鍋爐濕法脫硫系統壓石膏水分偏高的原因分析及解決方案

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(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司是年產50萬t甲醇、40萬t醋酸、20萬t二甲醚、20萬t乙二醇的大型化工生產基地，其中，二期年產40萬t醋酸及20萬t乙二醇配套的鍋爐為2臺220t的高溫高壓循環流化床鍋爐，為武漢某鍋爐制造集團設計制造，鍋爐為單汽包，自然循環，燃用當地無燃煤。

1 脫硫系統工藝參數

配套的脫硫系統由武漢某環保動力公司設計及安裝，采用“兩爐一塔”的模式，工藝采用的是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，配有煙風系統、吸收塔系統、石膏脫水系統等。脫硫工藝脫硫劑為CaCO3，含量為90%(或CaO含量大于50%)。主要工藝設計參數如下。

FGD煙氣處理量：670 000m3/h

FGD進口SO2：濃度(設計值)：2 595mg/m3

FGD進口煙溫：130℃

FGD出口煙氣SO2濃度：≤65mg/m3

FGD出口煙溫：≥45℃

脫硫效率：98%

石膏含水：≤10%

吸收塔排出石膏漿液密度：1 150kg/m3

吸收塔排出石膏漿液pH值：5.5

真空過濾機石膏濾餅厚度：20～30mm

2 石灰石-石膏法的主要工藝流程

(1)煙氣系統是將鍋爐引風機出來的原煙氣引入吸收塔。在吸收塔內，煙氣折流向上，穿過噴淋系統噴出的霧狀脫硫漿液區域逆流而上，脫去其中的SO2，再連續流經兩層屋脊式折流除霧器，除去所含液滴，經洗滌和凈化的煙氣通過塔頂直排煙囪流出吸收塔，排至大氣。

(2)脫硫島的吸收系統采用“兩爐一塔”的模式，吸收塔采用噴淋塔，塔底部漿罐的石灰石漿液通過循環泵送至噴淋層，經噴嘴霧化成微滴，與煙氣中的SO2接觸后發生化學反應生成亞硫酸鈣，落入漿罐中繼續被空氣氧化成硫酸鈣(石膏)，結晶到一定濃度的石膏漿液通過石膏排出泵送至石膏脫水系統。

吸收系統包括1個吸收塔，含2級除霧器、4層噴淋層及噴嘴、3臺側進攪拌器、4臺漿液循環泵、2臺吸收塔石膏排出泵(1用1備)、2臺氧化風機(1用1備)及相應的管道閥門等。

(3)石膏脫水系統的作用是由石膏排出泵排出吸收塔底部漿液，通過石膏旋流器進行第一級濃縮，濃縮后的石膏漿液再進入真空皮帶脫水機進行第二級脫水，產生的成品石膏貯存在石膏庫里待運。

石膏旋流器分離出來的溢流液流經廢水旋流器，由廢水泵打入廢水處理系統，以保證脫硫漿液中的氯、飛灰或其他顆粒含量在可接受的范圍內；濾液則回收至濾液池，送到石灰石漿液罐重復利用。

石膏脫水系統由2套石膏旋流器、2臺真空皮帶脫水機、2臺真空泵、2個真空罐、1個濾液池、2臺濾液泵、2臺濾布沖洗水泵、1個濾布沖洗水罐、1 個石膏分配槽組成。

3 運行中操作存在的問題

(1)石膏水分含量大，自2017年2月以來，石膏壓濾就一直不正常，主要反映為石膏餅太厚，水分偏大，最高可達30%～35%，基本近似為含水流沙，看似成型，稍微一晃便成糊狀，無法外運銷售，不得不臨時找地方進行堆放和晾曬，既影響衛生，又影響環保達標。

(2)石膏中Ca(OH)2和CaSO3過多，經過分析，石膏中的Ca(OH)2含量超過20%，CaSO3超過30%，石膏發白，不僅造成原材料浪費，同時，壓不出真正的石膏，壓出的產品又黏又爛，每天花費大量的時間進行沖洗。

4 造成石膏含水偏高的原因分析

對石灰石-石膏濕法脫硫運行的工藝路線和設計理論進行逐項排查，認為造成石膏水分偏高的原因主要有以下兩點。

(1)旋流站的旋流子發生內部黏結，旋流效果差，不能進行有效分離，致使大量的非石膏(如氫氧化鈣和亞硫酸鈣)進入石膏壓濾系統，增加了壓濾負荷，造成石膏壓濾困難，石膏餅厚度增加，水分偏大。同時，大量的氫氧化鈣和亞硫酸鈣混雜其中，造成石膏發黏，不易脫水。

(2)真空泵運行正常，真空罐壓力正常，現場檢查負壓正常，但就是石膏無法實現正常脫水。經過逐段排查，最后發現為真空罐下水管在接近零米的彎頭處發生石膏黏接堵塞，造成壓濾水無法正常排走，在剛開始進行壓濾時，短期內的石膏水分還是可以排走，10min后就又恢復到原來既濕又黏的狀態。

5 改造措施及操作流程

通過原因分析和大量的試驗，決定對旋流站和真空罐下水管進行技術改造。

(1)旋流站改造見圖1。

圖1 旋流站改造

改造的部分主要是在旋流站集流口下部開孔，安裝1個DN25球閥，用于調節進入壓濾機的總水量。新的旋流子的分離效果使石膏漿液濃度太高，黏度增大，在流向壓濾機的過程中很容易造成管道堵塞，因流動性較差，同時使壓濾機上方的分配器分配不均勻，石膏漿液鋪不滿濾布，真空大量泄漏，石膏含水無法控制。改造后，在旋流站下料口處采

取可調節式，并配少許的稀漿液，可以使漿液管道暢通，同時下流到分配器后，使石膏漿液分配均勻，鋪滿濾布，增強壓濾效果，有效控制石膏的含水量在設計范圍內。

同時，更換一組新的旋流子，以保持較好的旋流效果。

在真空罐和廢水池中間增加一個緩沖水罐(見圖2)。

圖2 增加緩沖水罐

(2)上述改造的操作流程包括以下步驟。

液固分離罐安裝在真空罐的正下方，把原來的真空罐到濾液池的管道由彎頭改為了直管，減少了因阻力增大而造成的黏結堵塞。

真空壓濾機抽出的含固混合液體進入液固分離罐后，因重力的作用，石膏顆粒下沉，清水走溢流口排至廢水池，二次沉淀后經廢水泵排至雨水系統。

石膏壓濾結束后，根據液-固分離罐內積聚的固體數量，安排進行排污和沖洗，通過打開排污閥，經排污管道，把含固較高的渾濁液體排至濾液池，經濾液泵送回塔內。同時，為了防止罐內沉淀，可定期打開壓縮空氣管道閥門對罐底進行攪拌，由沖洗水管道注入少量清水進行清洗，以達到最好的工況狀態，以備下次石膏壓濾使用，使該改造的使用效果始終保持最佳。

6 結語

改造后，解決了塔內氯離子含量持續增高、真空管道堵塞、壓石膏抽真空困難等問題，從根本上解決了石膏壓濾過程中的石膏水分偏高的問題。

通過以上改造，在脫硫塔運行工況不變的情況下，壓濾后的石膏水分完全可以控制在設計范圍之內，長達半年多的壓濾石膏水分偏高的問題得以根本解決。經過一個月的運行，工況比較穩定，環保數據中的二氧化硫控制在比較理想的狀態。

經過技術交流，發現很多廠家有類似的問題。此改造費用較少，但效果非常好，對同類設備具有非常大的推廣意義。

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