論脫水系統脫水效果差原因分析及處理方案
2019-11-01 來(lái)自: 威海市銘遠環(huán)??萍加邢薰? 瀏覽次數:1297
一、引言
我廠(chǎng)是5×330MW火力發(fā)電機組,NO. 1~NO.5機組的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法(FGD)脫硫工藝;我廠(chǎng)設計兩套真空皮帶脫水機以滿(mǎn)足脫硫工藝。
濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝中,石灰石漿液在吸收塔內與煙氣逆向接觸,生成半水亞硫酸鈣并以小顆粒狀存在漿液中,經(jīng)氧化風(fēng)機將O2鼓入吸收塔內,強行氧化為二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)結晶。石膏排出泵將吸收塔內的漿液抽出,送往石膏旋流器,進(jìn)行顆粒分級,稀的溢流返回吸收塔;濃縮的底流(較粗顆粒)送往真空皮帶機進(jìn)行石膏脫水。脫水后的石膏含水率要求不超10%。若石膏水分過(guò)高,不僅影響對石膏的儲存、運輸,嚴重時(shí),會(huì )影響脫水系統的正常運行,進(jìn)而造成吸收塔漿液密度持續高升、吸收塔漿液品質(zhì)差;塔內漿液品質(zhì)差又會(huì )導致脫硫效率差和脫水效果差的惡性循環(huán)事件的發(fā)生。
脫水效果差之原因一:石膏漿液品質(zhì)差
此處,說(shuō)到石膏漿液品質(zhì)差,主要是指漿液中小顆粒石膏晶體增多或漿液中的雜質(zhì)含量增加等引起濾布過(guò)濾通道的堵塞,使漿液中的水不容易從濾布孔隙分離出來(lái),脫水效果差。
1.1石膏晶體顆粒度小
吸收塔漿液經(jīng)一級脫水后,進(jìn)入真空脫水機上的石膏漿液所含固體顆粒度分布較寬。若60um以上的大顆粒占60%以上,10um以下的小顆粒占5%以下,這樣的顆粒分布所構成的石膏有利于脫水。
而控制石膏結晶,使其生成易于分離和脫水的石膏顆粒是非常重要的。蕞好,石膏晶體是粗顆粒;如果控制不當,生成層狀、針狀或者非常細小的顆粒,不僅會(huì )造成系統結垢,而且非常難脫水;尤其是針狀晶體,形成的石膏顆粒小,粘性大,如CaSO3·1/2H2O晶體。而理想的石膏晶體應是短柱狀,比前者顆粒大,易于脫水。所以,控制好吸收塔內化學(xué)反應條件和結晶條件(循環(huán)泵運行方式必須滿(mǎn)足液氣比規定值;吸收塔漿液液位必須足夠高,以滿(mǎn)足漿液在漿池內滯留時(shí)間不低于4min,滯留時(shí)間越長(cháng)越利于亞硫酸根被氧化,同時(shí)有利于晶體的長(cháng)大),使之生成粗顆粒和短柱狀的石膏晶體,是脫水機能夠正常脫水的重要條件之一。1.2吸收塔漿液中其它雜質(zhì)多
(1)原煙氣中的飛灰。尤其是飛灰中含碳量高或者焦油等未燃燒盡的顆粒物進(jìn)入吸收塔,會(huì )引起吸收塔中的有機物含量增加,從而發(fā)生皂化反應,產(chǎn)生一種油膜,加之氧化風(fēng)機給吸收塔漿池中鼓入高壓空氣,油膜會(huì )受到高壓沖擊,進(jìn)而造成漿液易冒泡,不利于脫水。
時(shí)間 | NO. 1機組飛 灰可燃物(%) | NO.2機組飛 灰可燃物(%) | NO.3機組飛 灰可燃物(%) | NO.4機組飛 灰可燃物(%) | NO.5機組飛 灰可燃物(%) | |||||
A側 | B側 | A側 | B側 | A側 | B側 | A側 | B側 | A側 | B側 | |
2018.8.1 | 3.11 | 4.82 | 13.32 | 11.41 | 11.50 | 14.09 | 10.42 | 8.71 | ||
2018.8.2 | 6.16 | 12.20 | 10.19 | 19.46 | 7.19 | 10.87 | ||||
2018.8.4 | 16.11 | 9.15 | ||||||||
2018.8.5 | 14.51 | 13.24 | ||||||||
2018.8.7 | 8.23 | 11.15 | 9.16 | 12.05 | 4.25 | |||||
2018.8.8 | 4.88 | 4.78 | 停爐 | 7.51 | 10.80 | 7.86 | 15.47 | 4.31 | ||
