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论脱水系统脱水效果差原因分析及处理方案 锅炉专用

发布日期:2021-07-20 13:00:20浏览次数:

脱硫脱水系统承担着5台机组的运行要求,是降低吸收塔浆液密度和对吸收塔浆液进行置换的唯一、且不可取代的重要系统;脱水系统运行正常与否、脱水效果好与坏,直接牵动着整个脱硫FGD系统的运行状况。

我厂脱硫脱水系统的脱水效果时常有较差现象,脱水机在运行时无法脱干石膏浆液,导致经常出现脱水机流浠现象,石膏库中石膏稀稠,给后续的石膏外运工作也带来了困难;有时候甚至启动两套脱水系统才能满足5台机组的运行要求,即造成了厂用电的上升,又让脱水系统再无备用系统,给脱水机的正常维护和检修工作带了困难。

针对我厂脱水系统现存故障和以往出现的故障进行阐述和论证,主要目的是,确保脱硫脱水系统能够达到低能耗、高效率的运行状态;并对脱水系统的正常维护及检修工作提供有效的方案,以及往后发生故障时能高效率的消除故障,让系统尽快投入运行。

一、引言

我厂是5×330MW火力发电机组,NO.1~NO.5机组的烟气脱硫采用石灰石-石膏湿法(FGD)脱硫工艺;我厂设计两套真空皮带脱水机以满足脱硫工艺。

湿法石灰石-石膏烟气脱硫工艺中,石灰石浆液在吸收塔内与烟气逆向接触,生成半水亚硫酸钙并以小颗粒状存在浆液中,经氧化风机将O2鼓入吸收塔内,强行氧化为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)结晶。

石膏排出泵将吸收塔内的浆液抽出,送往石膏旋流器,进行颗粒分级,稀的溢流返回吸收塔;浓缩的底流(较粗颗粒)送往真空皮带机进行石膏脱水。脱水后的石膏含水率要求不超10%。

若石膏水分过高,不仅影响对石膏的储存、运输,严重时,会影响脱水系统的正常运行,进而造成吸收塔浆液密度持续高升、吸收塔浆液品质差;塔内浆液品质差又会导致脱硫效率差和脱水效果差的恶性循环事件的发生。

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。

以上表格中统计的是,2018年8月份我厂各机组飞灰中可燃物含量所占比值。规定锅炉燃烧后飞灰中可燃物含量应低于5%,可见,我厂锅炉燃烧存在燃烧不充分的现象,特别是NO.3机组和NO.4机组较为严重。在2018年9月份对各机组消泡剂添加次数进行了统计。以吸收塔溢流管开始冒泡为准,对吸收塔进行添加消泡剂。

(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。

NO.3机组和NO.4机组参数统计(表三)

2.脱水效果差之原因二:石膏旋流器粗细分离效果差

石膏旋流器号称是一级脱水,承担着石膏浆液的浓缩和分离作用。石膏旋流器的溢流含固量一般控制在1%~3%(质量含量)左右,固体颗粒细小,主要为未完全反应的吸收剂和石膏小结晶等;脱硫剂返回吸收塔继续参加反应,而石膏小结晶作为浆池中结晶长大的晶核,影响着下一阶段石膏大晶体的形成。旋流的底流含固量一般在50%~60%(质量含量)左右,固体颗粒主要为长大的石膏晶体,真空皮带脱水机的目的就是要脱除这些大结晶颗粒之间的游离水,上述已经详细的说到大颗粒晶体占比多的话是非常有利于脱水机正常脱水的。

若石膏旋流器旋流筒体内石膏沉积、旋流子入口被大量杂质堵塞,或者运行人员调整不当,比如旋流子投运数目多,入口压力低,石膏浆液浓缩及颗粒分级效果肯定会变差,过多的小颗粒将会进入底流,然后到脱水机,会直接影响石膏的脱水效果.

2018年09月29日——09月30日对NO.1~NO.4机组提取石膏旋流器底流浆液,送化验室化验石膏旋流器底流浆液的固含量(NO.2、NO.3在29号14:40分取浆;NO.1、NO.4在30号早上07:10分取浆)。见下表:

石膏旋流器参数(表四)

化验所得结果显示4台机组的石膏旋流器底流含固量远低于要求值,这样就会造成二级脱水系统真空皮带脱水机脱水负担加重;也会使得石膏旋流器底流浆液中小颗粒CaCO3含量增加,即影响脱水效果,又会造成石灰石的浪费。

3.脱水效果差之原因三:真空皮带脱水机故障

3.1脱水机滤布材质差

滤布材质采用聚酯材料的最好,有聚丙烯的话易出现滤布变形、撕裂和滤布易开洞,或滤布接口工艺是否良好,工艺不好,接口处缝隙大等,都会导致漏真空,影响脱水效果。或者滤布材质太差,滤布孔隙大小不合理也会直接造成脱水效果差。

