摘 要針對(duì)目前國(guó)內(nèi)電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中脫硫石膏脫水的常見問(wèn)題，進(jìn)行原因分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出可行的改造措施，對(duì)提高脫硫石膏的質(zhì)量有一定的參考價(jià)值。
1 脫硫石膏脫水現(xiàn)狀
石灰石－石膏濕法脫硫采用石灰石（石灰）漿液作吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)后生成石膏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年待處理的脫硫石膏達(dá) 1000 萬(wàn)噸以上。脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣，可以代替天然石膏生產(chǎn)不同用途的石膏制品。石膏含水率是衡量石膏品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，其值的高低直接影響到脫硫石膏的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但石膏脫水處理較為困難。因石膏品質(zhì)不合格，造成大量石膏不能進(jìn)行綜合利用，作為一般固體廢物進(jìn)行處置，給企業(yè)增加了大量的成本。
大唐 XX 電廠 3、4 號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)于 2006 年 12 月完成建設(shè)并通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。2014 年系統(tǒng)完成增容改造，兩臺(tái)機(jī)組分別增設(shè)一臺(tái)預(yù)洗塔及兩臺(tái)漿液循環(huán)泵。在增容改造和超低改造期間，脫水系統(tǒng)未進(jìn)行增容改造。石膏脫水系統(tǒng)主要設(shè)備有石膏旋流器、石膏漿液罐、石膏漿液排出泵以及真空皮帶機(jī)（含真空泵）, 石膏漿液旋流器濃縮效果差, 真空皮帶脫石膏含水率高，石膏脫水異常，頻繁出現(xiàn)含水率高，呈稀泥狀現(xiàn)象, 脫硫系統(tǒng)水平衡無(wú)法維持。
2 石膏脫水異常分析
2.1 脫水機(jī)出力情況分析
物料平衡計(jì)算顯示，增容改造和超低改造后，單臺(tái)機(jī)組石膏產(chǎn)量為 29.4 t/h，2 臺(tái)機(jī)組合計(jì)產(chǎn)量為 58.8t/h，前后兩次改造，均未改造脫水機(jī)，維持原設(shè)計(jì)的單臺(tái)出力 44 t/h，脫水機(jī)無(wú)法滿足一運(yùn)一備的設(shè)置需要。但是，脫硫系統(tǒng)通常在 80%負(fù)荷下運(yùn)行，且入口含硫量在 2000mg/Nm3，低于設(shè)計(jì)值。所以按照目前運(yùn)行工況，現(xiàn)有脫水機(jī)出力滿足工藝需要。
2.2 石膏顆粒粒徑問(wèn)題分析
根據(jù)預(yù)洗塔漿液化驗(yàn)結(jié)果報(bào)告，可知石膏旋流器入口石膏顆粒粒徑 D50 為 14.29μm，遠(yuǎn)低于 50%以上顆粒粒徑＞35μm的要求。石膏粒徑受到漿液停留時(shí)間和含灰量等因素影響，其中前者是最大的影響因素。漿液停留時(shí)間一般要求在 15 小時(shí)以上，才能保證顆粒粒徑＞35μm。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)洗塔和吸收塔的漿液停留時(shí)間均應(yīng)為 15 小時(shí)，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，預(yù)洗塔液位僅為 7.5m，通過(guò)計(jì)算可知，預(yù)洗塔漿池漿液停留時(shí)間約為 11 小時(shí)，與化驗(yàn)報(bào)告結(jié)果一致。運(yùn)行時(shí)一旦調(diào)整到設(shè)計(jì)液位，預(yù)洗塔和吸收塔又容易出現(xiàn)漿液倒流或者液位控制困難，只能采用低液位運(yùn)行措施。
2.3 石膏旋流器問(wèn)題分析
石膏旋流器效果表現(xiàn)上是溢流、底流均大幅度偏離設(shè)計(jì)值，但根據(jù)預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告可知，原本含固量應(yīng)在 15%左右的石膏漿液，實(shí)際含固量高達(dá) 27.5%（3 號(hào)預(yù)洗塔旋流器入口）?，F(xiàn)有的石膏旋流器是基于 15%含固量設(shè)計(jì)的，無(wú)法滿足現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行工況的需要。因此，為達(dá)到預(yù)期旋流效果只有兩種途徑，一是采取措施，調(diào)整石膏漿液的含固量，以滿足現(xiàn)有旋流器的選型要求；二是更換石膏旋流器，按照現(xiàn)有石膏漿液的成分情況對(duì)旋流器進(jìn)行重新選型。
2.4 廢水旋流器問(wèn)題分析