2018.8.15 | 停爐 | 6.07 | 7.04 | 9.43 | 7.77 | 15.23 | 2.7 | |||
2018.22 | 停爐 | 12.02 | 7.13 | 10.19 | 8.13 | 15.23 | 3.89 | 9.33 |
以上表格中統計的是,2018年8月份我廠(chǎng)各機組飛灰中可燃物含量所占比值。規定鍋爐燃燒后飛灰中可燃物含量應低于5%,可見(jiàn),我廠(chǎng)鍋爐燃燒存在燃燒不充分的現象,特別是NO.3機組和NO.4機組較為嚴重。在2018年9月份對各機組消泡劑添加次數進(jìn)行了統計。以吸收塔溢流管開(kāi)始冒泡為準,對吸收塔進(jìn)行添加消泡劑。
NO.2 | NO.3 | NO.4 | NO.5機組 | |
日期 | 消泡劑添加次數 | 消泡劑添加次數 | 消泡劑添加次數 | 消泡劑添加次數 |
2018.9.6 | 1 | 3 | 3 | 0 |
2018.9.7 | 0 | 1 | 2 | 0 |
2018.9.8 | 1 | 2 | 2 | 0 |
2018.9.9 | 1 | 3 | 2 | 0 |
2018.9.10 | 1 | 4 | 1 | 0 |
2018.9.11 | 0 | 2 | 1 | 0 |
2018.9.12 | 1 | 0 | 1 | 0 |
2018.9.13 | 0 | 1 | 1 | 0 |
2018.9.14 | 1 | 2 | 2 | 0 |
(3)石灰石中的雜質(zhì)。石膏晶體從漿液中析出過(guò)程可分為晶核形成和晶體生長(cháng)兩個(gè)階段。當溶液表面能降低時(shí)晶核形成速率會(huì )增大,進(jìn)而導致漿液中晶核數量增多,石膏晶體顆粒變??;而漿液中MgO的存在會(huì )降低溶液表面能,這樣就會(huì )導致石膏晶體顆粒度變小,不利于脫水。
1.3吸收塔漿液PH值偏高
pH值偏高,反應出石灰石漿液供給量過(guò)多,而合格的石灰石漿液細度要求90%以上通過(guò)325目(44um),且平均值控制在22um;若PH值偏高說(shuō)明石灰石漿液在吸收塔漿液中占比高,在石膏排出泵運行時(shí),所抽出的石膏漿液中石灰石含量也高;而在上述闡述過(guò)這樣小粒徑的顆粒會(huì )使得脫水效果不好,造成石膏脫水困難。NO.3機組和NO.4機組參數統計(表三)
日期
| NO.3機組 | NO.4機組 | ||||
PH | CO32-(%) | 脫水效果 | PH | CO32-(%) | 脫水效果 | |
2018-09-07 | 6.62 | 4.26% | 不好 | 5.7 | 1.37% | 良好 |
2018-09-08 | 6.5 | 3.76% | 不好 | 5.6 | 0.58% | 良好 |
2018-09-09 | 6.0 | 0.20% | 良好 | 5.5 | 0.57% | 良好 |
2018-09-10 | 6.1 | 2.57% | 不好 | 5.7 | 0.14% | 良好 |
2018-09-11 | 6.15 | 1.85% | 良好 | 6.27 | 2.36% | 良好 |
2018-09-12 | 6.35 | 3.90% | 不好 | 5.75 | 1.28% | 良好 |
2.脫水效果差之原因二:石膏旋流器粗細分離效果差
石膏旋流器號稱(chēng)是一級脫水,承擔著(zhù)石膏漿液的濃縮和分離作用。石膏旋流器的溢流含固量一般控制在1%~3%(質(zhì)量含量)左右,固體顆粒細小,主要為未完全反應的吸收劑和石膏小結晶等;脫硫劑返回吸收塔繼續參加反應,而石膏小結晶作為漿池中結晶長(cháng)大的晶核,影響著(zhù)下一階段石膏大晶體的形成。旋流的底流含固量一般在50%~60%(質(zhì)量含量)左右,固體顆粒主要為長(cháng)大的石膏晶體,真空皮帶脫水機的目的就是要脫除這些大結晶顆粒之間的游離水,上述已經(jīng)詳細的說(shuō)到大顆粒晶體占比多的話(huà)是非常有利于脫水機正常脫水的。
若石膏旋流器旋流筒體內石膏沉積、旋流子入口被大量雜質(zhì)堵塞,或者運行人員調整不當,比如旋流子投運數目多,入口壓力低,石膏漿液濃縮及顆粒分級效果肯定會(huì )變差,過(guò)多的小顆粒將會(huì )進(jìn)入底流,然后到脫水機,會(huì )直接影響石膏的脫水效果.
