影響真空皮帶脫水效果的原因分析

魏 鵬，曹東輝，董 明

(中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

影響真空皮帶脫水效果的原因分析

魏 鵬，曹東輝，董 明

(中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

介紹了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統的工作原理以及其在實際運行中存在的問題，從設備因素、漿液品質、運行控制等方面闡述了真空皮帶脫水效果變差的原因，并提出了相應的解決措施，以供采用石灰石—石膏法脫硫技術的發電企業選用。

煙氣脫硫；石灰石—石膏濕法；脫水；真空皮帶

1 FGD系統概述及脫硫原理

1.1 FGD系統簡介

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫(flue gas desulphuration，簡稱FGD)是目前世界上運用最為廣泛的煙氣脫硫方法，具有適應煤種廣泛、運行穩定、脫硫效率高、成本較低等特點。FGD在我國大型火力發電機組中有著廣泛的應用，并取得了不錯的業績。

FGD工藝系統主要由石灰石漿液制備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、事故排放系統、石膏脫水系統、工藝水系統、工業水系統、FGD廢水處理系統及壓縮空氣系統組成。

1.2 FGD系統的脫硫原理

煙氣自下而上流經脫硫吸收塔，與從塔內噴淋下的石灰石漿液接觸，煙氣中的SO2被噴淋漿液中的水吸收，與漿液中的CaCO3發生化學反應，生成Ca(HSO3)2溶入漿液中。

煙氣中的O2和HSO3-通過中間反應，使得少量Ca(HSO3)2轉化成CaSO4，大部分Ca(HSO3)2隨漿液落入塔底漿液池中，與風機鼓入的空氣發生氧化反應，生成CaSO4。

CaSO4在池中結晶，生成CaSO4·2H2O，即石膏。

除了上述反應，吸收塔內還會產生其他反應，生成石膏、CaCl2、CaF2等化合物。

此外，進入吸收塔的石灰石會在偏酸性的漿液中溶解。以漿液的形式通過石膏排出泵進入石膏脫水系統，形成石膏。

在FGD系統中，石膏脫水系統運行的效果和效率是整個系統的重要環節，直接影響到成品石膏的質量，更重要的是影響吸收塔內的漿液密度。漿液密度太高，則相應泵、攪拌器的電流均會升高，同時各個管道、塔壁、除霧器、濾網結垢的可能性也有所提高。

國內的石膏脫水系統基本都采用2級脫水方式，即石膏漿液進入第1級——石膏旋流器，經初步分離，旋流器底部漿液濃縮至50 %左右，排入第2級——真空皮帶脫水機，最后形成含水率低于10 %的石膏餅落入石膏庫。

在實際運行中，幾乎所有采用FGD脫硫系統的企業都曾受到真空皮帶脫水效果差、石膏含水量高難以成型等問題的困擾。同時，由于脫硫吸收塔內漿液的密度居高不下，如果處理不好，則很可能會造成拋漿事故，甚至產生FGD退出運行的不利局面。

2 影響真空皮帶脫水效果的因素

2.1 設備因素

2.1.1 真空皮帶缺陷

真空皮帶是整個石膏脫水系統中最為關鍵的設備，也是最容易出現故障，且多為隱性故障的設備。雖然這些故障不影響脫水系統的運行，但卻影響脫水效果。

(1) 真空皮帶漏真空，表現為真空度比正常運行時偏低，或真空泵電流偏低。真空皮帶漏真空易發生在接口處，如管道接口、真空盒密封帶等處，泄漏嚴重時近距離可聽到抽氣聲。且整個真空系統，從真空泵出口到氣液分離器的排水管道水封都有可能出現泄漏。若真空盒密封帶處漏真空，則應考慮調整真空皮帶密封的水流量。

(2) 真空皮帶跑偏，表現為真空度很高但脫水效果很差。真空皮帶的中間有1～2排小孔，正常運行時其位置剛好在真空盒的上方，這樣從石膏中抽出的水可以通過小孔進入真空盒，最終流入氣液分離器。一旦皮帶跑偏，小孔沒有壓在真空盒上方，則真空盒中的負壓無法通過小孔傳遞到濾布，此時真空泵電流有可能正常或者偏大，脫水效果卻變差。出現這種情況時，只需要調整皮帶即可，如果皮帶頻繁跑偏，則應重點檢查皮帶托輥軸承有無損壞，若損壞，則應立即更換。

(3) 濾布透水性差，為已經使用了一段時間或者新換的濾布。濾布上有許多微型孔，雖然運行中不停受到沖洗，但每次總會留有少數的細小雜質，時間長了整個濾布的透水性會明顯降低。如果鍋爐投油造成石膏漿液中有油，則可能在短時間內造成濾布堵塞。解決方案是用清潔劑配合高壓沖洗水槍在線沖洗濾布，如果效果不好則只有更換濾布。通常情況下，1條濾布最多可使用1年。

(4) 濾布嚴重跑偏。這種情況較容易察覺，只需檢查和調整濾布防跑偏裝置即可。

2.1.2 石膏旋流器分離效果差

石膏旋流器用于從石膏漿液中將固體顆粒分級。石膏漿液在設定的壓力下，切向進入旋流器，在旋流器中產生高速旋轉流動，以此產生的離心力將較大的固體顆粒向外推向旋流器內壁，在到達錐體段時沿器壁向下運動，形成外漩渦并從底流口排出；較小固體顆粒在錐體段某些位置開始改變運動方向，在軸線中心附近向上旋轉，形成內漩渦然后由溢流口排出。石膏旋流器分離顆粒過程示意如圖1所示。

