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論脫水系統(tǒng)脫水效果差原因分析及處理方案

2019-11-01  來自: 威海市銘遠(yuǎn)環(huán)??萍加邢薰? 瀏覽次數(shù):1356

一、引言

我廠是5×330MW火力發(fā)電機(jī)組,NO. 1~NO.5機(jī)組的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法(FGD)脫硫工藝;我廠設(shè)計(jì)兩套真空皮帶脫水機(jī)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(nèi)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(jīng)氧化風(fēng)機(jī)將O2鼓入吸收塔內(nèi),強(qiáng)行氧化為二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)結(jié)晶。石膏排出泵將吸收塔內(nèi)的漿液抽出,送往石膏旋流器,進(jìn)行顆粒分級(jí),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(jī)進(jìn)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(duì)石膏的儲(chǔ)存、運(yùn)輸,嚴(yán)重時(shí),會(huì)影響脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行,進(jìn)而造成吸收塔漿液密度持續(xù)高升、吸收塔漿液品質(zhì)差;塔內(nèi)漿液品質(zhì)差又會(huì)導(dǎo)致脫硫效率差和脫水效果差的惡性循環(huán)事件的發(fā)生。

脫水效果差之原因一:石膏漿液品質(zhì)差

此處,說到石膏漿液品質(zhì)差,主要是指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,脫水效果差。

1.1石膏晶體顆粒度小

吸收塔漿液經(jīng)一級(jí)脫水后,進(jìn)入真空脫水機(jī)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(gòu)成的石膏有利于脫水。

而控制石膏結(jié)晶,使其生成易于分離和脫水的石膏顆粒是非常重要的。蕞好,石膏晶體是粗顆粒;如果控制不當(dāng),生成層狀、針狀或者非常細(xì)小的顆粒,不僅會(huì)造成系統(tǒng)結(jié)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(yīng)是短柱狀,比前者顆粒大,易于脫水。所以,控制好吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)條件和結(jié)晶條件(循環(huán)泵運(yùn)行方式必須滿足液氣比規(guī)定值;吸收塔漿液液位必須足夠高,以滿足漿液在漿池內(nèi)滯留時(shí)間不低于4min,滯留時(shí)間越長越利于亞硫酸根被氧化,同時(shí)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(jī)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(zhì)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(jìn)入吸收塔,會(huì)引起吸收塔中的有機(jī)物含量增加,從而發(fā)生皂化反應(yīng),產(chǎn)生一種油膜,加之氧化風(fēng)機(jī)給吸收塔漿池中鼓入高壓空氣,油膜會(huì)受到高壓沖擊,進(jìn)而造成漿液易冒泡,不利于脫水。

時(shí)間

NO. 1機(jī)組飛

灰可燃物(%)

NO.2機(jī)組飛

灰可燃物(%)

NO.3機(jī)組飛

灰可燃物(%)

NO.4機(jī)組飛

灰可燃物(%)

NO.5機(jī)組飛

灰可燃物(%)

A側(cè)

B側(cè)

A側(cè)

B側(cè)

A側(cè)

B側(cè)

A側(cè)

B側(cè)

A側(cè)

B側(cè)

2018.8.1

3.11

4.82



13.32

11.41

11.50

14.09

10.42

8.71

2018.8.2





6.16

12.20

10.19

19.46

7.19

10.87

2018.8.4







16.11

9.15



2018.8.5







14.51

13.24



2018.8.7





8.23

11.15

9.16

12.05

4.25


2018.8.8

4.88

4.78

停爐

7.51

10.80

7.86

15.47

4.31


2018.8.15

停爐


6.07

7.04

9.43

7.77

15.23

2.7


2018.22

停爐


12.02

7.13

10.19

8.13

15.23

3.89

9.33


以上表格中統(tǒng)計(jì)的是,2018年8月份我廠各機(jī)組飛灰中可燃物含量所占比值。規(guī)定鍋爐燃燒后飛灰中可燃物含量應(yīng)低于5%,可見,我廠鍋爐燃燒存在燃燒不充分的現(xiàn)象,特別是NO.3機(jī)組和NO.4機(jī)組較為嚴(yán)重。在2018年9月份對(duì)各機(jī)組消泡劑添加次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。以吸收塔溢流管開始冒泡為準(zhǔn),對(duì)吸收塔進(jìn)行添加消泡劑。


