华能巢湖发电有限责任公司安徽巢湖238015
摘要：本文针对石灰石-石膏湿法脱硫系统中,影响石膏脱水效果的原因进行了分析,同时提出了处理建议和运行控制方法
关键词：脱硫石膏浆液脱水效果氧化脱水机
1.基本概况
1.1脱硫系统概况
华能巢湖电厂一期建设2×600MW超临界燃煤机组；#1机组于2008年10月正式投产，#2机组于2008年11月正式投产。机组每套脱硫装置的烟气处理能力为一台锅炉100％BMCR工况时的烟气量，脱硫效率按不小于90％设计,烟气脱硫系统采用北京博奇电力科技有限公司的湿法脱硫技术。燃煤发电机组的锅炉形成对应布置（一炉一塔）。在机组锅炉BMCR工况下进行全烟气脱硫，脱硫工艺采用石灰石—石膏湿法，脱硫系统的设备配置按照收到基硫0.7％设计。FGD装置设计时应考虑脱硫量留有不小于25％的裕度，当煤质含硫量增加25％时，脱硫效率不低于90％。
1.2脱水系统概况
来自两个吸收塔的石膏分别由2条管路由石膏排出泵送至石膏旋流器浓缩后自流到石膏脱水机脱水，脱水后石膏含水量小于10％（wt）；第一级石膏脱水系统由7套石膏旋流站组成，浆液浓缩到浓度大约55％的底流浆液自流到脱水机，上溢浆液可以进入废水箱由废水泵送至废水处理系统。第二级石膏脱水系统（滤布脱水，圆盘脱水）由3套石膏脱水机组成。
2.脱硫石膏脱水效果差原因分析
石灰石-石膏湿法脱硫系统中,石膏脱水效果差是运行中的常见问题,体现为脱硫石膏水分含量超过设计值,甚至是稀石膏状态,造成石膏品质差、石膏仓堵塞、环境污染、石膏装卸及运输困难等系列问题,如处理不当,必将造成吸收塔密度上升,带来脱硫效率低、系统堵塞、运行困难等系列问题。
2.1石膏结晶体粒径的影响
石膏晶体的结晶状况直接对石膏浆液性质造成影响。有研究[1]表明石膏结晶体粒径是影响脱水的主要因素，当石膏晶体粒径越小，则石膏浆液密度越大，脱水性能越差。
2.2石膏浆液性质的影响
2.2.1石膏浆液密度
石膏浆液密度的大小会直接影响到水力旋流器的工作效果，密度过小则浆液含固率低，不利于水分的分离。通常可以通过增加浆液的循环使用次数提高塔内浆液密度，当浆液中固体含量增加，过饱度增大时，则石膏结晶时间同步增加，晶体长大的机率更高，更有利于石膏脱水。吸收塔内固体含量达到15～18%时，石膏结晶体含量最高。
2.2.2石膏浆液中的石灰石
实际运行中石膏浆液中含有一定量的石灰石杂质，其含量需控制在3%以下。因为石灰石中的杂质(惰性物)在吸收塔内会影响石膏结晶的粒度和纯度，不利于石膏的结晶，控制好石膏中石灰石含量是系统运行的重要指标之一。
2.2.3石膏浆液中氯离子
石膏浆液中氯离子主要来源于烟气中的HCl和工艺水，特别是HCl来源于煤的燃烧，氯离子会随烟气进入脱硫塔浆液中。石膏浆液中的晶体在结晶过程中，氯离子会被晶体包裹，留在晶体内部或晶体之间，而溶液中存在一定量的钙离子会与之反应，生成性质稳定的六水氯化钙，锁定在石膏晶体内部的水分子，会造成石膏含水率上升。此外，氯化钙还可以存在于石膏晶体之间，阻碍结晶水在晶体之间的通行，对石膏脱水造成影响。为避免过量氯离子对石膏脱水造成影响，一般建议氯离子浓度控制在20,000ppm以下。
2.2.4石膏浆液中烟尘及杂质含量
