湿法脱硫石膏脱水系统设计差异及有关问题探讨

山乐胜，石如君，陈一鸣

（山东中实易通集团有限公司，山东 济南 250002）

0 引言

石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺由于具备脱硫效率高、技术成熟可靠、系统利用率高、吸收剂价格低廉易得、副产品石膏可以综合利用等特点，在火电厂烟气脱硫中得到广泛应用。近几年来，环保主管部门对脱硫系统的可利用率考核力度越来越大，有的新建脱硫工程要求取消旁路烟道设计，这将导致一些不被重视的系统设计问题在今后的运行中暴露出来。

从目前国内应用的脱硫工程来看，以两台机组为一个单元，配两座独立的吸收塔系统为多，其中烟气系统和吸收塔系统独立，而制浆系统和石膏脱水系统等为公用。对于不同的脱硫公司来说，烟气系统、吸收塔系统、制浆系统等工艺流程一般差异不大，差异最大的往往是石膏脱水系统，这在脱硫工程建设招标中经常遇到。石膏脱水系统的不同设计，对脱硫工程的投资费用、运行成本、系统可靠性和运行操作产生差异，这些差异在工程招标中往往不被招标方所重视。石膏脱水系统是石灰石—石膏湿法烟气脱硫的最后一个环节，该系统的设计关系到浆液系统能否实现平衡运行、顺利脱出石膏的关键，过于简化的石膏脱水系统将会给以后的脱硫系统乃至机组安全运行带来很大隐患。

1 石膏脱水系统

石膏脱硫系统一般分为两级脱水：即旋流器一级脱水和真空皮带脱水机二级脱水。石膏脱水系统设计的差异主要在于石膏浆液的排出及返回方式。

1.1 一级脱水配置石膏溢流箱

石膏脱水车间一般距吸收塔较远，石膏旋流器溢流靠管道自流回吸收塔的设计方式不多见，现有的脱硫工程多设计石膏溢流箱。

当吸收塔浆液密度低于设定值时，石膏排出泵排出的浆液进入溢流箱或通过管道返回吸收塔；当吸收塔浆液密度高于设定值时，石膏排出泵排出的浆液进入石膏旋流器分离，底流进入真空皮带脱水机，溢流自流到溢流箱。

石膏溢流箱有与吸收塔一对一设计，也有两套脱硫系统公用一个溢流箱。一对一设计的溢流箱，两座吸收塔内的浆液不串混，浆液品质互不影响，溢流泵按“一运一备”设计，这种设计虽然投资费用高、占地面积大，但吸收塔液位最易控制，系统运行可靠性最高。对于两塔公用一个溢流箱时，溢流泵采用“两运一备”比“一运一备”运行可靠，吸收塔液位也易控制，溢流泵采用“一运一备”时，由于1台泵带2条回流管道，管道上需要加设调节阀门或孔板，两座吸收塔的液位控制难度大，运行可靠性降低。

运行时，石膏溢流箱还能起到很好的吸收塔液位辅助调节作用：当石膏脱水系统运行异常，吸收塔液位高时，可适当提高溢流箱的运行液位，将石膏浆液从吸收塔转移到溢流箱，这样就不必频繁向事故浆液箱倒浆液。平时运行溢流箱可保持较低液位运行，因为吸收塔经常发生高液位报警，吸收塔低液位处理起来比较容易。

1.2 一级脱水不配置石膏溢流箱

近几年来，有些脱硫公司为降低工程造价，取消了石膏溢流箱设计，将石膏旋流器的溢流接入滤出液箱。

对于低硫煤的脱硫系统或中低硫煤无GGH的脱硫系统，当脱硫系统运行时吸收塔耗水量大于石灰石供浆补水和除雾器正常的冲洗水量时，制浆系统不采用滤出液制浆也能达到系统水平衡，可采用这种设计，但建议溢流箱与吸收塔采取一对一设计；对于高硫煤脱硫系统或中低硫煤有GGH的脱硫系统，为维持脱硫系统的水平衡，必须采用滤出液制浆时，这种情况将石膏溢流箱和滤出液箱合并设计在运行时就容易出现问题：因为石膏旋流器正常运行时溢流液含有5%左右的固体物，滤出液与旋流器溢流浆液混合后，输送到制浆车间的管道浆液流速变化大，容易发生管道堵塞现象，同时也影响成品石灰石浆液的真实浓度。

1.3 滤出液箱的设计

滤出液箱主要用于收集皮带脱水机的滤出液、滤布冲洗水、石膏冲洗水和皮带密封水等。这部分水的含固量相对较低，可用于制浆或返回吸收塔重复利用。

石膏脱水系统一般按公用系统设置，真空皮带脱水机的出力一般按设计工况下石膏产量的150%选择，且不小于100%校核，当两台机组在设计工况75%负荷运行时，开启一台皮带脱水机即能满足两套脱硫系统的石膏脱水要求。