2018年09月29日——09月30日對NO. 1~NO.4機組提取石膏旋流器底流漿液,送化驗室化驗石膏旋流器底流漿液的固含量(NO.2、NO.3在29號14:40分取漿;NO. 1、NO.4在30號早上07:10分取漿)。見(jiàn)下表:
機組 | NO. 1 | NO.2 | NO.3 | NO.4 | NO.5 |
吸收塔密度(kg/m3) | 1092 | 1136 | 1116 | 1125 | 停機 |
投運旋流數目(個(gè)) | 3 | 3 | 3 | 3 | 停機 |
旋流器入口壓力(Mpa) | 0.11 | 0.13 | 0.14 | 0.18 | 停機 |
底流含固量(%) | 15.04 | 19.95 | 34.71 | 21.22 | 停機 |
石膏旋流器參數(表四)
化驗所得結果顯示4臺機組的石膏旋流器底流含固量遠低于要求值,這樣就會(huì )造成二級脫水系統真空皮帶脫水機脫水負擔加重;也會(huì )使得石膏旋流器底流漿液中小顆粒CaCO3含量增加,即影響脫水效果,又會(huì )造成石灰石的浪費。
3.脫水效果差之原因三:真空皮帶脫水機故障
3.1脫水機濾布材質(zhì)差
濾布材質(zhì)采用聚酯材料的蕞好,有聚丙烯的話(huà)易出現濾布變形、撕裂和濾布易開(kāi)洞,或濾布接口工藝是否良好,工藝不好,接口處縫隙大等,都會(huì )導致漏真空,影響脫水效果?;蛘邽V布材質(zhì)太差,濾布孔隙大小不合理也會(huì )直接造成脫水效果差。
我廠(chǎng)在2018年08月低對#2真空皮帶機濾布進(jìn)行了更換,在運行中發(fā)現根本無(wú)法將石膏漿液脫干,與之前濾布材質(zhì)進(jìn)行比較,發(fā)現該濾布較之前所用濾布材質(zhì)要硬,而且面光滑;為了保證脫水效果良好,2018年09月08日,重新更換了和之前一致的新濾布,最終#2脫水系統可正常投運。
3.2氣液分離器至脫水機間真空管路是否堵塞
2013年中旬,脫水機A、B脫水效果差,我廠(chǎng)對氣液分離器至脫水機之間的真空管路進(jìn)行過(guò)拆解檢查,發(fā)現管路中有大量漿液沉積,部分管路接近堵塞狀態(tài),嚴重影響到脫水機的脫水效果,待積漿清理后,恢復運行時(shí),發(fā)現脫水效果明顯好轉。
4.脫水效果差之原因四:運行人員運行調整不當4.1石膏旋流器旋流子投運數目多
若,石膏旋流器旋流子投運數目多時(shí),石膏旋流器入口壓力會(huì )下降,壓力過(guò)低時(shí),漿液流入旋流器的流速會(huì )下降;而石膏旋流器的工作原理就是離心沉積,如果漿液在切向進(jìn)入旋流器筒體的流速過(guò)低時(shí),石膏漿液中的小顆?;蚋嗟乃疅o(wú)法在旋流子內向上旋流,而最終成為底流漿液;這樣進(jìn)入石膏底流分配箱中的石膏漿液含的小顆粒物質(zhì)多,而且含水量也大,這樣非常不利于脫水。
4.2脫水機頻率調整不當
脫水機頻率過(guò)低時(shí),濾餅厚度高,不利于水分被吸出;如果,頻率過(guò)快,濾餅厚度薄,但濾布運行快,濾餅中水分被吸干的時(shí)間短,同樣也不利于脫水。
4.3脫水機下漿量過(guò)大
脫水機下漿量大,超出了脫水機的承載與處理能力。
5.石膏漿液脫水效果差處理方案
5.1保證吸收塔漿液品質(zhì)合格
項目 | 單位 | 理想指標 | 控制指標 |
CO32- | % | < 0.5 | < 3 |
亞硫酸鹽 | % | < 0.5 | < 1 |
Cl- | mg/L | < 10000 | < 20000 |
PH | / | 4.8~5.8 | 5.0~6.0 |
晶體形狀 | / | 短柱塊狀 | 短柱塊狀 |
晶體粒徑 | um | 60um占60%以;5um占10%以下 | 大于50um |
漿液密度 | Kg/m3 | 1080~1150 | 1080~1150 |
MgO | % | < 0.5 | < 1 |
石膏漿液品質(zhì)標準(表五)
5.11保證吸收塔內化學(xué)反應必須充分