石膏浆液中的杂质主要包括烟气中飞灰和石灰石中杂质，这些杂质不参与吸收反应．通过废水排放到系统之外。烟气中的烟粉尘经电除尘设备后进入浆液系统，其粒径较小会包裹在石灰石颗粒的表面并对石灰石的溶解造成影响，由此导致浆液中石灰石颗粒增多，浆液密度增大，石膏脱水效率降低。烟气中的烟尘质量浓度必须控制在100mg/m3以内，否则会影响脱水系统功能，也会降低石膏品质。此外，杂质含量长期过高，会使脱硫系统严重堵塞，也会对设备造成磨损。特别对于水力旋流器，杂质的磨损会造成旋流子口径变大，使得旋流效果达不到原设计效果，对于后续的石膏脱水过程更是影响严重。
2.2.5石膏浆液中CaSO3含量
石膏浆液中CaSO3含量过高易生成CaSO3?1/2H20，该物质呈针状晶体，其粒径偏小，粘性高，密度大。当CaSO3?1/2H20含量过高时，会造成浆液粘稠、密度偏大，即便脱水机吸力再大也难以分离出水分。造成石膏浆液中CaSO3含量过高的主要原因之一是脱硫塔内浆液氧化不充分，由于塔内氧化空气量不足，使得浆液中的亚硫酸钙难以被完全氧化为硫酸钙。此外，pH值也会对石膏脱水造成影响，随pH值的升高CaSO3的溶解度明显下降，而CaSO4的溶解度则变化不大，因此随着SO2的吸收，溶液的pH值降低，溶液中的CaSO3量的增加，并在石灰石粒子表面形成一层液膜，而液膜内部CaSO3的溶液又使pH值上升，溶解度的变化使液膜中的CaSO3析出并沉积在石灰石粒子表面，形成一层外壳，使粒子表面钝化。钝化的外壳阻碍了CaSO3的继续溶解，抑制了吸收反应的进行（即石灰石的闭塞）。
2.3设备设计参数及运行控制的影响
2.3.1浆液停留时间浆液循环倍率
因为浆液中石膏晶体长大需要一定的时间和空间，只有晶体长大到一定程度才能达到好的脱水效果。脱硫塔内浆液停留时间太短会导致石膏颗粒过于细小，使得脱硫石膏膏体细密，不利于脱水。与此同时，脱硫塔内的浆液池容积设计也必须尺寸合理，这一方面要确保石膏晶体有足够的生长时间，另一方也要保证石膏晶体不会因循环浆液的冲击受到影响。石膏浆液的搅拌强度及浆液循环倍率，也会对石膏结晶造成影响。搅拌不充分，石膏结晶体会出现片状、针状等，脱水时容易成毡体状。而浆液的循环倍率与浆液密度成正比，浆液密度越大利于石膏结晶，即越有利于石膏脱水。
2.3.2水力旋流器的运行状况影响
旋流器的入口压力还会影响底流浆液的含固量，当旋流器入口压力偏低，会造成底流颗粒过大；而沉砂嘴尺寸太大或溢流嘴尺寸太小均会导致旋流器底流颗粒过小，影响脱水效果。
2.3.3脱水机运行状况的影响
无论真空皮带脱水机还是圆盘脱水机，根据脱水原理，石膏脱水主要依靠脱水机的真空吸力，也就是真空度大小直接对脱水吸力造成影响。真空度不足，吸力不够，脱水效果自然不好。一般真空皮带脱水机真空度偏低主要由滤布破损、皮带机运行轨迹不平、真空泵本体故障等原因造成的，真空度控制在-45kPa～-55kPa之间是最为合适的。圆盘脱水机真空度偏低主要是陶瓷片断裂、有裂纹，真空管道漏真空，真空本水环水未开或水量小等造成，真空度控制在-70kPa～-90kPa之间是最为合适的。
3.结束语
随着国家对环保越来越重视，湿法脱硫系统的安全稳定运行直接影响环保参数甚至主机安全，而湿法脱硫系统中脱水系统尤为重要，根据多年的运行经验总结以上几点原因，可以通过试验判断脱水效果不要的原因，从而根据原因对症下药解决问题。
参考文献
[1]郝吉明马广大王书肖大气污染控制工程（第三版）高等教育出版社2010年
[2]朱国宇詹林源张良新脱硫设备检修工（第三版）中国电力出版社2010年