锅炉湿法脱硫系统压石膏水分偏高的原因分析及解决方案

，，

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司是年产50万t甲醇、40万t醋酸、20万t二甲醚、20万t乙二醇的大型化工生产基地，其中，二期年产40万t醋酸及20万t乙二醇配套的锅炉为2台220t的高温高压循环流化床锅炉，为武汉某锅炉制造集团设计制造，锅炉为单汽包，自然循环，燃用当地无燃煤。

1 脱硫系统工艺参数

配套的脱硫系统由武汉某环保动力公司设计及安装，采用“两炉一塔”的模式，工艺采用的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，配有烟风系统、吸收塔系统、石膏脱水系统等。脱硫工艺脱硫剂为CaCO3，含量为90%(或CaO含量大于50%)。主要工艺设计参数如下。

FGD烟气处理量：670 000m3/h

FGD进口SO2：浓度(设计值)：2 595mg/m3

FGD进口烟温：130℃

FGD出口烟气SO2浓度：≤65mg/m3

FGD出口烟温：≥45℃

脱硫效率：98%

石膏含水：≤10%

吸收塔排出石膏浆液密度：1 150kg/m3

吸收塔排出石膏浆液pH值：5.5

真空过滤机石膏滤饼厚度：20～30mm

2 石灰石-石膏法的主要工艺流程

(1)烟气系统是将锅炉引风机出来的原烟气引入吸收塔。在吸收塔内，烟气折流向上，穿过喷淋系统喷出的雾状脱硫浆液区域逆流而上，脱去其中的SO2，再连续流经两层屋脊式折流除雾器，除去所含液滴，经洗涤和净化的烟气通过塔顶直排烟囱流出吸收塔，排至大气。

(2)脱硫岛的吸收系统采用“两炉一塔”的模式，吸收塔采用喷淋塔，塔底部浆罐的石灰石浆液通过循环泵送至喷淋层，经喷嘴雾化成微滴，与烟气中的SO2接触后发生化学反应生成亚硫酸钙，落入浆罐中继续被空气氧化成硫酸钙(石膏)，结晶到一定浓度的石膏浆液通过石膏排出泵送至石膏脱水系统。

吸收系统包括1个吸收塔，含2级除雾器、4层喷淋层及喷嘴、3台侧进搅拌器、4台浆液循环泵、2台吸收塔石膏排出泵(1用1备)、2台氧化风机(1用1备)及相应的管道阀门等。

(3)石膏脱水系统的作用是由石膏排出泵排出吸收塔底部浆液，通过石膏旋流器进行第一级浓缩，浓缩后的石膏浆液再进入真空皮带脱水机进行第二级脱水，产生的成品石膏贮存在石膏库里待运。

石膏旋流器分离出来的溢流液流经废水旋流器，由废水泵打入废水处理系统，以保证脱硫浆液中的氯、飞灰或其他颗粒含量在可接受的范围内；滤液则回收至滤液池，送到石灰石浆液罐重复利用。

石膏脱水系统由2套石膏旋流器、2台真空皮带脱水机、2台真空泵、2个真空罐、1个滤液池、2台滤液泵、2台滤布冲洗水泵、1个滤布冲洗水罐、1 个石膏分配槽组成。

3 运行中操作存在的问题

(1)石膏水分含量大，自2017年2月以来，石膏压滤就一直不正常，主要反映为石膏饼太厚，水分偏大，最高可达30%～35%，基本近似为含水流沙，看似成型，稍微一晃便成糊状，无法外运销售，不得不临时找地方进行堆放和晾晒，既影响卫生，又影响环保达标。

(2)石膏中Ca(OH)2和CaSO3过多，经过分析，石膏中的Ca(OH)2含量超过20%，CaSO3超过30%，石膏发白，不仅造成原材料浪费，同时，压不出真正的石膏，压出的产品又黏又烂，每天花费大量的时间进行冲洗。

