1、大同分公司脱硫石膏脱水困难的原因分析及解决方案1 石膏脱水困难的现象极其原因分析1.1 现象1）滤布成 型 的 石 膏 饼 中 出 现 分 层 现 象 ， 上 层 较 湿 ， 下层 较 干 ， 或 上 层 干 下 层 湿 ；2）石膏饼表面有一层湿黏，发亮的物质； 3）石膏病断层有气泡破裂后留下的小孔。4）下料口不结块、不滑落，成稀泥状，甚至出现下部粘稠、上部成流水状。1.2 原因分析影响石膏脱水的因素比较多，归纳起来，不外乎吸收塔物理化学反应过程的参 数 控 制 和 脱 水 设 备 的 运 行 状 况 。1.2.1 参数控制参数控制因素对于吸收塔，除了粉尘，上游烟气因素已不可控，因而在运行过程
2、中，主 要 要 控 制 吸 收 塔 本 身 的 浆 液 PH 值 、 浆 液 密 度 。 吸 收 塔 液 位 ， 粉 尘 含 量和 氧 化 风 量 ， 这 些 参 数 ， 影 响 石 膏 的 结 晶 和 水 分 的 脱 出 ， 因 为 在 石 膏 的 生 成 过 程 中 ，如 果 参 数 控 制 不 好 ， 往 往 会 生 成 层 状 、针 状 晶 体 ， 进 一 步 向 片 状 、 簇 状 或 花 瓣 形 发 展 ，其 粘 性 大 难 以 脱 水 ， 如 亚 硫 酸 钙 晶 体 。 而 石 膏 晶 体 应 是 短 柱 状 ， 比 前 者 颗 粒 大 ， 易脱 水 。 另 外 ， 颗 粒 较
3、小 的 物 质 如 石 灰 石 和 粉 尘 等 杂 质 ， 游 离 于 石 膏晶 体 之 间 ， 堵 塞 水分 脱 出 通 道 ， 是 水 分 难 以 脱 出 。 1.2.1.1 浆液 PH 值。浆液 PH 是控制脱硫反应过程的一个重要参数。控 制 PH值 就 是 控 制 过 程 的 一个 重 要 参数。控制 PH值 就 是 控 制 进 入 吸 收 塔 的 石 灰 石 浆 液 量 。因 为 SO2溶 解 过 程 中 ， 离解 出 大 量 的 H+，高 PH 的 控 制 有 助 于 SO2的 溶 解 ， 而 石 灰 石 的 溶 解 过 程 中 ， 离 解 出 大量 的 OH-，低 PH 值 的
4、控 制 有 助 于 石 灰 石 的 溶 解 ， 所 以 PH 值 得 过 高 过 低 都 不 利 于 石 膏的 形 成 ， 必 须 确 定 一 个 合 理 的 PH 值 ， 否 则 过 高 的 PH 值 使 大 量 的 石 灰 石 混 入 石 膏 ， 无论 是 石 灰 石 还 是 亚 硫 酸 盐 ， 由 于 其 粒 径 比 硫 酸 钙 晶 体 小 ， 不 但 降 低 石 膏 纯 度 ， 而 且造 成 石 膏 脱 水 困 难 。1.2.1.2 浆液密度。石膏的浆液密度反映了吸收塔中浆液的饱和情况，密度过低，则表明吸收塔石膏含量低，碳酸钙含量相对较大，此时如果将石膏浆液排除吸收塔，将导致石膏中的碳
5、酸钙增加，浪费 石 灰 石 ， 由 于 其 粒 径 小 ， 既 降 低 石 膏 品 质 又 使 石 膏 脱 水困 难 ；密 度 过 高 ， 则 表 明 石膏浆中石膏和碳酸钙都过量，过量的硫酸钙抑制 SO2的 吸 收 ，不 利 于 碳 酸 钙 溶 解 ， 此 时 若 排 除 石膏， 由 于 碳 酸 钙 粒 径 小 ， 造 成 石 膏 脱 水 困 难 。利 旧 旋流 器 出 力 有 限 ， 不 能 满 足 石 膏 脱 水 需 求 。1.2.1.3 吸收塔液位吸收塔液位影响亚硫酸盐的充分氧化和石膏在塔内的停留时间。液位高，氧化区延长，石膏纯度高，石灰石浆液循环反应充分。液位低，使收塔中的氧化区缩短，
