煙氣濕法脫硫石膏脫水系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)及應(yīng)用

環(huán)保網(wǎng)訊:煤炭是我國的主要能源資源，截至2016年底全國火電裝機(jī)容量已達(dá)到10.5億kW,占電力裝機(jī)總量的64%,且在未來相當(dāng)長一段時(shí)間里，我國以燃煤發(fā)電為主的電力供應(yīng)格局不會(huì)發(fā)生根本變化。而燃煤電廠是我國大氣中各種污染物的重要排放源，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約90%的SO2、7%的NOx和70%的粉塵來源于燃煤發(fā)電。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)技術(shù)作為目前最有效的燃煤機(jī)組SO2排放控制技術(shù)，具有脫硫效率高、運(yùn)行相對可靠、對煤種適應(yīng)性好、副產(chǎn)品石膏綜合利用方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠煙氣脫硫。

石膏脫水系統(tǒng)是整個(gè)濕法脫硫系統(tǒng)的重要組成，利用石膏排出泵將吸收塔中合格的石膏漿液輸送至石膏脫水系統(tǒng)，通過旋流器一級脫水和真空皮帶脫水機(jī)二級脫水，實(shí)現(xiàn)將石膏漿液(含固量10%~20%)制成含水率不高于10%的石膏，同時(shí)在整個(gè)脫水過程中保證脫硫系統(tǒng)物料平。然而現(xiàn)有的石膏脫水系統(tǒng)仍存在諸多問題，不利于脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,為提高脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可靠性，通過選用合理的石膏脫水系統(tǒng)設(shè)備配置、調(diào)整脫水設(shè)備運(yùn)行方式等措施來優(yōu)化改進(jìn)石膏脫水系統(tǒng)是非常有必要的。

1石膏脫水常見故障及原因

1.1石膏旋流器故障

石膏旋流器故障一般會(huì)出現(xiàn)旋流器的“溢流跑粗”和“底流夾細(xì)”現(xiàn)象。

石膏旋流器“溢流跑粗”現(xiàn)象，即石膏漿液經(jīng)石膏旋流器一級脫水后，溢流中含固量超標(biāo)且固體顆粒較粗重。這主要是由兩方面原因引起的，

一方面，來自吸收塔的石膏漿液密度過大，含固量超出旋流器脫水工作閾值。

另一方面，旋流器因選型或長時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)行，使得旋流器底流出口堵塞。

石膏旋流器“底流夾細(xì)”現(xiàn)象，即經(jīng)旋流器一級脫水后，底流中含固量較低且包含較多細(xì)微顆粒物。這可能是由于石膏旋流器進(jìn)料泵出力不足或旋流器入口管道阻塞，導(dǎo)致進(jìn)入旋流器流量壓力低,使得石膏漿液分級效果較差，同時(shí)也可能是旋流器底流出口磨損嚴(yán)重所致。

1.2真空皮帶脫水機(jī)故障

真空皮帶脫水機(jī)濾布跑偏是真空皮帶脫水機(jī)故障的常見現(xiàn)象7。引發(fā)濾布跑偏的原因較多，主要包括進(jìn)入真空皮帶機(jī)的漿液量過大，而皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速過低。皮帶機(jī)尾部張緊輪已到限位，使得濾布過松。驅(qū)動(dòng)或從動(dòng)滾筒松動(dòng)，或中心線不平行。濾布自動(dòng)糾偏裝置發(fā)生故障。

1.3石膏含水率不達(dá)標(biāo)

真空泵形成的真空度較低。導(dǎo)致真空度低于正常值的原因主要有2個(gè)：

第1，真空密封管路有漏氣點(diǎn)或管路堵塞;

第2，真空皮帶機(jī)密封水流量不足或密封皮帶磨損嚴(yán)重。

真空皮帶脫水機(jī)濾布堵塞。一方面可能是由于濾布沖洗水對濾布沖洗不徹底，另一方面可能石膏漿液本身的性質(zhì)發(fā)生變化，小顆粒石膏晶體或其他雜質(zhì)含量增多堵塞濾布過濾通道。

石膏濾餅厚度較高。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濾餅厚度增加至10~30mm時(shí)，隨著真空度的增加，可以保證石膏含水率達(dá)標(biāo)。而當(dāng)濾餅厚度增加至30mm以上時(shí)，隨著真空度的增加，石膏漿液仍脫水困難，石膏含水率超標(biāo)。

2主要設(shè)備及優(yōu)化設(shè)計(jì)

大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司三期1050MW機(jī)組脫硫石膏脫水系統(tǒng)主要包括2套石膏旋流系統(tǒng)、臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)、臺(tái)水環(huán)式真空泵、臺(tái)濾液分離系統(tǒng)及1套濾布/濾餅沖洗水箱和沖洗水泵系統(tǒng)等。該石膏脫水系統(tǒng)工藝流程大致為：煙氣中SO2。在吸收塔中經(jīng)循環(huán)漿液洗滌與石灰石漿液反應(yīng)生成亞硫酸鈣，再就地被強(qiáng)制氧化為硫酸鈣,密度合格的石膏漿液由石膏排出泵輸送至石膏旋流器進(jìn)行一級脫水，細(xì)小顆粒從旋流器的中心向上流動(dòng)形成溢流，粗重顆粒則沿旋流器壁向下流動(dòng)形成底流。底流中石膏漿液含固量約50%直接進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級脫水，最后制成含水率不高于10%的石膏。溢流漿液一部分直接進(jìn)入石膏漿液回流箱，經(jīng)漿液回流泵可輸送至吸收塔或制漿系統(tǒng);另一部分進(jìn)入廢水旋流器給料箱，經(jīng)廢水旋流器后，底流進(jìn)入石膏漿液回流箱,溢流進(jìn)入廢水系統(tǒng)。

