小型热电厂石膏脱水率高问题解决
兰杰
国家电投集团宁晋热电有限公司
《摘要》从小型热电厂真空皮带机脱水效果不良实例解决角度介绍真空皮带机脱水效果不良解决的方法，为同类电厂相似问题提供解决思路。
《关键词》真空皮带脱水机；石膏含水率；旋流器
概述
在小型热电厂湿法脱硫系统比较普遍，问题多种多样，解决起来宜从各个角度思考问题，现就一实例做一说明，某热电为两台240t/h循环流化床锅炉，各配置一套湿法脱硫系统，脱硫塔，远达环保公司设计建设，塔体尺寸：Ф9m/Ф5.8m，高度：32.50m，配置过滤面积：8m2真空皮带机2台。
湿法脱硫工艺介绍
锅炉烟气中的SQ2溶解于水，生产亚硫酸并离解成H+和亚硫酸根；产生的H+促进了吸收剂CaCQ3的溶解，生成一定浓度的钙离子，与亚硫酸根结合生产亚硫酸钙，亚硫酸钙经氧化风氧化成硫酸钙并与水结合生产二水硫酸钙。即4种化学发应，吸收电离反应、中和反应、氧化反应、和结晶反应。浆液经石膏排出泵排出至旋流器进行一级脱水，石膏浆液旋流器底流含固量约为50%，进入真空皮带机进行二级脱水。
石膏脱水系统异常及分析
自设备投运以来一直存在脱硫石膏含水率高问题，含水率在17-20%，距离设计10%含水率偏离较大。
石膏分析如下
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考虑降低真空皮带机转速，提高石膏在皮带机上除水时间，试验后石膏含水率不降反升至21%左右。考虑锅炉负荷低，平均带70t/h，塔内石膏浓度低，将出石膏时间延长一天，石膏含水率在20.27%，后考虑真空皮带机对石膏结晶粒度有一定要求，缩小旋流器沉砂嘴，会增加底流粒度，将旋流器沉砂嘴由18mm、16mm、14mm改为三个12mm后，石膏含水率降为4%，但由于沉砂嘴口径过小，严重影响石膏排出量，运行调整困难。对浆液进行化验结果如下
粒度分布与常规浆液粒度分布比较
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从粒度数据来看，与吸收塔常规给料粒径相比，浆液中石膏结晶粒度比 常规粒度偏细。平均粒径 25.32μm，超细颗粒（-5μm）含量过多，影响旋流站的 分级效果。并造成底流粒度过细，从而影响石膏含水率。
脱硫浆液石膏粒径不足原因分析：石膏结晶过程，pH值很重要，它从吸收与氧化两个方面影响吸收塔内的脱硫过程：pH值高，意味着浆液种石灰石的浓度高，SO2的吸收快，有利于CaSO4的生成，有利于石膏结晶，为了保证较高的SO2的吸收率，必须保证较高的pH值，即通过不断的加石灰石进行补充控制。但是并非pH值越高越好，pH值越高SO2的吸收好，而低的pH值有助于Ca的析出，二者互相对立。在一定范围内，随着吸收塔pH值升高，脱硫效率会提高，因为高的pH值意味着浆液中CaCO3含量大，对脱硫有益，但是当pH值>5.8后，脱硫效率不会提高，反而降低，原因是随着氢离子浓度的降低，Ca的析出越来越困难。当pH值=5.9时，浆液中的CaCO3含量达到2.98%，而CaSO4?2HO的含量也低于90%，此时SO2与脱硫剂反应不彻底，即浪费了石灰石，也降低了石膏品质。另外石膏的过饱和度高时，使石膏结晶向小颗粒方向发展，pH值最佳在5.2-5.6范围，可见控制好pH值对石膏含水率是一个因素。另外过高的pH值容易使系统结垢，堵塞泵和管道。而过低的pH值环境下金属腐蚀的很严重，尤其是对浆液循环泵的管道及叶轮、搅拌器叶轮。
石膏浆液的密度直接表明了吸收塔内石膏的饱和度，浆液密度与塔内石膏含量成正比。浆液密度低，石膏饱和度低，相应石膏中CaCO3含量大，浪费了大量石灰石，而且石灰石粒径小，在石膏脱水过程中容易堵塞滤布，影响脱水效果。浆液密度高，硫酸钙和CaCO3含量均大，硫酸钙含量过大，制约SO2的吸收和CaCO3的溶解。而且浆液密度高会造成浆液循环泵、石膏排出泵、吸收塔搅拌器负荷增加，磨损加剧，电耗增高。石膏旋流器设计给料密度1110-1150kg/m3，玛泰旋流器型号D4-7/3，旋流子FC75-5-0，吸收塔浆液经石膏排出泵后以一定的压力和流量沿切线方向进入旋流器，以很大的速度旋转，固体粒子受到超过重力几十倍的离心力作用，在旋流器内部与水分离，固体粒子在外层，受重力影响逐渐下沉，由沉砂口排出，内层由细粒子及水，逐渐上升，由溢流口排出。根据运行手册可知石膏旋流器设计中径D50 37μm，实际D50为25.36μm，粒度过小会使旋流器分离效果变差，底流粒度也小，使脱水效果变差。实际给料密度1240，高时达1260，过高的给料密度在旋流器内造成颗粒之间干扰，造成旋流器分离效果变差，底流密度降低。
设备排查，根据真空皮带机的脱水原理可知，皮带机真空对脱水效果也有影响，我们相应排查了水环真空泵给水压力，设备磨损状况，确定设备无问题。对真空皮带机各运转机构进行了检查，调整了真空皮带机皮带中心，消除设备漏气点。经过这样的排查后，脱水效果仍无明显改观，手攥石膏滤饼出水。
综合以上排查分析我们定出控制塔运行密度上限1150 kg/m3，pH值上限5.8。调整过程中出现石膏含水率居高不下，成粥样，真空皮带机运行后滤布上有沙子遗留。检查石灰石粉发现品质严重不合格，石灰石作为脱硫吸收剂的原料，直接影响脱硫效率，也影响石膏品质。白云石等杂质会大大降低石灰石的溶解，MgCO3含量过高容易阻碍石灰石的溶解，因为Mg+的存在对钝化膜有很强的促进作用，钝化膜包裹石灰石造成石灰石溶解速率降低。石灰石的粒径越小，比表面积越大，液固接触越充分，有效降低液相阻力，提高石灰石溶解性，经调整石灰石供货品质，石膏恢复正常。在脱石膏过程中每天脱石膏一次，每天8小时，塔浆液密度不见下降问题。查设计参数反应池585m3，按浆液500吨计算，如果浆液浓度由高位1290降至1150，停运状态下需要将240t浆液置换成水，石膏排出泵实际出力15t/h，将需要16个小时，实际运行计算加上石膏生成量约计2.5t/h，实际需要时间要远远大于计算时间。经过运行努力控制调节，塔密度和pH值控制好后，真空皮带机含水率降到14%左右。
结论：电厂脱硫系统真空皮带机含水率高原因比较复杂，涉及多个因素
1、石膏浆液粒度问题，控制粒度要从塔pH值控制、石灰石粉是否合格等因素着手解决。
2、旋流器问题，要分析旋流器给料密度，旋流器选型等方面考虑
3、相关设备是否存在缺陷
从多方面综合考虑问题，会有助于问题的解决。
参考文献
《pH值对湿法烟气脱硫的影响》 第四届热电联产节能降耗新技术研讨会文献
《旋流器运行手册》 北京华德创业环保设备有限公司