FGD石膏脱水系统优化

摘要:石膏脱水系统作为FGD的重要辅助系统,对于吸收塔运行

指标、浆液条件、物料平衡、经济运行、副产物综合利用都有重要作用。介绍了湿法脱硫石膏一、二级脱水系统的流程和设备特点,着重分析研究了系统中一级脱水设备、皮带机冲洗系统、滤液水系统、废水旋流设备等的配置、选型和优化方案。

1湿法脱硫工艺及其系统组成

1. 1概述

石灰石—石膏湿法脱硫工艺作为目前世界上应用最广的烟气脱

硫工艺,通过近几年在国内燃煤机组尤其是600MW等级以上大型机组上的工程应用,体现出煤种适应性强、脱硫效率高、可靠性好、脱硫成本逐步降低等优点,合格品质的脱硫石膏也具有较好的经济价值。

来自锅炉引风机的烟气经过增压风机进入吸收塔,在塔内上行与从喷淋层喷出的石灰石浆液雾滴逆流接触、洗涤,去除其中的SO2、HCl、HF和一部分SO3。反应生成的亚硫酸钙在吸收塔浆池(吸收塔底部)中被氧化空气氧化为硫酸钙,并以石膏的形式从饱和溶液中析出。

吸收塔排出的石膏浆液送至石膏脱水系统,脱水洗涤后的二水石膏外运,脱出的滤液则返回脱硫系统。

1. 2湿法脱硫的主要工艺系统

湿法脱硫主要工艺系统及其功能:

(1) SO2吸收系统。用于石灰石溶解、SO2吸收、氧化、副产物结晶析出。

(2)烟气系统。用于烟气增压、净烟气排放、故障旁路。

(3)吸收剂制备系统。以湿磨或成品粉搅拌制浆方式制备合格品质的石灰石浆液。

(4)石膏脱水系统。对吸收塔排出的石膏浆液进行两级脱水,生成合格品质的二水石膏;回收滤液和旋流上清液,提高吸收剂利用率,维持系统水平衡和物质平衡。

(5)排放系统。用于收集脱硫岛检修、冲洗的排出液并返回工艺

系统;系统故障时浆液排放至事故浆液箱,待重新启动时返回。

(6)废水处理系统。通过中和、絮凝、沉降等一系列措施对脱硫

废水进行净化处理,将其所含污染物指标(pH, SS, COD,重金属等)降

低至规定的排放标准,实现厂内回用或达标排放。

本文将着重对湿法脱硫石膏一、二级脱水系统设备配置进行分析。

2脱硫石膏品质的影响因素

脱硫石膏的品质取决于三个方面,即脱硫岛入口条件、吸收塔运

行控制以及脱水系统的设备配置。

2. 1脱硫岛入口条件

与石膏品质相关的条件主要包括:烟气灰分、石灰石品质、工艺

水水质等。

(1)脱硫岛入口烟气中的烟尘质量浓度必须控制在100mg/m3以内(改造工程300mg/m3以下) ,否则,洗涤后留在石膏浆液中,不仅影响脱水系统功能,也降低了石膏的品质。

(2)石灰石的品质对脱硫效率和石膏品质都有直接的影响。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,在脱水过程中影响石膏含水率;石灰石的粒径、活性如果不能满足溶解度要求,系统在低pH值下运行,亚硫酸钙比例将增加,致使石膏品质下降。

(3)工艺水水质对石膏的影响主要是其中的氯离子,石膏中氯离子残留量增加则其品质下降。此时,若要满足市场要求,就必须用大量的电厂工业水对石膏进行冲洗,影响电厂运行经济性。

2. 2吸收塔的运行控制

吸收塔内pH值、塔内浆池容积、氧化强度、液气比、废水排出量等参数都会影响石膏品质。

吸收塔浆液pH值是脱硫过程的关键控制参数。当pH值偏低,尤其是低于4. 8时,浆液内的亚硫酸钙残留量会大幅增加,不仅影响脱硫效率,还会在pH值再次升高时大量析出,降低石膏品质。

吸收塔内浆池的容积必须满足石膏结晶成长所需的停留时间,但也不宜过大,否则会使已生成的石膏晶体被循环浆液破坏,影响石膏品质。因此,需结合液气比合理设置浆池容积。吸收塔氧化强度决定石膏浆液中亚硫酸钙的残留量,也会影响石膏品质。增加废水排出量,不仅可以维持塔内良好的运行工况,也能提高石膏的品质。

2. 3石膏脱水系统的设备配置

石膏脱水系统通过石膏旋流器和真空皮带机二级脱水将质量分数为15%的石膏浆液制成水分为10%的石膏,并在脱水过程中实现脱硫工质的分配和脱硫系统的物料平衡。

石膏脱水系统的优劣不仅关系到回收工质、水耗、吸收塔正常运行参数(液位、密度、惰性物及氯离子)等各项指标,还直接关系到脱

硫石膏的品质。因此,优化、完善石膏脱水系统的设备配置,确保系统正常稳定运行是值得认真分析研究的。

3石膏脱水系统的主要设备及其优化配置

3. 1石膏一级脱水系统

该系统主要由石膏旋流设备、石膏浆液箱、石膏浆液泵组成。吸收塔排出的石膏浆液首先进行水力旋流分离,质量分数达到3%的溢流大部分返回吸收塔,少量进入废水旋流系统;质量分数为50%的底流进入真空皮带脱水系统。石膏一级脱水系统除了浓缩浆液之外,更重要的是维持吸收塔的运行指标。合理的系统配置可使吸收塔达到良好工况,实现整个脱硫岛的经济运行。

一级脱水系统的运行配置方式通常有:

(1)石膏排出泵连续输送浆液至石膏旋流器。旋流器溢流通过石膏浆液箱和浆液泵返回吸收塔,旋流器入口设分支进入石膏浆液箱,

支路上设置调压阀,通过调节旁路流量确保旋流器入口压力。根据吸

收塔内浆液密度确定石膏旋流器底流返回浆液箱或进入皮带脱水机。

这种配置方式的特点是脱水系统中所有的泵均为定速运行,石膏

旋流器入口压力通过支路调压阀维持。系统内有连续浆液流,不会发

生堵塞沉积,系统可靠性较好。

(2)石膏排出泵连续输送浆液至石膏旋流器或返回吸收塔。塔内浆液密度低于设定值时,浆液全部返回吸收塔;浆液密度达到设定值时,进入旋流器,此时的旋流器前返流旁路用于稳定入口压力。旋流器运行时的调控方式与前一种类似,但此时旋流器底流仅与皮带机相接。

此种配置方式的特点是系统中所有的泵均为定速运行,低负荷时

石膏浆液不进入旋流器,可避免浆液中过高含量的石灰石颗粒对旋流

器产生磨损;底流系统简洁,便于操控,但需定期冲洗。

(3)系统流程与第一种类似,区别是旋流器入口无回塔旁路且石

膏排出泵变频运行,低负荷时变速调节,在维持旋流器入口压力的同

时实现经济运行。这种配置方式的特点是变频运行,低负荷石膏排出