影响真空皮带脱水效果的原因分析

魏 鹏，曹东辉，董 明

(中电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

影响真空皮带脱水效果的原因分析

魏 鹏，曹东辉，董 明

(中电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

介绍了石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统的工作原理以及其在实际运行中存在的问题，从设备因素、浆液品质、运行控制等方面阐述了真空皮带脱水效果变差的原因，并提出了相应的解决措施，以供采用石灰石—石膏法脱硫技术的发电企业选用。

烟气脱硫；石灰石—石膏湿法；脱水；真空皮带

1 FGD系统概述及脱硫原理

1.1 FGD系统简介

石灰石—石膏湿法烟气脱硫(flue gas desulphuration，简称FGD)是目前世界上运用最为广泛的烟气脱硫方法，具有适应煤种广泛、运行稳定、脱硫效率高、成本较低等特点。FGD在我国大型火力发电机组中有着广泛的应用，并取得了不错的业绩。

FGD工艺系统主要由石灰石浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、事故排放系统、石膏脱水系统、工艺水系统、工业水系统、FGD废水处理系统及压缩空气系统组成。

1.2 FGD系统的脱硫原理

烟气自下而上流经脱硫吸收塔，与从塔内喷淋下的石灰石浆液接触，烟气中的SO2被喷淋浆液中的水吸收，与浆液中的CaCO3发生化学反应，生成Ca(HSO3)2溶入浆液中。

烟气中的O2和HSO3-通过中间反应，使得少量Ca(HSO3)2转化成CaSO4，大部分Ca(HSO3)2随浆液落入塔底浆液池中，与风机鼓入的空气发生氧化反应，生成CaSO4。

CaSO4在池中结晶，生成CaSO4·2H2O，即石膏。

除了上述反应，吸收塔内还会产生其他反应，生成石膏、CaCl2、CaF2等化合物。

此外，进入吸收塔的石灰石会在偏酸性的浆液中溶解。以浆液的形式通过石膏排出泵进入石膏脱水系统，形成石膏。

在FGD系统中，石膏脱水系统运行的效果和效率是整个系统的重要环节，直接影响到成品石膏的质量，更重要的是影响吸收塔内的浆液密度。浆液密度太高，则相应泵、搅拌器的电流均会升高，同时各个管道、塔壁、除雾器、滤网结垢的可能性也有所提高。

国内的石膏脱水系统基本都采用2级脱水方式，即石膏浆液进入第1级——石膏旋流器，经初步分离，旋流器底部浆液浓缩至50 %左右，排入第2级——真空皮带脱水机，最后形成含水率低于10 %的石膏饼落入石膏库。

在实际运行中，几乎所有采用FGD脱硫系统的企业都曾受到真空皮带脱水效果差、石膏含水量高难以成型等问题的困扰。同时，由于脱硫吸收塔内浆液的密度居高不下，如果处理不好，则很可能会造成抛浆事故，甚至产生FGD退出运行的不利局面。

2 影响真空皮带脱水效果的因素

2.1 设备因素

2.1.1 真空皮带缺陷

真空皮带是整个石膏脱水系统中最为关键的设备，也是最容易出现故障，且多为隐性故障的设备。虽然这些故障不影响脱水系统的运行，但却影响脱水效果。

(1) 真空皮带漏真空，表现为真空度比正常运行时偏低，或真空泵电流偏低。真空皮带漏真空易发生在接口处，如管道接口、真空盒密封带等处，泄漏严重时近距离可听到抽气声。且整个真空系统，从真空泵出口到气液分离器的排水管道水封都有可能出现泄漏。若真空盒密封带处漏真空，则应考虑调整真空皮带密封的水流量。

(2) 真空皮带跑偏，表现为真空度很高但脱水效果很差。真空皮带的中间有1～2排小孔，正常运行时其位置刚好在真空盒的上方，这样从石膏中抽出的水可以通过小孔进入真空盒，最终流入气液分离器。一旦皮带跑偏，小孔没有压在真空盒上方，则真空盒中的负压无法通过小孔传递到滤布，此时真空泵电流有可能正常或者偏大，脱水效果却变差。出现这种情况时，只需要调整皮带即可，如果皮带频繁跑偏，则应重点检查皮带托辊轴承有无损坏，若损坏，则应立即更换。

(3) 滤布透水性差，为已经使用了一段时间或者新换的滤布。滤布上有许多微型孔，虽然运行中不停受到冲洗，但每次总会留有少数的细小杂质，时间长了整个滤布的透水性会明显降低。如果锅炉投油造成石膏浆液中有油，则可能在短时间内造成滤布堵塞。解决方案是用清洁剂配合高压冲洗水枪在线冲洗滤布，如果效果不好则只有更换滤布。通常情况下，1条滤布最多可使用1年。

(4) 滤布严重跑偏。这种情况较容易察觉，只需检查和调整滤布防跑偏装置即可。

2.1.2 石膏旋流器分离效果差

石膏旋流器用于从石膏浆液中将固体颗粒分级。石膏浆液在设定的压力下，切向进入旋流器，在旋流器中产生高速旋转流动，以此产生的离心力将较大的固体颗粒向外推向旋流器内壁，在到达锥体段时沿器壁向下运动，形成外漩涡并从底流口排出；较小固体颗粒在锥体段某些位置开始改变运动方向，在轴线中心附近向上旋转，形成内漩涡然后由溢流口排出。石膏旋流器分离颗粒过程示意如图1所示。

