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标题

火电厂湿法烟气脱硫脱硫石膏脱水问题与优化措施研究

范文

杨鸿鹄

摘要：本文围绕火电厂湿法烟气脱硫工艺中脱硫石膏脱水的议题进行了探讨，文章概述了石膏生成及脱水工艺流程，分析了脱硫石膏脱水现状，结合湿法烟气脱硫工艺中脱硫石膏脱水异常的问题提出了改进方案，供相关人士参考。

关键词：湿法脱硫;烟气脱硫;石膏脱水

1引言

利用石灰石或石灰浆对吸收塔内的烟气进行吸收，促进烟气中的硫氧化物转化为硫酸盐和亚硫酸盐，从而达到净化烟气的效果。在上述湿法脱硫工艺中，石膏作为主要的产物，石膏产品质量是该工艺优化的重要考量因素。从实际工艺情况来看，石膏产品品质不仅与吸收剂的质量息息相关，而且还与吸收塔内的理化反应条件及過程紧密相关。通过优化条件或因素，提高石膏脱水率是保障石膏产品品质的有效途径。

2石膏的生成及脱水工艺流程

火电厂燃煤烟气中产生较多的二氧化硫，这些二氧化硫在吸收塔内与石灰石浆液中的碳酸钙发生化学反应，生成水合碳酸钙晶体，然后这些晶体随着浆液进入到石膏旋流器中进行过滤脱水，过滤后底部石膏浆液再次经过脱水得到石膏产品。

3脱硫工艺中石膏脱水现状

湿法脱硫工艺中经过脱水的石膏对于火电厂而言是重要的产物，可作为化工原料出售。由于脱硫石膏是以二水合硫酸钙为主要成分，因此在用途上可以代替天然石膏，用于制备石膏产品。对于火电厂而言如果能够优化石膏脱水工艺，那么生产得到的石膏将为火电厂增加收益提供更有利的条件。在脱硫石膏产品中，含水率是衡量石膏产品的重要指标。石膏脱水工艺水平的高低在很大程度上影响着石膏产品质量。据统计，由于石膏脱水处理较为困难，湿法脱硫工艺中得到的石膏产品大多品质不合格，导致我国每年待处理的脱硫石膏达到千万吨以上，最终只能当做废弃物处置，不仅无法物尽其用，而且给企业带来很高的处理成本。为了提高脱硫石膏利用率，火电厂对石膏脱水系统进行了完善升级，配备了石膏旋流器、石膏浆液罐、压力泵、真空泵、皮带机。实际脱水工艺中，石膏旋流器的浓缩效果不理想，真空皮带脱水石膏的含水率不稳定，经常出现过稀状态，影响石膏产品品质。

4石膏脱水异常分析

石膏颗粒分析：对预洗塔的浆液颗粒进行检测，检测结果显示：石膏旋流器入口处浆液中的石膏颗粒粒径D50的值为14.29μm。由于石膏颗粒粒径的正常D50范围在35μm以上，因此，石膏颗粒粒径的值不满足石膏产品颗粒粒径的要求，需要提高石膏颗粒粒径。由于石膏颗粒粒径大小主要受到浆液停留时间的影响，因此可通过浆液停留时间的改善来增大石膏颗粒粒径。通常情况下，石膏浆液的停留时间至少要15小时，在进行石膏脱水工艺的设计过程中，吸收塔、预洗塔的浆液停留时间设定为15小时，理论上应该满足石膏颗粒粒径大小。实际生产中，由于预洗塔和吸收塔容易出现浆液倒流的现象，因此，预洗塔实际运行液位比设计值偏低，在低液位运行情况下，浆液停留在预洗塔内的时间小于15小时，从而导致石膏颗粒粒径偏小。

石膏旋流器工况分析：对预洗塔旋流器入口位置的浆液进行检测分析，检测结果显示：浆液固含量为27.5%，而浆液固含量的设计值为15%。因此，从检测结果看，石膏旋流器无法满足石膏生产的实际需求。要降低浆液固含量，可从两方面入手，一方面是调整浆液的固含量，使固含量与石膏旋流器型号性能相匹配，另一方面是根据实际浆液固含量情况更换旋流器，重新选型，满足实际生产需求。

