。6-8小時(shí)后重新脫水,效果得到改善,狀況得到糾正。

          此種方法經(jīng)過多次試驗(yàn),都在極短的時(shí)間內(nèi)解決了。想想其中的原理:也就是不管什么原因?qū)⑺?nèi)的平衡破壞了,重新補(bǔ)充一次晶種恢復(fù)原來的環(huán)境,建立起塔內(nèi)的平衡,問題也就解決了。具體的化學(xué)原理分析就不再敘述了。

          這只是暫時(shí)的辦法,要防患于未然,還要加強(qiáng)運(yùn)行過程中的各個(gè)問題的控制。此種方法僅供參考,具體情況還有具體分析。

          脫硫工藝系統(tǒng)復(fù)雜,影響石膏含水率的因素比較多,各因素之間又存相互影響。通過對脫硫系統(tǒng)石膏含水量大的原因分析,在運(yùn)行實(shí)際過程總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析原因。煙氣含灰量含硫量大、石灰石品質(zhì)、設(shè)備故障、氧化風(fēng)量不足等等干擾了塔內(nèi)脫硫化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行,影響了石膏的結(jié)晶和生長,使石膏結(jié)晶體顆粒大小、形狀發(fā)生變化,造成真空皮帶機(jī)濾布堵塞是引起石膏脫水困難的根本原因。另外,廢水的排放程度、pH值波動(dòng)范圍大也是影響大顆粒石膏的形成的原因之一。

          加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行管理,及時(shí)消除設(shè)備缺陷;提高運(yùn)行及檢修人員的操作及維護(hù)水平是維持系統(tǒng)設(shè)備安全正常運(yùn)行的保證。同時(shí),電廠應(yīng)加強(qiáng)對原煤質(zhì)量的控制、除塵、除灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行與合理調(diào)整,才能使脫硫系統(tǒng)保持穩(wěn)定正常運(yùn)行。


          作者:初保斌



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