同樣從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看，碳酸鈣（Ca CO3） 含量為 4.12%（3 號(hào)預(yù)洗塔） 和 5.70%（4 號(hào)預(yù)洗塔），含量偏高（正常控制在 3%以下，最大 5%），其結(jié)果一方面是加大了石灰石耗量，另一方面就是降低了石膏品質(zhì)（石膏含量相對(duì)降低），但其含量并不影響石膏結(jié)晶顆粒大小。
2.5 氧化效果分析
從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看，亞硫酸鈣（Ca SO3·1/2H2O）含量為 0.05%（3 號(hào)預(yù)洗塔）和 0.04%（4 號(hào)預(yù)洗塔），屬于正常范圍（正常范圍一般在 0.4%以下，0.5%以下均屬于可接受范圍）。所以氧化效果沒(méi)有問(wèn)題。
2.6 碳酸鈣含量情況分析
同樣從預(yù)洗塔旋流器入口漿液的化驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)來(lái)看，碳酸鈣（Ca CO3） 含量為 4.12%（3 號(hào)預(yù)洗塔） 和 5.70%（4 號(hào)預(yù)洗塔），含量偏高（正?？刂圃?3%以下，最大 5%），其結(jié)果一方面是加大了石灰石耗量，另一方面就是降低了石膏品質(zhì)（石膏含量相對(duì)降低），但其含量并不影響石膏結(jié)晶顆粒大小。
2.7 水平衡控制困難問(wèn)題分析
串塔工藝系統(tǒng)是理想化的系統(tǒng)，即主要脫硫反應(yīng)在一級(jí)塔，二級(jí)塔中去除少量 SO2及大部分粉塵，而二級(jí)塔產(chǎn)生的石膏則通過(guò)漿液流動(dòng)，匯同一級(jí)塔產(chǎn)生的石膏一起，由一級(jí)塔統(tǒng)一打入脫水系統(tǒng)。系統(tǒng)中補(bǔ)充的工藝水，除了設(shè)備冷卻水等進(jìn)入外，最大的加入水來(lái)自于除霧器沖洗水。XX 項(xiàng)目也是采用的上述工藝思路，但實(shí)際上，由于水蒸發(fā)主要發(fā)生在一級(jí)塔（一級(jí)塔進(jìn)出口溫差大），而補(bǔ)水（除霧器沖洗水）最大量則發(fā)生在二級(jí)塔（二級(jí)塔進(jìn)出口溫差基本為 0，所以蒸發(fā)出的水量很?。远?jí)塔更容易出現(xiàn)水平衡控制困難問(wèn)題。工藝設(shè)計(jì)文件顯示，吸收塔（即二級(jí)塔）設(shè)計(jì)液位比預(yù)洗塔（一級(jí)塔）僅僅高出 1.3m，而兩塔之間相距直線距離約 18m，聯(lián)通管道管徑 DN500，根據(jù)伯努利方程，
計(jì)算得出，聯(lián)通管道內(nèi)石膏漿液的流速約為 5.1m/s，而吸收塔由于除霧器沖洗水量大（約 86m3/h），但蒸發(fā)量?。ㄎ账M(jìn)出口溫差?。?，所以吸收塔液位無(wú)法通過(guò)聯(lián)通管道快速調(diào)整好。同時(shí)，若吸收塔連續(xù)運(yùn)行，其塔內(nèi)漿液密度將隨著水量的增加而持續(xù)降低，將會(huì)影響石膏結(jié)晶，導(dǎo)致石膏脫水困難。
3 整改方案
針對(duì) XX 電廠脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可通過(guò)以下改造進(jìn)行降低石膏含水率：
3.1 新增石膏倒?jié){泵
有效增加兩塔間漿液的混合程度及速度，使兩塔漿液在短時(shí)間內(nèi)充分混合，將整個(gè)脫硫系統(tǒng)的水平衡維持于正常水平，可有效解決石膏結(jié)晶困難的問(wèn)題。本次技改為每個(gè)機(jī)組預(yù)洗塔和吸收塔分別設(shè)置 1 臺(tái)倒?jié){泵，兩個(gè)機(jī)組共設(shè)置 4 臺(tái)倒?jié){泵，倒?jié){泵為變頻泵，流量為 300m3/h。其中吸收塔倒?jié){泵放置于吸收塔旁原擴(kuò)容排漿泵間，預(yù)洗塔倒?jié){泵放置于預(yù)洗塔石膏排除泵間。
3.2 更換石膏旋流器
進(jìn)入石膏旋流器的石膏漿液含固量偏高、顆粒粒徑遠(yuǎn)低于正常值，現(xiàn)有石膏旋流器已不能滿足要求，需要更換。目前現(xiàn)場(chǎng)共有 4 臺(tái)石膏旋流器，其中，石膏旋流器 A/B 出力為 64.1m3/h，石膏旋流器 C/D 出力 130 m3/h?，F(xiàn)更換石膏旋流器，并加大出力，更換后石膏旋流器 A/B 出力為 100m3/h，6 個(gè)旋流子，備用 1個(gè)旋流子；石膏旋流器 C/D 出力 150 m3/h，8 個(gè)旋流子，備用 1個(gè)旋流子。
3.3 更換濾布濾餅沖洗水泵
現(xiàn)共有 4 臺(tái)濾布濾餅沖洗水泵，3 運(yùn) 1 備，流量為 10.6m3/h。目前濾布濾餅沖洗噴嘴存在堵塞情況，致使濾布再生無(wú)法滿足要求，進(jìn)而導(dǎo)致石膏脫水異常，這是由沖洗水泵流量過(guò)低造成的，因此需要對(duì)濾布濾餅沖洗水泵進(jìn)行更換，提高沖洗水流量，將原有四臺(tái)濾布沖洗水泵全部更換為 25m3/h，每?jī)膳_(tái)沖洗水泵對(duì)應(yīng)一臺(tái)皮帶機(jī)，按照 1 運(yùn) 1 備方式運(yùn)行?，F(xiàn)濾布濾餅沖洗水箱有效容積為 3m3，容積不能滿足改造后要求，需要進(jìn)行擴(kuò)容改造，擴(kuò)容后容積為 6m3。