氧化分析：对预洗塔旋流器入口位置的浆液进行检测分析，检测结果显示：浆液中含有的亚硫酸钙含量为0.04%～0.05%，符合脱水工艺中亚硫酸钙含量的正常接受范围（0.4%以下）。因此氧化效果没有异常。

碳酸钙含量分析：对预洗塔旋流器入口位置的浆液进行检测分析，检测结果显示：浆液中含有的碳酸钙含量为4.12%～5.70%，与脱水工艺中碳酸钙含量的正常接受范围（3.0%以下）相比偏高。一旦碳酸钙含量偏高就会增加石灰石消耗量，同时降低石膏中石膏含量。单碳酸钙含量偏高对石膏颗粒粒径大小几乎没有影响。

水平衡分析：湿法脱硫工艺中的石膏脱水采用的是一级塔二级塔串联方式，因此脱硫反应主要在一级塔进行，二级塔中主要去除粉尘和部分二氧化硫。一级塔和二级塔中的石膏均进入到脱水系统，除了系统中的补充水以及冷却水以外，还有一部分水是来自除雾器冲洗水。系统水分蒸发主要发生在一级塔，系统水分补给主要发生在二级塔，因此，要保持系统水平衡就要使二级塔水分补给和一级塔水分蒸发尽量平衡。已知脱硫工艺中二级吸收塔的液位和一级预洗塔的液位，同时测量得到两塔之间的直线距离，联通管道内径DN500。根据伯努利方程可以极端出联通管道内石膏浆液的流动速度。计算公式如下：

通过计算得到联通管道内石膏浆液的流动速度与理论设置的流动速度相比偏小。而且吸收塔内因除雾器冲洗水量大，同时蒸发量小，因此吸收塔液位会发生较大变化，而联通管道内石膏浆液流动速度慢，导致吸收塔液位无法通过联通管道及时调整好。再加上吸收塔持续运行，内部浆液会随着水量的增加而密度逐渐降低，从而降低石膏脱水效率，影响产品品质。

5石膏脱水整改方案

结合上述石膏脱水中的异常，提出如下改进方案：

一是升级石膏旋流器。由于石膏旋流器内的石膏浆液检测结果显示石膏固含量偏高，同时石膏颗粒粒径偏小，因此，对石膏旋流器进行更换，新的石膏旋流器中增加旋流子数量，使石膏旋流器出力值增大，使石膏旋流器满足石膏脱水工艺的实际需求。二是更换过滤冲洗水泵。石膏脱水工艺中的滤布冲洗经常出现喷嘴堵塞的情况，影响冲洗效率，导致石膏脱水质量不高。对过滤冲洗水泵进行更换，提高水泵的冲洗水量。每台冲洗水泵对应一台皮带机，备用一台。同时根据冲洗水泵的流量要求对水箱容积进行扩容，满足过滤冲洗要求。三是增设石膏倒浆泵。由于吸收塔和预洗塔之间浆液的流动速度较小，因此会影响到两塔之间浆液的混合程度和混合效率。为了使浆液再短时间内充分混合，确保整个脱硫系统的水平衡系统保持正常水平，采用增设石膏倒浆泵的办法。在吸收塔扩容排浆泵区域设置倒浆变频泵，在预洗塔石膏排出泵区域设置倒浆变频泵

两个机组共设置四台倒浆变频泵，用于加快两塔之间浆液混合。

6结语

综上所述，在湿法烟气脱硫工艺中，石膏脱水的质量和效率对于石膏产品质量有着十分紧密的关系。本文从石膏颗粒、石膏旋流器工况、氧化情况、碳酸钙含量、水平衡情况等几个方面对石膏脱水的异常情况进行了分析，并结合检测分析的结果提出了石膏脱水工艺的改进方案和解决办法，为业内人员提供参考。在实际生产过程中，石膏产品的质量不仅受到含水率的影响，还受到其他方面因素的影响，如石膏浆液酸碱度、环境空气含量等等，因此，在火电厂技术人员提高石膏产品质量的过程中还需要综合考虑多方面因素，以更好地优化工艺条件，完善工艺方案。

参考文献：

[1]王永辉.湿法烟气脱硫系统石膏脱水研究[J].发电设备，2019（1）.

[2]昌松.火电厂湿法烟气脱硫脱硫石膏脱水问题分析及改进措施[J].科学技术创新，2019（31）.

（贵州西电电力股份有限公司习水发电厂 ?贵州遵义 ?564600）

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