通常情况下，30 %浓度的石膏浆液通过旋流器后，底流浓度不应该低于50 %，且大颗粒的石膏晶体均应通过底流口排出。旋流器故障对真空皮带脱水效果有直接影响，其常见故障现象及处理方法如表1所示。

在实际运行中，旋流器常常被杂物(通常是吸收塔脱落的玻璃鳞片或管道衬胶)堵塞，这一点尤其要加以注意。

图1 石膏旋流器分离颗粒过程示意

表1 旋流器故障现象及处理措施

2.1.3 真空泵故障

真空泵故障会导致出力不足，使脱水效果变差，这可通过真空泵的电流值来判断。应特别注意的是，真空泵工作液(补充水)流量需在规定的范围内，若流量太小或液位太低，水环泵不能形成液环，工作时不能产生真空；若流量太大，则容易造成水环泵运行功率上升，因为水环泵运行时几乎80 %的能耗为液环与泵体内壁的摩擦损失。水环真空泵为容积泵的一种，其所吸入的气体可以被压缩；而在充满工作液的情况下启动，由于液体不能被压缩，很容易损坏叶轮。

2.2 石膏浆液因素

石膏浆液质量不佳也会导致石膏脱水效果差，这也是影响脱水效果的最常见因素。

2.2.1 CaCO3含量过高

此情况多发生在为了追求脱硫效率，盲目提高吸收塔pH值，大流量、长时间地向塔内补充石灰石浆液的时期。由于大量CaCO3来不及参与反应即通过石膏排出泵排出，而CaCO3由于透水性差导致石膏含水率过高。在化验指标中，若石膏浆液中CaCO3占固体成分超过3 %，即CaCO3含量过高。

通过减少向吸收塔补浆，低pH值运行(pH值＜5.0)；若吸收塔有备用循环泵，也可投入运行，让塔内过量的CaCO3充分参与反应，一般经过1～2天情况就可得到缓解。

2.2.2 Ca(HSO3)2或CaSO3含量过高

Ca(HSO3)2和CaSO3均为亲水性物质，不易与水分离，这2种物质在石膏浆液中普遍存在，但在固体物中含量不会超过1 %。如果含量过高，则应考虑氧化风机运行是否正常，氧化风管是否存在堵塞(氧化风压力不正常通常是由管道堵塞引起的)。

2.2.3 Cl-含量过高

Cl-对浆液有害，同时也对金属有很强的腐蚀性。Cl-含量的极限值为20 000 mg/L，当超过这个数值时，在真空皮带运行时，石膏饼上会形成大量裂缝，无法形成有效的真空，真空泵出口真空度也会急剧降低。Cl-很难去除，增加吸收塔废水的排放量和控制吸收塔补充水中的Cl-含量是解决该问题的唯一方法。一般Cl-含量低于15 000 mg/L是一个安全范围。

2.2.4 酸不溶物含量过高

酸不溶物就是在酸中无法溶解的物质，对吸收塔浆液来讲，大部分是硅的化合物。酸不溶物会影响石膏的品质，造成石膏脱水性能差，使成品石膏的质量明显降低。酸不溶物的主要来源是烟气中的粉尘，个别情况下也有因石灰石(粉)来源出现问题而造成浆液酸不溶物的含量升高。酸不溶物含量基本上不能通过废水排放来降低。在控制进入吸收塔粉尘的前提下，只有置换浆液，在石膏脱水效果还能接受的情况下，加大石膏的脱水力度，才能慢慢地减少酸不溶物。

2.3 操作因素

2.3.1 控制吸收塔密度

每个FGD系统均有设计的运行密度范围，密度低于此范围，石膏难以成型；密度高于此范围，则石膏过厚，不利于真空皮带的安全运行。

2.3.2 控制石膏旋流器入口压力

石膏旋流器入口压力是控制旋流器底流成分的唯一调节手段。入口压力可通过管道上的调节门或者石膏排出泵的变频器加以控制。

2.3.3 控制真空皮带机的转速

真空皮带转速和石膏饼的厚度成反比。转速低，则石膏饼厚且在皮带上停留的时间长；转速高，则石膏饼薄且在皮带上停留的时间短。因此，应根据石膏浆液的流量和密度反复调整皮带转速，使石膏脱水的质量达到最佳。需要注意的是，有时石膏脱水的效果极好，石膏浆液刚刚下到真空皮带上即可完全脱干，但会造成真空泵电流大幅度摆动。可通过增加下石膏浆液的流量和提高皮带的转速来解决该问题。

1 周菊华.火电厂燃煤机组脱硫脱硝技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

2 曾庭华，杨 华，廖永进，等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008.

2014-01-06.

魏 鹏(1975-)，男，助理工程师，主要从事600 MW发电机组脱硫除灰系统运行技术管理工作，email：caolanmin@163.com。

曹东辉(1978-)，男，助理工程师，主要从事600 MW发电机组运行生产调度工作。

董 明(1970-)，男，助理工程师，主要从事600 MW发电机组脱硫除灰系统运行维护技术管理工作。