2.1石膏一級脫水系統(tǒng)

一級脫水系統(tǒng)是對石膏漿液進(jìn)行濃縮和石膏晶體分級，同時(shí)具有維持吸收塔循環(huán)漿液品質(zhì)的作用。該系統(tǒng)中設(shè)備主要由石膏漿液緩沖箱、石膏漿液回流箱、石膏排出泵、石膏進(jìn)料泵和石膏旋流器組成。

該一級脫水選用的石膏旋流器本身為無動(dòng)力裝置，其利用重力和離心力實(shí)現(xiàn)漿液濃縮分級。帶有一定壓力的漿液從旋流器入口切向進(jìn)入旋流腔后形成高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于受到筒體和頂蓋的限制，漿液在旋流器筒體內(nèi)形成兩股旋流，旋流過程中，粗重固體顆粒受離心力作用大部分被甩向筒壁，與筒壁撞擊失去能量后在重力作用下沿壁滑下，形成一股自上而下的外旋流，最后從底流口排出，形成濃相漿液;而細(xì)微顆粒因密度小，則在筒體軸線中心處形成一股自下而上的內(nèi)旋流，最后經(jīng)溢流口排出，形成稀相漿液。

當(dāng)吸收塔中石膏漿液密度合格時(shí)，投運(yùn)石膏脫水系統(tǒng)。利用石膏排出泵將石膏漿液輸送至石膏緩沖箱，石膏進(jìn)料泵再將緩沖箱漿液抽至石膏旋流器進(jìn)行一級脫水。

研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著旋流器入口壓力的逐步增大，其分級及分離效率逐漸提高&1。不同于現(xiàn)有常規(guī)一級脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中石膏排出泵與石膏進(jìn)料泵均可變頻運(yùn)行。根據(jù)石膏旋流器的技術(shù)指標(biāo)，將旋流子入口壓力控制在155±25kPa,可以達(dá)到良好的石膏一級脫水效果。利用石膏進(jìn)料泵變頻功能，對旋流子入口壓力調(diào)節(jié)控制，維持石膏緩沖箱漿液流出量一定，再變頻調(diào)節(jié)石膏排出泵，實(shí)現(xiàn)緩沖箱漿液流出量和流入量均衡，使得石膏緩沖箱液位保持穩(wěn)定。石膏旋流器的底流進(jìn)入石膏二級脫水系統(tǒng)，溢流可選擇進(jìn)入廢水旋流器緩沖箱或石膏漿液回流箱。

該系統(tǒng)配置具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)設(shè)置石膏緩沖箱，避免了石膏漿液輸送管道過長容易堵塞斷流的問題，為脫水系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行提供了保障。

(2)石膏進(jìn)料泵的變頻功效，使得旋流子入口壓力可控，漿液濃縮結(jié)晶效果良好，且可有效管控旋流器堵塞問題。

(3)依據(jù)吸收塔循環(huán)漿液中氯離子含量，可切換石膏旋流器溢流方向，當(dāng)氯離子含量較低時(shí)，溢流輸送至石膏漿液回流箱再抽送至吸收塔或制漿系統(tǒng)。

(4)當(dāng)氯離子含量較高時(shí)，溢流輸送至廢水旋流器緩沖箱，投運(yùn)廢水處理系統(tǒng)，保證漿液利用最大化，提升脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

2.2石膏二級脫水系統(tǒng)

二級脫水系統(tǒng)是對濃縮結(jié)晶石膏漿液進(jìn)行真空脫水,制成石膏成品。該系統(tǒng)主要設(shè)備有濾液水池、真空皮帶脫水機(jī)、水環(huán)式真空泵和濾布沖洗水泵。

經(jīng)石膏旋流器一級脫水后，底流直接流至真空皮帶脫水機(jī)。此真空脫水機(jī)采用了固定真空盒設(shè)計(jì)，橡膠帶在真空盒上移動(dòng)，真空盒與橡膠帶間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)形式，真空盒和膠帶間設(shè)計(jì)環(huán)形摩擦帶并以水密封，密封水既可作為密封裝置的潤滑劑又可作為冷卻劑，形成一個(gè)相當(dāng)有效的真空密封，同時(shí)膠帶采用托輥式支承，有效減少膠帶運(yùn)行的摩擦阻力。其配置的自動(dòng)糾偏裝置可有效防止濾布跑偏,降低真空皮帶脫水機(jī)故障率。當(dāng)濾布處于正常位置時(shí),濾布不與檢測桿接觸，感應(yīng)開關(guān)無感應(yīng)信號;當(dāng)濾布接近跑偏時(shí)，濾布觸動(dòng)檢測桿，當(dāng)達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，感應(yīng)開關(guān)輸出信號，自動(dòng)糾偏裝置氣囊充氣，帶動(dòng)糾偏輥偏移,使濾布、膠帶改變偏移方向，回到正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置。

3臺(tái)濾布沖洗水泵，運(yùn)1備，對真空脫水機(jī)濾布進(jìn)行沖洗。濾布沖洗水布置現(xiàn)場如圖1所示，其中噴嘴屬于可拆卸型，可對膠帶正、反面進(jìn)行沖洗，該布置方式可有效沖洗濾布，防止固體顆粒堆積，從而有效緩解濾布堵塞問題。同時(shí)，沖洗濾布后水落入真空脫水機(jī)下方托盤,匯入濾液水池，濾液水池中的漿液經(jīng)地坑泵輸送至石膏回流箱，可供吸收塔和制漿系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)漿液利用價(jià)值最大化。

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