6、亚硫酸盐得不到重复氧化，同时是储存在吸收塔中的石膏浆液相对减少，容易使浆液密度超限，使补入的石灰石浆液得不到充分的循环反映就排出吸收塔，密度一旦超限，由于石膏排出量受限，会 发 生 密 度 过 高 使 石 膏 难 于 脱水 的 问 题 。 1.2.1.4 粉尘含量原 烟气中的飞灰进入吸收塔浆液中在一定程度上阻碍了 SO2 与脱硫剂的接触，降低了石灰石中 Ca2的溶解速率，同时飞灰中不断溶出的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn 等离子会抑制 Ca2与 HSO3的反应，“封闭”了吸收剂的活性。一般要求吸收塔入口的烟尘含量不能超过 200mg/m3，如果超过 300 mg/m3以上就容易出现这种现象
7、。如果烟尘含量测量仪表不准，最直接的方法可以取样沉淀，如果沉淀的固体物质中上部的黑色灰状物质超过总量的 1/3（正常的应在 1/4 以下），就说明入口的烟尘含量太大了。1.2.1.5 氧化风量氧化风量影响亚硫酸盐的氧化，风量足则氧化充分，生成粗壮的石膏晶体，极易脱水，则，生成粘度较大的、颜色发黑，晶格不规则的小粒径亚硫酸盐的晶体，不利于石膏脱水。同时，可溶性亚硫酸盐能提供可溶性碱量，当亚硫酸盐相对饱和度较高时，亚硫酸盐形成的碱性环境控制碳酸钙的溶解，从而导致浆液中的碳酸钙含量增大，使石膏纯度降低并难以脱水。燃煤含硫量突然增大，而鼓入吸收塔的氧化空气量并未随之增加，特别当 SO2 浓度超过设计值
8、，氧化风量也是无法改变，由于严重氧化不足，会造成石膏结晶困难，增加脱水的难度。氧化率下降时，浆液中的可溶性亚硫酸盐浓度增大，将拟制 CaCO3 的 溶解，石膏纯度也将下降，其中的 CaCO3 将增大，由于 CaCO3 的粒径较小，容易吸附到真空皮带机的滤布上，从而造成脱水困难。这时若从吸收塔取样可以发现，浆液成灰白色，沉淀速度较慢，正常石膏浆液完全沉淀时间越 20 分钟，此时需要 1 小时左右。1.2.1.6 石灰石 CaCO3含量石灰石中碳酸钙的重量百分含量应高于 90，含量太低时会由于杂质较多而给运行带来一些问题，造成吸收剂耗量和运输费用增加，石膏纯度下降。我。石灰石中的其它杂质对湿法 F
9、GD 系统的稳定运行也会带来较大影响，从而降低 FGD 系统的性能。FGD 系统运行时，会出现尽管加入过量石灰石浆液，pH 值依然呈下降趋势，使 pH 值失去控制的现象，脱硫效率也会随之下降，即进入石灰石浆液“盲区”，或称“坏浆”。由石灰石中的杂质带入系统中的可溶性铝和浆液中的 F-可以形成 AlFX 络合物，AlFX 络合物达到一定浓度时会降低石灰石的反应活性，即所谓“封闭”石灰石，这是进入石灰石浆液“盲区”的主要原因。而且，在较高 pH 值运行时，AlFX 络合物包裹在石灰石颗粒表面，使之暂时失去活性的现象更加明显。1.2.1.7 灰分等杂质含量一方面，由于氯根离子较碳酸根离子强，氯根极易
10、与钙离子结合，并以氯化钙的形式存在于浆液中，从而使浆液中的钙离子浓度增大，由于氯离子效应，将抑制碳酸钙的 离 解 ， 同 时 由 于 氯 根 较 亚 硫 酸 氢 根 离 子 强 ， 因 而 抑 制SO2溶 解 生 成 亚硫 酸 氢 根 ， 不 利 于 石 膏 晶 体 的 形 成 。 另 一 方 面 ， 杂 质 夹 杂 在 石 膏 结 晶 之 间 ， 堵 塞 了游 离 水 在 结 晶 之 间 的 通 道 ， 是 石 膏 脱 水 变得 困 难 ， 吸 收 塔 内 杂 质 含 量 的 高 低 ， 可 从 皮带 机 上 的 石 膏 滤 饼 表 面 颜 色 间 接 了 解 ， 吸 收 塔 内 杂 质 的
11、 含 量 高 时 ， 石 膏饼 表 面 被 一 层 呈深 褐 色 物 质 覆 盖 ， 这 层 物 质 手 感 很 黏 ， 且 很 快 会 析 出 水 分 ， 这 是 因 为 杂 质 大 多 为 烟 气中 的 飞 灰 ， 质 量 相 对 较 轻 ， 当 石 膏 浆 液 流 入 皮 带 机 滤 布 上 时 ， 轻 轻 的 杂 质 漂 浮 的 将 也得上 部 ， 而 杂 质 颗 粒 较 石 膏 颗 粒 细 且 粘 性 的 ， 水 分 不 易 脱 除 。1.2.2 设备原因1.2.2.1 石膏旋流器出现异常判 断 旋 流 器 工 作 是 否 正 常 ， 可 以 采 取 检 查 及 测 量 的 方 法