NO.2

NO.3

NO.4

NO.5機(jī)組

日期

消泡劑添加次數(shù)

消泡劑添加次數(shù)

消泡劑添加次數(shù)

消泡劑添加次數(shù)

2018.9.6

1

3

3

0

2018.9.7

0

1

2

0

2018.9.8

1

2

2

0

2018.9.9

1

3

2

0

2018.9.10

1

4

1

0

2018.9.11

0

2

1

0

2018.9.12

1

0

1

0

2018.9.13

0

1

1

0

2018.9.14

1

2

2

0


(3)石灰石中的雜質(zhì)。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(gè)階段。當(dāng)溶液表面能降低時(shí)晶核形成速率會(huì)增大,進(jìn)而導(dǎo)致漿液中晶核數(shù)量增多,石膏晶體顆粒變小;而漿液中MgO的存在會(huì)降低溶液表面能,這樣就會(huì)導(dǎo)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(yīng)出石灰石漿液供給量過多,而合格的石灰石漿液細(xì)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(yùn)行時(shí),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(huì)使得脫水效果不好,造成石膏脫水困難。NO.3機(jī)組和NO.4機(jī)組參數(shù)統(tǒng)計(jì)(表三)

日期

 

NO.3機(jī)組

NO.4機(jī)組

PH

CO32-(%)

脫水效果

PH

CO32-(%)

脫水效果

2018-09-07

6.62

4.26%

不好

5.7

1.37%

良好

2018-09-08

6.5

3.76%

不好

5.6

0.58%

良好

2018-09-09

6.0

0.20% 

良好

5.5

0.57%

良好

2018-09-10

6.1

2.57%

不好

5.7

0.14%  

良好

2018-09-11

6.15

1.85% 

良好

6.27

2.36%

良好

2018-09-12

6.35

3.90%

不好

5.75

1.28%

良好


2.脫水效果差之原因二:石膏旋流器粗細(xì)分離效果差

石膏旋流器號(hào)稱是一級(jí)脫水,承擔(dān)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(zhì)量含量)左右,固體顆粒細(xì)小,主要為未完全反應(yīng)的吸收劑和石膏小結(jié)晶等;脫硫劑返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng),而石膏小結(jié)晶作為漿池中結(jié)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(zhì)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(jī)的目的就是要脫除這些大結(jié)晶顆粒之間的游離水,上述已經(jīng)詳細(xì)的說到大顆粒晶體占比多的話是非常有利于脫水機(jī)正常脫水的。

若石膏旋流器旋流筒體內(nèi)石膏沉積、旋流子入口被大量雜質(zhì)堵塞,或者運(yùn)行人員調(diào)整不當(dāng),比如旋流子投運(yùn)數(shù)目多,入口壓力低,石膏漿液濃縮及顆粒分級(jí)效果肯定會(huì)變差,過多的小顆粒將會(huì)進(jìn)入底流,然后到脫水機(jī),會(huì)直接影響石膏的脫水效果.

2018年09月29日——09月30日對(duì)NO. 1~NO.4機(jī)組提取石膏旋流器底流漿液,送化驗(yàn)室化驗(yàn)石膏旋流器底流漿液的固含量(NO.2、NO.3在29號(hào)14:40分取漿;NO. 1、NO.4在30號(hào)早上07:10分取漿)。見下表:

機(jī)組

NO. 1

NO.2

NO.3

NO.4

NO.5

吸收塔密度(kg/m3)

1092

1136

1116

1125

停機(jī)

投運(yùn)旋流數(shù)目(個(gè))

3

3

3

3

停機(jī)

旋流器入口壓力(Mpa)

0.11

0.13

0.14

0.18

停機(jī)

底流含固量(%)

15.04

19.95

34.71

21.22

停機(jī)

石膏旋流器參數(shù)(表四)

化驗(yàn)所得結(jié)果顯示4臺(tái)機(jī)組的石膏旋流器底流含固量遠(yuǎn)低于要求值,這樣就會(huì)造成二級(jí)脫水系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)脫水負(fù)擔(dān)加重;也會(huì)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(huì)造成石灰石的浪費(fèi)。