我厂在2018年08月低对#2真空皮带机滤布进行了更换,在运行中发现根本无法将石膏浆液脱干,与之前滤布材质进行比较,发现该滤布较之前所用滤布材质要硬,而且面光滑;为了保证脱水效果良好,2018年09月08日,重新更换了和之前一致的新滤布,最终#2脱水系统可正常投运。

3.2气液分离器至脱水机间真空管路是否堵塞

2013年中旬,脱水机A、B脱水效果差,我厂对气液分离器至脱水机之间的真空管路进行过拆解检查,发现管路中有大量浆液沉积,部分管路接近堵塞状态,严重影响到脱水机的脱水效果,待积浆清理后,恢复运行时,发现脱水效果明显好转。

4.脱水效果差之原因四:运行人员运行调整不当

4.1石膏旋流器旋流子投运数目多

若,石膏旋流器旋流子投运数目多时,石膏旋流器入口压力会下降,压力过低时,浆液流入旋流器的流速会下降;而石膏旋流器的工作原理就是离心沉积,如果浆液在切向进入旋流器筒体的流速过低时,石膏浆液中的小颗粒或更多的水无法在旋流子内向上旋流,而最终成为底流浆液;这样进入石膏底流分配箱中的石膏浆液含的小颗粒物质多,而且含水量也大,这样非常不利于脱水。

4.2脱水机频率调整不当

脱水机频率过低时,滤饼厚度高,不利于水分被吸出;如果,频率过快,滤饼厚度薄,但滤布运行快,滤饼中水分被吸干的时间短,同样也不利于脱水。

4.3脱水机下浆量过大

脱水机下浆量大,超出了脱水机的承载与处理能力。

5.石膏浆液脱水效果差处理方案

5.1保证吸收塔浆液品质合格

石膏浆液品质标准(表五)

5.11保证吸收塔内化学反应必须充分

根据SO2在水溶液中氧化动力学的研究,HSO3-在PH值为4.5时氧化速率最大,但实际湿法石灰石FGD工艺中,将吸收塔浆液PH值控制在4.8~5.8,并保证氧化风机出力足够,确保CaSO3·1/2H2O占比小于1%;同时,保证石膏结晶时间足够,这样能形成较大颗粒的石膏晶体。

5.12保证废水正常排放,维持吸收塔内CL-浓度小于13000mg/L

吸收塔内氯离子浓度过高,说明脱硫系统没有按照设计要求定期对废水外排,如此,吸收塔内惰性物质(如不参加反应的灰、杂质等)也会富集过多,而这部分物质会包裹在石灰石小颗粒表面,而阻止石灰石和SO22的接触与反应,造成石灰石消耗的增加,同样会造成脱硫效率的下降。因此,会有氯离子浓度过高,就伴随着脱硫效率降低,或者供浆时间长的现象。

5.13保证锅炉燃烧充分

若,锅炉燃烧不充分,烟气带着含有大量的碳颗粒或者焦油等未燃烧尽的飞灰进入吸收塔中,一方面会引起吸收塔内惰性物质的增加,另一方面也会引起吸收塔浆液中的有机物含量增加,从而发生皂化反应,产生一种油膜,最终,吸收塔浆液会冒泡溢流。

5.14严格控制脱硫用水水质和石灰石料质量

尽量降低脱硫用水中所含有的COD;同时严格控制石灰石原料,尤其是其中的MgO含量,保证其指标正常(< 1%)。

5.2运行人员应该勤于调整运行方式、加强对运行参数的监测和分析

脱硫专业需要化验的项目和各项目指标(表六)

5.21严密监测石膏旋流器的入口压力

我厂所用的石膏旋流器各有四个旋流子,对旋流子投运数目进行调整,原则上是入口压力越大石膏旋流器底流含固量就越高,而且石膏浆液中大颗粒固体占比高;但旋流子投运数目太少,会影响对吸收塔浆液的置换效率,不利于对吸收塔浆液密度的控制。

对石膏旋流器投运两个旋流子时和投运三个旋流子时,进行化验旋流子的底流含固量和溢流含固量,看是否达标,若不达标,联系检修检查旋流子,有必要时要更换旋流子或沉沙嘴。对化验数据和入口压力监测数据进行统计,有利于分析和解决脱水机脱水效果差的问题。

5.22严密监视脱水机运行状态

监盘人员要勤于调整脱水机频率以及下浆量。巡检人员应检查脱水机运行状态良好、滤布完好无破损或跑偏等现象,特别要检查滤布冲洗水量是否正常,发现问题及时联系检修处理。

6. 结论

没有解决不了的问题,只需要我们能“对症下药”!

脱水效果差原因复杂,而且各因素之间又会相互影响。以上清楚地阐述了造成脱水机脱水效果差的各方面因素,在脱水效果差时,为了确切的找准具体因素,就需要对所有可能涉及到的因素进行逐一排查和筛选,同时要特别注意对吸收塔浆液进行取样化验,并制定详细的定期化验与数据统计制度,这样有利于分析,也有助于切实地解决问题。

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