12、。 测 量 的 方 法 十 分 简 单 ，分别 取 进 石 膏 旋 流 器 底 流 、 溢 流 的 浆 液 ， 沉 淀 30分 钟 ， 对 比 一 下 含 固 量 的 差 别 ， 如 果 底流 的 含 固 量 为 50-60%说 明 旋 流 子 运 行 正 常 ， 如 果 低 于 50%以 上 就 要 检 查 更 换 旋 流 子 了 。可 想 而 知 ， 如 果 进 入 真 空 皮 带 机 的 石 膏 浆 液 过 稀 ， 负 压 析 出 的 水 量 过 大 。 脱 水 过 程中 形成 不 了 真 空 ， 从 而 脱 水 效 果 也 就 变 差 。1.2.2.2 真空皮带机异常真空皮带机是石膏二
13、次脱水的重要设备，脱水效果与浆液的性质、滤布的清洁程度有较大的关系。汽液分离器的表计直观地反映了皮带机的真空，真空皮带机的真空与石膏含水率呈有规律的变化，皮带机真空升高，反映出滤水通过滤布时的压降增加，反应出石膏含水率增大。其增加的原因，一是脱水设备运行不正常，如滤布冲洗不干净或滤布使用周期过长都会使皮带机脱水效果变差，脱水不畅；二是石膏浆液本身性质的变化，如浆液中小颗粒石膏晶体增多或浆液中的杂质含量增加等引起滤布过滤通道的堵塞，使浆液中的水不容易从滤布孔隙分离出来。若要达到一定的固液分离效果，必须使真空升高。根据现场取样化验以及运行调整、设备等方面的情况分析，石膏脱水困难的原因有以下几个原因
14、：1、大同分公司石灰石 CaCO3含量长期在 88%及以下，甚至低于 85%，相对石灰石中杂物含量增加，杂物中所含的金属离子会影响石灰石溶解以及反应，导致石膏浆液中 CaCO3含量增加，由 于 CaCO3的 粒 径 较 小 ， 容 易 吸 附 到 真 空 皮 带 机 的滤 布 上 ， 从 而 造 成 脱 水 困 难 。 由 于 对 脱 水 系 统 的 调 整 ， 影 响 连 续 石 膏 脱 水 ， 造成吸收塔石膏浆液长时间高浓度，影响石灰石浆液分解，使浆液中 CaCO3含量增加，既浪费石灰石，又不能很好地脱除 SO2。2、吸收塔浆液密度计采用差压式密度计，这种密度计适合静态液体密度测量，而吸收
15、塔浆液在搅拌器以及氧化风的作用下为动态浆液，导致密度测量不准确，手工测量又存在延迟，导致监盘人员不能实时观察吸收塔浆液密度，吸收塔浆液密度的影响也对脱水效果。3、吸收塔 PH 采用自流式 PH 测量，由于取样位置高度的问题，导致现场实测PH 值与石膏浆液排出泵取样手测 PH 值相差-0.5 以上，吸收塔 PH 维持在 5.0 以上时底流 CaCO3含量3%，维持低 PH 值时又不符合运行规定。通过手工测量对比，实测 PH 值在 3.8-4.5（手测 4.4-5.2）区间时吸收塔浆液底流 CaCO3含量较低，基本在范围内，对脱水效果影响较小。2 解决问题的对应方法通过数据分析对比，消除了烟气含尘
16、量对石膏浆液脱水的影响因素，那么影响因素为石灰石 CaCO3 含量、浆液密度、氯根三方面。2.1 提高石灰石品质我公司是采用外购石灰石，当地石灰石费用相对便宜，但 CaCO3 含量普遍偏低，对脱硫长期稳定运行存在不利因素，而且大同分公司 2 台湿磨额定出力为 17t/h，石灰石 CaCO3 含量低导致磨机出力增加，直接影响石灰石浆液过筛率且电耗增加，而磨机出力在额定出力的 80%-85%为最佳运行工况，但由于CaCO3 含量较低，磨机长期在额定出力下运行方能满足脱硫吸收剂需求，导致石灰石浆液过筛率下降，粒径增加，石灰石不能充分反应，导致吸收塔浆液CaCO3 含量增加，从而影响石膏脱水效果，浪费