4 造成石膏含水偏高的原因分析

对石灰石-石膏湿法脱硫运行的工艺路线和设计理论进行逐项排查，认为造成石膏水分偏高的原因主要有以下两点。

(1)旋流站的旋流子发生内部黏结，旋流效果差，不能进行有效分离，致使大量的非石膏(如氢氧化钙和亚硫酸钙)进入石膏压滤系统，增加了压滤负荷，造成石膏压滤困难，石膏饼厚度增加，水分偏大。同时，大量的氢氧化钙和亚硫酸钙混杂其中，造成石膏发黏，不易脱水。

(2)真空泵运行正常，真空罐压力正常，现场检查负压正常，但就是石膏无法实现正常脱水。经过逐段排查，最后发现为真空罐下水管在接近零米的弯头处发生石膏黏接堵塞，造成压滤水无法正常排走，在刚开始进行压滤时，短期内的石膏水分还是可以排走，10min后就又恢复到原来既湿又黏的状态。

5 改造措施及操作流程

通过原因分析和大量的试验，决定对旋流站和真空罐下水管进行技术改造。

(1)旋流站改造见图1。

图1 旋流站改造

改造的部分主要是在旋流站集流口下部开孔，安装1个DN25球阀，用于调节进入压滤机的总水量。新的旋流子的分离效果使石膏浆液浓度太高，黏度增大，在流向压滤机的过程中很容易造成管道堵塞，因流动性较差，同时使压滤机上方的分配器分配不均匀，石膏浆液铺不满滤布，真空大量泄漏，石膏含水无法控制。改造后，在旋流站下料口处采

取可调节式，并配少许的稀浆液，可以使浆液管道畅通，同时下流到分配器后，使石膏浆液分配均匀，铺满滤布，增强压滤效果，有效控制石膏的含水量在设计范围内。

同时，更换一组新的旋流子，以保持较好的旋流效果。

在真空罐和废水池中间增加一个缓冲水罐(见图2)。

图2 增加缓冲水罐

(2)上述改造的操作流程包括以下步骤。

液固分离罐安装在真空罐的正下方，把原来的真空罐到滤液池的管道由弯头改为了直管，减少了因阻力增大而造成的黏结堵塞。

真空压滤机抽出的含固混合液体进入液固分离罐后，因重力的作用，石膏颗粒下沉，清水走溢流口排至废水池，二次沉淀后经废水泵排至雨水系统。

石膏压滤结束后，根据液-固分离罐内积聚的固体数量，安排进行排污和冲洗，通过打开排污阀，经排污管道，把含固较高的浑浊液体排至滤液池，经滤液泵送回塔内。同时，为了防止罐内沉淀，可定期打开压缩空气管道阀门对罐底进行搅拌，由冲洗水管道注入少量清水进行清洗，以达到最好的工况状态，以备下次石膏压滤使用，使该改造的使用效果始终保持最佳。

6 结语

改造后，解决了塔内氯离子含量持续增高、真空管道堵塞、压石膏抽真空困难等问题，从根本上解决了石膏压滤过程中的石膏水分偏高的问题。

通过以上改造，在脱硫塔运行工况不变的情况下，压滤后的石膏水分完全可以控制在设计范围之内，长达半年多的压滤石膏水分偏高的问题得以根本解决。经过一个月的运行，工况比较稳定，环保数据中的二氧化硫控制在比较理想的状态。

经过技术交流，发现很多厂家有类似的问题。此改造费用较少，但效果非常好，对同类设备具有非常大的推广意义。

[1]李劲夫.石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺特点介绍[J].工程建设与设计，2004(8)：14-16.

[2]纪立国.石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统研究[D].华北电力大学，2002.

[3]刘国瑞.湿法烟气脱硫技术研究[D].浙江大学，2003.

[4]吕海莉，孙建国.卓资电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统运行分析[J].化学工程与装备，2010(4)：173-174.