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1、脱水效果差之原因一:石膏浆液品质差
此处,说到石膏浆液品质差,主要是指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,脱水效果差。
1.1石膏晶体颗粒度小
吸收塔浆液经一级脱水后,进入真空脱水机上的石膏浆液所含固体颗粒度分布较宽。若60um以上的大颗粒占60%以上,10um以下的小颗粒占5%以下,这样的颗粒分布所构成的石膏有利于脱水。
而控制石膏结晶,使其生成易于分离和脱水的石膏颗粒是非常重要的。最好,石膏晶体是粗颗粒;如果控制不当,生成层状、针状或者非常细小的颗粒,不仅会造成系统结垢,而且非常难脱水;尤其是针状晶体,形成的石膏颗粒小,粘性大,如CaSO3·1/2H2O晶体。
而理想的石膏晶体应是短柱状,比前者颗粒大,易于脱水。所以,控制好吸收塔内化学反应条件和结晶条件(循环泵运行方式必须满足液气比规定值;吸收塔浆液液位必须足够高,以满足浆液在浆池内滞留时间不低于4min,滞留时间越长越利于亚硫酸根被氧化,同时有利于晶体的长大),使之生成粗颗粒和短柱状的石膏晶体,是脱水机能够正常脱水的重要条件之一。
1.2吸收塔浆液中其它杂质多
(1)原烟气中的飞灰。尤其是飞灰中含碳量高或者焦油等未燃烧尽的颗粒物进入吸收塔,会引起吸收塔中的有机物含量增加,从而发生皂化反应,产生一种油膜,加之氧化风机给吸收塔浆池中鼓入高压空气,油膜会受到高压冲击,进而造成浆液易冒泡,不利于脱水。
(3)石灰石中的杂质。石膏晶体从浆液中析出过程可分为晶核形成和晶体生长两个阶段。当溶液表面能降低时晶核形成速率会增大,进而导致浆液中晶核数量增多,石膏晶体颗粒变小;而浆液中MgO的存在会降低溶液表面能,这样就会导致石膏晶体颗粒度变小,不利于脱水。
1.3吸收塔浆液PH值偏高
pH值偏高,反应出石灰石浆液供给量过多,而合格的石灰石浆液细度要求90%以上通过325目(44um),且平均值控制在22um;若PH值偏高说明石灰石浆液在吸收塔浆液中占比高,在石膏排出泵运行时,所抽出的石膏浆液中石灰石含量也高;而在上述阐述过这样小粒径的颗粒会使得脱水效果不好,造成石膏脱水困难。
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石膏脱水困难是湿法脱硫装置普遍存在的问题,严重时影响其正常产出和商业应用。结合某电厂实际生产中出现的案例,对湿法脱硫石膏脱水困难的原因进行了分析,表明锅炉投油稳燃、入口烟尘浓度、浆液密度、浆液氧化程度、浆液中杂质含量、石膏脱水系统及废水处理系统设备的运行均影响石膏脱水的效果,并提出了一系列控制措施。
石灰石-石膏湿法脱硫(wetfluegasdesulfurization,WFGD)是世界范围内烟气脱硫的主流技术。该技术以石灰石(石灰)作为吸收剂吸收烟气中的SO2,经过一系列反应生成副产物石膏。随着湿法脱硫技术的不断推广,其副产物石膏的排放量也与日俱增,预计2020年我国脱硫石膏的排放量将达到1亿吨。脱硫石膏具有广泛的商业用途,商业上对脱硫石膏的要求是:颗粒度在100μm左右,含水率10%,纯度高。然而,在实际调研中发现很多电厂一定程度上均存在石膏脱水困难的问题,影响其质量及商业应用。本文将结合某电厂实际生产中出现的案例,对造成石膏脱水困难的主要影响因素进行分析并提出控制措施。
一、设备概况
某电厂一期为2×330MW亚临界燃煤机组,同步建设脱硫装置。烟气脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,一炉双塔,设置增压风机,吸收塔浆液搅拌采用脉冲悬浮方式,石膏脱水利用石膏旋流器和真空皮带脱水机。机组在近两年的运行中多次出现石膏脱水困难的情况,石膏含水率一直偏高,落入石膏库的石膏团结成块状,严重时甚至出现石膏成稀泥状无法脱水成型的情况,而正常石膏脱水后较为松散,颗粒分明。
二、石膏脱水困难原因分析
1、锅炉投油稳燃及入口烟尘浓度的影响
(1)锅炉投油稳燃
燃煤发电锅炉在启动、停运、低负荷稳燃及深度调峰阶段由于设计、燃煤等原因均需耗用大量的燃油助燃,由于工况运行不稳定、锅炉燃烧不充分,会有相当一部分未燃尽的油污或油粉混合物随烟气进入吸收塔浆液内,在吸收塔内强烈的扰动作用下,极易形成细碎的泡沫,在浆液表面大量聚集。表1为该电厂吸收塔浆液表面泡沫的成分分析。
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油污在浆液表面聚集的同时也有一部分在搅拌、喷淋等相互作用下快速分散在吸收塔浆液内,并在浆液中石灰石、亚硫酸钙等颗粒表面形成一层薄薄的油膜,对石灰石等颗粒形成包裹,阻碍石灰石的溶解和亚硫酸钙的氧化,进而影响脱硫效率和石膏的生成。含油的吸收塔浆液通过石膏排出泵进入石膏脱水系统,由于油污及未完全氧化的亚硫酸产物等的存在,容易造成真空皮带机滤布空隙的堵塞,进而导致石膏脱水困难。