根據SO2在水溶液中氧化動(dòng)力學(xué)的研究,HSO3-在PH值為4.5時(shí)氧化速率蕞大,但實(shí)際濕法石灰石FGD工藝中,將吸收塔漿液PH值控制在4.8~5.8,并保證氧化風(fēng)機出力足夠,確保CaSO3·1/2H2O占比小于1%;同時(shí),保證石膏結晶時(shí)間足夠,這樣能形成較大顆粒的石膏晶體。
5.12保證廢水正常排放,維持吸收塔內CL-濃度小于13000mg/L
吸收塔內氯離子濃度過(guò)高,說(shuō)明脫硫系統沒(méi)有按照設計要求定期對廢水外排,如此,吸收塔內惰性物質(zhì)(如不參加反應的灰、雜質(zhì)等)也會(huì )富集過(guò)多,而這部分物質(zhì)會(huì )包裹在石灰石小顆粒表面,而阻止石灰石和SO22的接觸與反應,造成石灰石消耗的增加,同樣會(huì )造成脫硫效率的下降。因此,會(huì )有氯離子濃度過(guò)高,就伴隨著(zhù)脫硫效率降低,或者供漿時(shí)間長(cháng)的現象。
5.13保證鍋爐燃燒充分
若,鍋爐燃燒不充分,煙氣帶著(zhù)含有大量的碳顆?;蛘呓褂偷任慈紵M的飛灰進(jìn)入吸收塔中,一方面會(huì )引起吸收塔內惰性物質(zhì)的增加,另一方面也會(huì )引起吸收塔漿液中的有機物含量增加,從而發(fā)生皂化反應,產(chǎn)生一種油膜,最終,吸收塔漿液會(huì )冒泡溢流。
5.14嚴格控制脫硫用水水質(zhì)和石灰石料質(zhì)量
盡量降低脫硫用水中所含有的COD;同時(shí)嚴格控制石灰石原料,尤其是其中的MgO含量,保證其指標正常(< 1%)。
5.2運行人員應該勤于調整運行方式、加強對運行參數的監測和分析
項目名稱(chēng) | 化驗項目 | 指標 |
石灰石料 | CaO | ≧52% |
MgO | ≦1% | |
SiO2 | ≦1.5% | |
Al2O3 | ≦0.3% | |
CaCO3 | ≧90% | |
吸收塔漿液 | MgO | ≦1% |
CL- | 13000ppm | |
PH | 4.8~5.8 | |
密度 | 1080~1150mg/m3 | |
石膏旋流器底流含固量 | ≧50% | |
石膏旋流器底流粒徑 | ≧60um占60%以上 | |
石膏 | CaCO3 | <3% |
CaSO3 | <1% | |
CaSO4 .2H2O | ≧90% | |
石灰石漿液 | 粒徑 | 44≦um占比≧90% |
脫硫專(zhuān)業(yè)需要化驗的項目和各項目指標(表六)
5.21嚴密監測石膏旋流器的入口壓力
我廠(chǎng)所用的石膏旋流器各有四個(gè)旋流子,對旋流子投運數目進(jìn)行調整,原則上是入口壓力越大石膏旋流器底流含固量就越高,而且石膏漿液中大顆粒固體占比高;但旋流子投運數目太少,會(huì )影響對吸收塔漿液的置換效率,不利于對吸收塔漿液密度的控制。對石膏旋流器投運兩個(gè)旋流子時(shí)和投運三個(gè)旋流子時(shí),進(jìn)行化驗旋流子的底流含固量和溢流含固量,看是否達標,若不達標,聯(lián)系檢修檢查旋流子,有必要時(shí)要更換旋流子或沉沙嘴。對化驗數據和入口壓力監測數據進(jìn)行統計,有利于分析和解決脫水機脫水效果差的問(wèn)題。
5.22嚴密監視脫水機運行狀態(tài)
監盤(pán)人員要勤于調整脫水機頻率以及下漿量。巡檢人員應檢查脫水機運行狀態(tài)良好、濾布完好無(wú)破損或跑偏等現象,特別要檢查濾布沖洗水量是否正常,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)聯(lián)系檢修處理。
6. 結論
沒(méi)有解決不了的問(wèn)題,只需要我們能“對癥下藥”!
脫水效果差原因復雜,而且各因素之間又會(huì )相互影響。以上清楚地闡述了造成脫水機脫水效果差的各方面因素,在脫水效果差時(shí),為了確切的找準具體因素,就需要對所有可能涉及到的因素進(jìn)行逐一排查和篩選,同時(shí)要特別注意對吸收塔漿液進(jìn)行取樣化驗,并制定詳細的定期化驗與數據統計制度,這樣有利于分析,也有助于切實(shí)地解決問(wèn)題。