某330 MW循环流化床锅炉石膏脱水困难原因分析及预防措施

林增雷，李凡林，张 春，高新强

（顾桥电厂，安徽 淮南 232100）

关键字：石膏含水率；脱水；浓度；浆液置换

0 引言

我国建成投产的火电厂所采用的烟气脱硫系统，90%以上采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺［1-2］。石灰石-石膏湿法脱硫系统在运行过程中控制不好，容易出现石膏含水率大的问题［3］。石膏品质较差时，石膏综合利用价值低，影响石膏的销售；石膏含水率过高时，经常流出石膏库，雨天石膏随雨水流淌，给电厂的环保带来一定的压力［4］。某电厂在吸收塔运行过程中，两台机组出现石膏脱水困难、石膏含水率过高的问题，经取样化验，石膏含水率高达24.39%，石膏成稀泥状。本文针对上述问题，分析石膏含水率高的原因，进行了处理，并提出了预防措施，改善了石膏品质。

1 设备概况

1.1 锅炉及其脱硫设备简介

锅炉为自然循环、循环流化床燃烧方式、单汽包锅炉。锅炉整体支吊在锅炉钢架上，主要由1个膜式水冷壁炉膛，3台汽冷式旋风分离器、汽冷包墙包覆的尾部竖井烟道和布置有SCR（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）的后烟道组成。锅炉尾部竖井为前后双烟道结构。烟道上部由膜式包墙过热器组成，中间包墙将尾部竖井烟道一分为二。前烟道布置有3组低温再热器，后烟道布置有4组低温过热器。

锅炉尾部竖井包墙向下，前后烟道合并，装设有烟气调节挡板，并布置有两组高温省煤器。因SCR改造，增加SCR烟道，由高温省煤器出口转折向上将烟气引入SCR烟道，SCR烟道布置有SCR催化剂，向下布置有一组低温省煤器和回转式空气预热器。

每台锅炉设置一套石灰石-石膏湿法脱硫装置，吸收塔直径为12 m，高度为36.8 m，浆池容积为996 m3。吸收塔内配有3层喷淋层和1层托盘，每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。每个吸收塔配3台浆液循环泵，吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵进入石膏水力旋流站浓缩，浓缩后的石膏浆液进入真空皮带脱水机，石膏浆液经脱水处理后进入石膏库存放待运。

1.2 石膏脱水率的标准

根据运行经验，该厂湿法脱硫石膏的含水率一般控制在10%～15%，石膏品质良好。

2 石膏脱水困难原因分析

2.1 粉尘含量

电除尘部分电场短路，出力不正常，吸收塔入口烟气中粉尘含量较大。烟气中的飞灰进入吸收塔浆液，在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂中Ca2+的溶解速率。同时，飞灰中不断溶出的一些重金属如Hg、Mg、Cd，以及脱硫剂中Ca2+与HSO3-的反应，“封闭”了吸收剂的活性，造成石膏成稀泥状。

2.2 氧化风量

氧化风量不足时，石灰石浆液和SO2反应后，生成的亚硫酸钙不能全部转化为二水硫酸钙。亚硫酸钙的氧化率较低，脱硫石膏中就混有大量的亚硫酸钙。亚硫酸钙难以脱水吸干，会导致石膏成稀泥状。

2.3 脱硫浆液pH值

近期脱硫浆液pH值显示异常，pH值控制不理想。脱硫浆液中pH值过高，造成石膏结晶不良，导致脱硫效率下降。pH值过低容易造成石膏不成型，应根据浆液pH值的大小及时增加或者减少石灰石供浆量，保持pH值在4.50～5.00运行。

2.4 石灰石品质

石灰石的品质是影响脱硫运行的一个重要因素，其中碳酸钙含量及成品的细度是关键，杂质增多或碳酸钙含量下降都会使脱硫浆液品质恶化，碳酸钙细度越细反应效果就越好。当碳酸钙含量及成品的细度发生较大变化时，其反应活性降低。SO2难以控制时，运行人员通过大量供浆控制SO2，此时塔内浆液中碳酸钙含量增大。石灰石颗粒易黏结在一起，导致石膏脱水困难。另外，如果石灰石原料中夹带黏土、泥沙等杂质，这些杂质状态不稳定，也会在一定程度上造成脱水困难。

2.5 石膏脱水系统

经过检查发现滤布冲洗水较小及喷嘴有堵塞现象，滤液水箱液位计异常导致真空管密封不严，石膏旋流器沉砂嘴磨损严重。上述问题均会导致石膏脱水系统工作不正常，滤带上石膏和水难以分离，滤饼表面上还有一层水就开始卸料，导致石膏成稀泥状。