通常情況下，30 %濃度的石膏漿液通過旋流器后，底流濃度不應該低于50 %，且大顆粒的石膏晶體均應通過底流口排出。旋流器故障對真空皮帶脫水效果有直接影響，其常見故障現象及處理方法如表1所示。

在實際運行中，旋流器常常被雜物(通常是吸收塔脫落的玻璃鱗片或管道襯膠)堵塞，這一點尤其要加以注意。

圖1 石膏旋流器分離顆粒過程示意

表1 旋流器故障現象及處理措施

2.1.3 真空泵故障

真空泵故障會導致出力不足，使脫水效果變差，這可通過真空泵的電流值來判斷。應特別注意的是，真空泵工作液(補充水)流量需在規定的范圍內，若流量太小或液位太低，水環泵不能形成液環，工作時不能產生真空；若流量太大，則容易造成水環泵運行功率上升，因為水環泵運行時幾乎80 %的能耗為液環與泵體內壁的摩擦損失。水環真空泵為容積泵的一種，其所吸入的氣體可以被壓縮；而在充滿工作液的情況下啟動，由于液體不能被壓縮，很容易損壞葉輪。

2.2 石膏漿液因素

石膏漿液質量不佳也會導致石膏脫水效果差，這也是影響脫水效果的最常見因素。

2.2.1 CaCO3含量過高

此情況多發生在為了追求脫硫效率，盲目提高吸收塔pH值，大流量、長時間地向塔內補充石灰石漿液的時期。由于大量CaCO3來不及參與反應即通過石膏排出泵排出，而CaCO3由于透水性差導致石膏含水率過高。在化驗指標中，若石膏漿液中CaCO3占固體成分超過3 %，即CaCO3含量過高。

通過減少向吸收塔補漿，低pH值運行(pH值＜5.0)；若吸收塔有備用循環泵，也可投入運行，讓塔內過量的CaCO3充分參與反應，一般經過1～2天情況就可得到緩解。

2.2.2 Ca(HSO3)2或CaSO3含量過高

Ca(HSO3)2和CaSO3均為親水性物質，不易與水分離，這2種物質在石膏漿液中普遍存在，但在固體物中含量不會超過1 %。如果含量過高，則應考慮氧化風機運行是否正常，氧化風管是否存在堵塞(氧化風壓力不正常通常是由管道堵塞引起的)。

2.2.3 Cl-含量過高

Cl-對漿液有害，同時也對金屬有很強的腐蝕性。Cl-含量的極限值為20 000 mg/L，當超過這個數值時，在真空皮帶運行時，石膏餅上會形成大量裂縫，無法形成有效的真空，真空泵出口真空度也會急劇降低。Cl-很難去除，增加吸收塔廢水的排放量和控制吸收塔補充水中的Cl-含量是解決該問題的唯一方法。一般Cl-含量低于15 000 mg/L是一個安全范圍。

2.2.4 酸不溶物含量過高

酸不溶物就是在酸中無法溶解的物質，對吸收塔漿液來講，大部分是硅的化合物。酸不溶物會影響石膏的品質，造成石膏脫水性能差，使成品石膏的質量明顯降低。酸不溶物的主要來源是煙氣中的粉塵，個別情況下也有因石灰石(粉)來源出現問題而造成漿液酸不溶物的含量升高。酸不溶物含量基本上不能通過廢水排放來降低。在控制進入吸收塔粉塵的前提下，只有置換漿液，在石膏脫水效果還能接受的情況下，加大石膏的脫水力度，才能慢慢地減少酸不溶物。

2.3 操作因素

2.3.1 控制吸收塔密度

每個FGD系統均有設計的運行密度范圍，密度低于此范圍，石膏難以成型；密度高于此范圍，則石膏過厚，不利于真空皮帶的安全運行。

2.3.2 控制石膏旋流器入口壓力

石膏旋流器入口壓力是控制旋流器底流成分的唯一調節手段。入口壓力可通過管道上的調節門或者石膏排出泵的變頻器加以控制。

2.3.3 控制真空皮帶機的轉速

真空皮帶轉速和石膏餅的厚度成反比。轉速低，則石膏餅厚且在皮帶上停留的時間長；轉速高，則石膏餅薄且在皮帶上停留的時間短。因此，應根據石膏漿液的流量和密度反復調整皮帶轉速，使石膏脫水的質量達到最佳。需要注意的是，有時石膏脫水的效果極好，石膏漿液剛剛下到真空皮帶上即可完全脫干，但會造成真空泵電流大幅度擺動。可通過增加下石膏漿液的流量和提高皮帶的轉速來解決該問題。

1 周菊華.火電廠燃煤機組脫硫脫硝技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

2 曾庭華，楊 華，廖永進，等.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.

2014-01-06.

魏 鵬(1975-)，男，助理工程師，主要從事600 MW發電機組脫硫除灰系統運行技術管理工作，email：caolanmin@163.com。

曹東輝(1978-)，男，助理工程師，主要從事600 MW發電機組運行生產調度工作。

董 明(1970-)，男，助理工程師，主要從事600 MW發電機組脫硫除灰系統運行維護技術管理工作。