17、石灰石。建议采购 CaCO3 含量90%且品质稳定的石灰石。2.2 优化吸收塔浆液密度计通过运行观察，目前吸收塔浆液密度计数据无参考性，而手工测量存在延迟性且存在精度差。而吸收塔浆液密度作为运行监视参数需要连续、稳定、可靠，目前质量式密度计较为可靠稳定，建议更换或将差压式密度计优化。2.3 加强对旋流站的监控及维修对于石膏旋流站的操作并不多，除了调整压力以外并没有太多手段。日常要加强检查底流口液体流出的状态，根据经验判断，当沉砂嘴喷出的为雾状时效果为最佳，接近直流时效果已经变差（见下图） ，此时可以考虑更换沉砂嘴。也可以测量一下，旋流后达不到 50-60%的脱水效果就要考虑更换旋流器沉砂嘴了。
18、再者就是停运后增加冲洗时间，防止浆液在旋流子中沉淀结垢。图片：左侧为正常状态，右侧为沉砂嘴更换前的状态2.4 保持真空皮带机的最佳工作状态皮带机的问题也就是关注滤布的状况，当被油污染后也会影响脱水效果，保持稳定的滤布冲洗水压力，调整合理的皮带转速，发现真空异常时及时清理真空罐中的杂物等等。2.5 提高浆液氧化程度若发现氧化风机电流降低，估计氧化风管结垢已经结垢严重，在吸收塔检修的过程中要对氧化风管进行清垢处理。减少石灰石供浆量及石膏浆液的排出量，延长浆液在吸收塔内的停留时间。2.6 其他措施控制石膏脱水程度也是一个方面，保持仪表准确程度是脱硫运行的关键，运行人员要加强对运行参数的监测分析，发现
19、不正常时应查找原因，及时调整，防止多参数发生变化，给问题的处理造成困难。保持 PH 值在 4.55.2 之间，防止过高或过低。过低可能造成脱硫效率的降低、腐蚀性加强，过高浆液中未反应的石灰石量增多，两种情况都不利于运行稳定。另外，加强废水排放，控制吸收塔内 CL-含量在 15000ppm 以下不超标。3 快速恢复正常的技巧如果吸收塔石膏浆液脱水出现异常情况，如何尽快改善脱水效果问题，保证合格的石膏品质是运行的关键。通过咨询相，大多都是全部置换浆液，但这种方法时间长影响大，达不到立竿见影的效果。往往脱硫系统又不能长期停运，加之脱硫相关检查较多，不可能长时间去纠正。通过摸索我们在实际运行中发现一个
20、解决问题的简单办法，不需停运就能解决的办法，以供参考；首先，将脱水困难的塔停止脱水，降低吸收塔液位至最低，对氧化风管进行一次彻底冲洗，时间大约 15 分钟，同时申请减小烟气量，减少供浆量，保持合理的燃煤硫分。然后利用地坑泵加入以前脱水效果好时的石膏，加入量大概在 10-15 吨左右，密度可以提高到 1150-1200kg/m3 左右。6-8 小时后重新脱水，效果得到改善，状况得到纠正。想想其中的原理：也就是不管什么原因将塔内的平衡破坏了，重新补充一次晶种恢复原来的环境，建立起塔内的平衡，问题也就解决了。具体的化学原理分析就不再叙述了。这只是暂时的办法，要防患于未然，还要加强运行过程中的各个问题
21、的控制。此种方法仅供参考，具体情况还有具体分析。脱硫工艺系统复杂，影响石膏含水率的因素比较多，各因素之间又存相互影响。通过对脱硫系统石膏含水量大的原因分析，在运行实际过程总结经验、分析原因。烟气含灰量含硫量大、石灰石品质、设备故障、氧化风量不足、上游工况以及运行调整等干扰了塔内脱硫化学反应的正常进行，影响了石膏的结晶和生长，使石膏结晶体颗粒大小、形状发生变化，造成真空皮带机滤布堵塞是引起石膏脱水困难的根本原因。另外，废水的排放程度、pH 值波动范围大也是影响大颗粒石膏的形成的原因之一。加强脱硫系统设备的运行管理，及时消除设备缺陷；提高运行及检修人员的操作及维护水平是维持系统设备安全正常运行的保证。同时，建议公司采购部采购品质相对较好的石灰石，才能使脱硫系统保持稳定正常运行。