3.脫水效果差之原因三:真空皮帶脫水機(jī)故障

3.1脫水機(jī)濾布材質(zhì)差

濾布材質(zhì)采用聚酯材料的蕞好,有聚丙烯的話易出現(xiàn)濾布變形、撕裂和濾布易開洞,或?yàn)V布接口工藝是否良好,工藝不好,接口處縫隙大等,都會(huì)導(dǎo)致漏真空,影響脫水效果?;蛘邽V布材質(zhì)太差,濾布孔隙大小不合理也會(huì)直接造成脫水效果差。

我廠在2018年08月低對(duì)#2真空皮帶機(jī)濾布進(jìn)行了更換,在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)根本無法將石膏漿液脫干,與之前濾布材質(zhì)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)該濾布較之前所用濾布材質(zhì)要硬,而且面光滑;為了保證脫水效果良好,2018年09月08日,重新更換了和之前一致的新濾布,最終#2脫水系統(tǒng)可正常投運(yùn)。

脫水機(jī)

脫水機(jī)



3.2氣液分離器至脫水機(jī)間真空管路是否堵塞

2013年中旬,脫水機(jī)A、B脫水效果差,我廠對(duì)氣液分離器至脫水機(jī)之間的真空管路進(jìn)行過拆解檢查,發(fā)現(xiàn)管路中有大量漿液沉積,部分管路接近堵塞狀態(tài),嚴(yán)重影響到脫水機(jī)的脫水效果,待積漿清理后,恢復(fù)運(yùn)行時(shí),發(fā)現(xiàn)脫水效果明顯好轉(zhuǎn)。

4.脫水效果差之原因四:運(yùn)行人員運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)4.1石膏旋流器旋流子投運(yùn)數(shù)目多

若,石膏旋流器旋流子投運(yùn)數(shù)目多時(shí),石膏旋流器入口壓力會(huì)下降,壓力過低時(shí),漿液流入旋流器的流速會(huì)下降;而石膏旋流器的工作原理就是離心沉積,如果漿液在切向進(jìn)入旋流器筒體的流速過低時(shí),石膏漿液中的小顆粒或更多的水無法在旋流子內(nèi)向上旋流,而最終成為底流漿液;這樣進(jìn)入石膏底流分配箱中的石膏漿液含的小顆粒物質(zhì)多,而且含水量也大,這樣非常不利于脫水。

4.2脫水機(jī)頻率調(diào)整不當(dāng)

脫水機(jī)頻率過低時(shí),濾餅厚度高,不利于水分被吸出;如果,頻率過快,濾餅厚度薄,但濾布運(yùn)行快,濾餅中水分被吸干的時(shí)間短,同樣也不利于脫水。

4.3脫水機(jī)下漿量過大

脫水機(jī)下漿量大,超出了脫水機(jī)的承載與處理能力。

5.石膏漿液脫水效果差處理方案

5.1保證吸收塔漿液品質(zhì)合格

項(xiàng)目

單位

理想指標(biāo)

控制指標(biāo)

CO32-

%

< 0.5

< 3

亞硫酸鹽

%

< 0.5

< 1

Cl-

mg/L

< 10000

< 20000

PH

/

4.8~5.8

5.0~6.0

晶體形狀

/

短柱塊狀

短柱塊狀

晶體粒徑

um

60um占60%以;5um占10%以下

大于50um

漿液密度

Kg/m3

1080~1150

1080~1150

MgO

%

< 0.5

< 1

    石膏漿液品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(表五)

5.11保證吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)必須充分

根據(jù)SO2在水溶液中氧化動(dòng)力學(xué)的研究,HSO3-在PH值為4.5時(shí)氧化速率蕞大,但實(shí)際濕法石灰石FGD工藝中,將吸收塔漿液PH值控制在4.8~5.8,并保證氧化風(fēng)機(jī)出力足夠,確保CaSO3·1/2H2O占比小于1%;同時(shí),保證石膏結(jié)晶時(shí)間足夠,這樣能形成較大顆粒的石膏晶體。