2.6 吸收塔内浆液分析

吸收塔内浆液化验数据如表1所示。

表1 吸收塔内浆液化验数据

实际运行过程中，废水处理系统无法满足系统正常运行要求。由表1可见，吸收塔浆液中Cl-、Mg2+含量偏高，导致塔内浆液Cl-、Mg2+富集，酸不溶物超出标准，使浆液品质恶化，造成石膏品质变差。

2.7 入炉煤质

该锅炉入炉煤质化验情况如表2所示。

表2 煤质化验表

由表2可见，实际煤的硫分较小，与设计硫分基本一致。

7月2日至7日，1号和2号机组的负荷一直在173～229 MW范围内波动，吸收塔入口SO2一直在884～1 132 mg/m3范围内波动，与入炉煤的硫分吻合。

2.8 工艺水水质

7月2日，周边降雨量较大，水质浑浊，添加助凝剂阳离子聚丙烯酰胺（PAM）10%溶液，改善水质。PAM随来水进入脱硫塔内，使浆液的石膏晶体不待长大就被吸附形成凝胶状，导致石膏脱水能力急剧下降。

通过上述分析，确定石膏成稀泥状的主要原因为汛期降雨量较大，淮河来水水质较差，该厂水预处理系统出力不足。为控制水质需增大加药量，造成未完全反应的药品进入脱硫塔，浆液的石膏晶体不待长大就被吸附形成凝胶状，致使石膏脱水能力急剧下降，造成石膏含水率过高。

3 处理过程

1）1号和2号机组同时启动两台氧化风机增加氧化风量，降低亚硫酸钙的浓度，保持吸收塔3台浆液循环泵运行，维持pH值在4.50～5.00范围内，提高吸收塔运行液位，增大液气比，降低石膏过饱和度。

2）石膏脱水系统连续运行，降低吸收塔浆液密度，减少吸收塔内有害离子Cl-、Mg2+的浓度。

3）每日对石膏、吸收塔浆液、石灰石浆液等进行取样化验，连续监测吸收塔浆液密度、pH值、石灰石品质、石膏含水率等指标，指标异常时及时调整。

4）检查真空皮带脱水机真空盒及真空管道的密封性，清理真空泵吸入口滤网，更换石膏旋流站旋流子沉沙嘴，调整旋流站入口压力、流量，化验旋流子底流及溢流浆液含固量，使用高压冲洗水枪冲洗滤布，确保石膏脱水系统正常运行。

5）增加车辆拉运频次，稀泥状石膏拉运期间采取覆盖塑料薄膜、增加临时围堰等措施，保证拉运期间无散落。

6）对1号和2号吸收塔浆液进行置换。

通过采取以上措施，两台吸收塔脱水石膏含水率下降，石膏浆液恢复正常。

4 预防措施

为防止发生类似的问题，采取以下预防措施：

1）加大化验分析力度，严密监视吸收塔浆液各项指标。

2）对水预处理系统进行改造检修，提高水的处理能力。

3）关注水质情况，加药量增加时脱硫专业技术人员提前做好预防措施。

4）控制吸收塔内有害离子含量低于标准值。

5）浆液箱低液位运行时，需及时置换浆液。

6）石膏库周边增设围堰，避免类似问题发生时污染周边环境卫生。

7）加强电除尘器各个电场的检查调整，确保高压柜投入，合理设置二次电压和二次电流，减少电场火化率，确保电除尘器出力正常。

8）改造脱硫废水处理系统，加强废水排放，将吸收塔内Cl-含量控制在20 000 mg/l以内。

9）向吸收塔地坑适当添加合格的石膏，提高吸收塔浆液中的石膏晶种含量。

10）定期检查氧化风机电流，若电流升高，氧化风管可能结垢严重，需及时对氧化风管进行清垢处理；及时启动备用氧化风机，两台氧化风机运行，增加氧化风量。

11）加强对石灰石及石灰石浆液的化验，保证石灰石品质、浆液细度在规定范围内。

12）定期检查真空盒压力、滤液水箱液位计，发现问题及时处理；定期调整旋流器压力、化验旋流器溢流、底流石膏浆液含固量，检查沉沙嘴磨损情况，确保石膏脱水系统工作正常。

5 结语

石膏脱水困难是湿法脱硫的共性问题，主要是Cl-、Mg2+浓度过高，浆液品质恶化的影响，需从外部介质、废水处理及设备运行状况等多方面进行分析调整，合理控制系统主要运行参数，确保石膏品质。