基于以上设计原则，滤出液箱宜两台皮带脱水机公用，即两套皮带脱水机公用一个滤出液箱，滤出液泵宜按“两运一备”设计。若按与皮带机一对一设计，每个滤出液箱的浆液也应满足泵回两座吸收塔的管路设计，这样设计系统的备用率将大大提高。

吸收塔的氯离子最大设计浓度一般为20 g/L，因此滤出液的氯离子浓度也很高，具有很强的腐蚀性，滤出液用于湿磨制浆时，钢球耗量增大。在水平衡能满足要求的情况下，选择工艺水制浆能降低湿磨制浆的钢球耗量。

与溢流箱相同，滤出液箱平时运行也应采取较低液位，这样当吸收塔发生高液位时，减少泵回吸收塔的浆液量，达到降低吸收塔液位的目的。

1.4 滤出液箱与脱水区域地坑合并

这种设计往往也不设计石膏溢流箱，滤出液箱与脱水区域地坑合二为一，地下布置，采用液下泵将浆液打回吸收塔，液下泵“两运一备”或“一运一备”。采用这种设计方式，虽然能大大降低投资费用、场地面积和运行电耗，但运行控制难度加大，地坑的容积小，液位不易控制，返回两座吸收塔的浆液量也不易均衡，当吸收塔液位发生高报警时，只能向事故浆液箱倒浆液，地坑容积小不具备缓冲能力，系统可靠性大大降低，因此不建议采取这种设计方式。

2 脱硫废水的排口位置

从目前的脱硫工程来看，脱硫废水排口一般有两处：一是接自石膏一级旋流器溢流，溢流浆液的一部分进入废水旋流站作进一步处理，从系统上看，这种设计的取口最为合理，诸如飞灰、没有反应的惰性物质通过废水旋流器溢流排入废水处理系统，有利于石膏结晶或降低有害物质浓度，同量排废水情况下，效果最好；二是接自滤出液，但由于滤出液中混入皮带脱水机的密封水、滤布冲洗水、石膏冲洗水等“新鲜”水，这部分新加入系统的“新鲜水”当废水一起排放了，导致废水量排放量增大，同时飞灰和惰性物质不易通过废水排出系统，这种设计效果差。

3 石膏排出泵、溢流泵和滤出液泵的选择

石膏排出泵、溢流泵、滤出液泵宜选择变频。石膏旋流器入口压力在设计范围内旋流器才能达到设计分离效果，旋流器入口设计压力一般在0.15 MP左右，采用工频泵旋流器入口往往需要加装节流孔板进行压力调整。加装的孔板有三个缺陷：一是加装的孔板及孔板后的管道易磨损，孔板磨损后旋流器的入口压力超过设计范围，需要经常更换；二是当吸收塔内浆液密度变化时，旋流器入口压力也随着波动较大，不利于石膏的分离效果；三是不利于节能。

溢流泵和滤出液泵选择变频，可根据浆液箱或吸收塔液位进行变频调节，运行操作简便可靠，节能降耗。

4 结语

随着环保标准的日益严格和脱硫工程运行监管力度的不断加大，脱硫系统的可利用率应达到与机组同步，尤其是取消旁路设计的脱硫工程，因此，脱硫工程的系统的设计水平，设备质量和运行可靠性都需要进一步提升。

结合目前的脱硫工程运行现状，针对两台机组湿法脱硫的石膏脱水系统设计提出以下建议：

（1）溢流箱不宜取消，宜与吸收塔一对一设计，也可两套脱硫系统公用一个。当一对一设计时，返回泵应“一运一备”，返回泵采用变频调节，两个吸收塔内的浆液相对独立互不影响，系统可靠性高，运行灵活易操作，溢流箱运行液位可保持低液位运行，当皮带脱水机运行故障等原因导致吸收塔液位升高时，提高溢流箱运行液位可起到吸收塔液位辅助调节作用。

（2）滤出液箱宜两套脱硫系统公用一个，滤出液泵采用“两运一备”设计。

（3）对于低硫煤的脱硫系统或中硫煤不设计GGH的脱硫系统，根据水平衡计算，不采用滤出液制浆能满足系统水平衡时，可将溢流箱与滤出液箱合二为一设计，但宜与吸收塔一对一设计，达到简化系统，节约投资和降低运行费用的目的。

（4）溢流箱、滤出液箱及脱水车间地坑合并为一个地坑设计，虽然投资费用、占地面积及运行电耗最低，但运行难以操作，系统可靠性差，不建议采取该设计。

（5）石膏排出泵、溢流泵和滤出液泵建议设计为变频调节，运行操作灵活，可靠性高，节能降耗。