5.12保證廢水正常排放,維持吸收塔內(nèi)CL-濃度小于13000mg/L

吸收塔內(nèi)氯離子濃度過高,說明脫硫系統(tǒng)沒有按照設(shè)計(jì)要求定期對(duì)廢水外排,如此,吸收塔內(nèi)惰性物質(zhì)(如不參加反應(yīng)的灰、雜質(zhì)等)也會(huì)富集過多,而這部分物質(zhì)會(huì)包裹在石灰石小顆粒表面,而阻止石灰石和SO22的接觸與反應(yīng),造成石灰石消耗的增加,同樣會(huì)造成脫硫效率的下降。因此,會(huì)有氯離子濃度過高,就伴隨著脫硫效率降低,或者供漿時(shí)間長的現(xiàn)象。

5.13保證鍋爐燃燒充分

若,鍋爐燃燒不充分,煙氣帶著含有大量的碳顆?;蛘呓褂偷任慈紵M的飛灰進(jìn)入吸收塔中,一方面會(huì)引起吸收塔內(nèi)惰性物質(zhì)的增加,另一方面也會(huì)引起吸收塔漿液中的有機(jī)物含量增加,從而發(fā)生皂化反應(yīng),產(chǎn)生一種油膜,最終,吸收塔漿液會(huì)冒泡溢流。

5.14嚴(yán)格控制脫硫用水水質(zhì)和石灰石料質(zhì)量

盡量降低脫硫用水中所含有的COD;同時(shí)嚴(yán)格控制石灰石原料,尤其是其中的MgO含量,保證其指標(biāo)正常(< 1%)。

5.2運(yùn)行人員應(yīng)該勤于調(diào)整運(yùn)行方式、加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測和分析

項(xiàng)目名稱

化驗(yàn)項(xiàng)目

指標(biāo)

石灰石料

CaO

≧52%

MgO

≦1%

SiO2

≦1.5%

Al2O3

≦0.3%

CaCO3

≧90%

吸收塔漿液

MgO

≦1%

CL-

13000ppm

PH

4.8~5.8

密度

1080~1150mg/m3

石膏旋流器底流含固量

≧50%

石膏旋流器底流粒徑

≧60um占60%以上

石膏

CaCO3

<3%

CaSO3

<1%

CaSO4 .2H2O

≧90%

石灰石漿液

粒徑

44≦um占比≧90%

脫硫?qū)I(yè)需要化驗(yàn)的項(xiàng)目和各項(xiàng)目指標(biāo)(表六)

5.21嚴(yán)密監(jiān)測石膏旋流器的入口壓力

我廠所用的石膏旋流器各有四個(gè)旋流子,對(duì)旋流子投運(yùn)數(shù)目進(jìn)行調(diào)整,原則上是入口壓力越大石膏旋流器底流含固量就越高,而且石膏漿液中大顆粒固體占比高;但旋流子投運(yùn)數(shù)目太少,會(huì)影響對(duì)吸收塔漿液的置換效率,不利于對(duì)吸收塔漿液密度的控制。對(duì)石膏旋流器投運(yùn)兩個(gè)旋流子時(shí)和投運(yùn)三個(gè)旋流子時(shí),進(jìn)行化驗(yàn)旋流子的底流含固量和溢流含固量,看是否達(dá)標(biāo),若不達(dá)標(biāo),聯(lián)系檢修檢查旋流子,有必要時(shí)要更換旋流子或沉沙嘴。對(duì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)和入口壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),有利于分析和解決脫水機(jī)脫水效果差的問題。

5.22嚴(yán)密監(jiān)視脫水機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

監(jiān)盤人員要勤于調(diào)整脫水機(jī)頻率以及下漿量。巡檢人員應(yīng)檢查脫水機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好、濾布完好無破損或跑偏等現(xiàn)象,特別要檢查濾布沖洗水量是否正常,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)聯(lián)系檢修處理。

6. 結(jié)論

沒有解決不了的問題,只需要我們能“對(duì)癥下藥”!

脫水效果差原因復(fù)雜,而且各因素之間又會(huì)相互影響。以上清楚地闡述了造成脫水機(jī)脫水效果差的各方面因素,在脫水效果差時(shí),為了確切的找準(zhǔn)具體因素,就需要對(duì)所有可能涉及到的因素進(jìn)行逐一排查和篩選,同時(shí)要特別注意對(duì)吸收塔漿液進(jìn)行取樣化驗(yàn),并制定詳細(xì)的定期化驗(yàn)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)制度,這樣有利于分析,也有助于切實(shí)地解決問題。