2. Einfluss der Gipssuspensionsqualität

1. Schlammdichte

Die Größe der Schlammdichte gibt Aufschluss über die Dichte des Schlamms im Absorptionsturm. Eine zu geringe Dichte bedeutet einen niedrigen CaSO₄-Gehalt und einen hohen CaCO₃-Gehalt im Schlamm, was direkt zu CaCO₃-Verlusten führt. Gleichzeitig kann die Gipsentwässerung aufgrund der kleinen CaCO₃-Partikel erschwert werden. Eine zu hohe Schlammdichte hingegen bedeutet einen hohen CaSO₄-Gehalt im Schlamm. Ein höherer CaSO₄-Gehalt behindert die Auflösung von CaCO₃ und hemmt die SO₂-Absorption. Das CaCO₃ gelangt zusammen mit dem Gipsschlamm in das Vakuumentwässerungssystem und beeinträchtigt dessen Entwässerungswirkung. Um die Vorteile des Doppelturm-Doppelkreislaufsystems der nassen Rauchgasentschwefelung voll auszuschöpfen, sollte der pH-Wert des ersten Turms im Bereich von 5,0 ± 0,2 und die Schlammdichte im Bereich von 1100 ± 20 kg/m³ geregelt werden. Im realen Betrieb liegt die Schlammdichte des ersten Turms bei etwa 1200 kg/m³ und erreicht in Spitzenzeiten sogar 1300 kg/m³. Sie wird stets auf einem hohen Niveau gehalten.

2. Grad der erzwungenen Oxidation der Suspension

Die forcierte Oxidation der Suspension dient dazu, der Suspension ausreichend Luft zuzuführen, um die Oxidation von Calciumsulfit zu Calciumsulfat nahezu vollständig zu gestalten und eine Oxidationsrate von über 95 % zu erreichen. Dadurch wird sichergestellt, dass genügend Gipsarten für das Kristallwachstum in der Suspension vorhanden sind. Ist die Oxidation unzureichend, entstehen Mischkristalle aus Calciumsulfit und Calciumsulfat, die zu Ablagerungen führen. Der Grad der forcierten Oxidation hängt von Faktoren wie der Menge der Oxidationsluft, der Verweilzeit der Suspension und der Rührwirkung ab. Unzureichende Oxidationsluft, eine zu kurze Verweilzeit, eine ungleichmäßige Verteilung der Suspension und eine mangelhafte Rührwirkung führen zu einem zu hohen CaSO₃·½H₂O-Gehalt im Reaktor. Es ist ersichtlich, dass aufgrund unzureichender lokaler Oxidation der CaSO3·1/2H2O-Gehalt in der Suspension deutlich höher ist, was zu Schwierigkeiten bei der Gipsdehydratisierung und einem höheren Wassergehalt führt.

3. Verunreinigungsgehalt in der Suspension: Verunreinigungen in der Suspension stammen hauptsächlich aus Rauchgas und Kalkstein. Diese Verunreinigungen bilden Fremdionen in der Suspension und beeinflussen die Gitterstruktur des Gipses. Schwermetalle, die kontinuierlich im Rauch gelöst sind, hemmen die Reaktion von Ca²⁺ und HSO₃⁻. Bei hohem Gehalt an F⁻ und Al³⁺ in der Suspension entsteht der Fluor-Aluminium-Komplex AlFₙ, der die Oberfläche der Kalksteinpartikel bedeckt. Dies führt zu einer Vergiftung der Suspension, verringert die Entschwefelungseffizienz und vermischt sich mit unvollständig umgesetzten Gipskristallen, wodurch die Entwässerung des Gipses erschwert wird. Cl⁻ in der Suspension stammt hauptsächlich aus dem HCl im Rauchgas und dem Prozesswasser. Da der Cl⁻-Gehalt im Prozesswasser relativ gering ist, stammt das Cl⁻ in der Suspension hauptsächlich aus dem Rauchgas. Bei einem hohen Chloridgehalt in der Suspension wird Chlorid von Kristallen umschlossen und verbindet sich mit einem Teil des Calciums (Ca²⁺) zu stabilem Calciumchlorid (CaCl₂). Dabei verbleibt eine gewisse Menge Wasser in den Kristallen. Gleichzeitig verbleibt eine bestimmte Menge CaCl₂ zwischen den Gipskristallen und blockiert den Wasseraustausch zwischen den Kristallen, wodurch der Wassergehalt des Gipses ansteigt.

3. Einfluss des Betriebszustands der Ausrüstung

1. Gipsentwässerungssystem: Die Gipssuspension wird mittels der Gipsförderpumpe zur primären Entwässerung in den Gipszyklon gepumpt. Sobald die Suspension im Bodenstrom auf einen Feststoffgehalt von ca. 50 % konzentriert ist, fließt sie zur sekundären Entwässerung auf ein Vakuumförderband. Die Trennleistung des Gipszyklons wird maßgeblich vom Zykloneintrittsdruck und der Größe der Sandabscheidedüse beeinflusst. Ist der Zykloneintrittsdruck zu niedrig, ist die Fest-Flüssig-Trennung unzureichend, der Feststoffgehalt der Suspension im Bodenstrom sinkt, was die Entwässerung des Gipses beeinträchtigt und den Wassergehalt erhöht. Ist der Zykloneintrittsdruck hingegen zu hoch, verbessert sich zwar die Trennleistung, jedoch verschlechtert sich die Klassierleistung des Zyklons, und es kommt zu erheblichem Verschleiß. Ist die Größe der Sandabscheidedüse zu groß, führt dies auch dazu, dass die am Boden abfließende Suspension einen geringeren Feststoffgehalt und kleinere Partikel aufweist, was die Entwässerungswirkung des Vakuumförderbandes beeinträchtigt.

Ein zu hohes oder zu niedriges Vakuum beeinträchtigt die Gipsentwässerung. Ist das Vakuum zu niedrig, verringert sich die Fähigkeit der Vakuumpumpe, Feuchtigkeit aus dem Gips zu extrahieren, und die Entwässerung verläuft schlechter. Ist das Vakuum hingegen zu hoch, können die Filtertücher verstopfen oder das Förderband abweichen, was ebenfalls zu einer schlechteren Entwässerung führt. Unter gleichen Betriebsbedingungen gilt: Je besser die Luftdurchlässigkeit des Filtertuchs, desto besser die Entwässerung. Ist die Luftdurchlässigkeit des Filtertuchs gering und der Filterkanal verstopft, verschlechtert sich die Entwässerung. Auch die Dicke des Filterkuchens hat einen signifikanten Einfluss auf die Gipsentwässerung. Mit sinkender Förderbandgeschwindigkeit nimmt die Dicke des Filterkuchens zu, wodurch die Absaugleistung der Vakuumpumpe für die obere Filterkuchenschicht nachlässt und der Feuchtigkeitsgehalt des Gipses steigt. Wenn die Förderbandgeschwindigkeit zunimmt, verringert sich die Dicke des Filterkuchens, was leicht zu lokalen Filterkuchenleckagen führen kann, wodurch das Vakuum zerstört wird und außerdem der Feuchtigkeitsgehalt des Gipses ansteigt.

2. Fehlfunktionen der Entschwefelungsanlage oder ein zu geringes Abwasserbehandlungsvolumen beeinträchtigen die ordnungsgemäße Ableitung des Entschwefelungsabwassers. Bei Langzeitbetrieb gelangen kontinuierlich Verunreinigungen wie Rauch und Staub in die Suspension, und Schwermetalle, Chlorid (Cl⁻), Fluorid (F⁻), Aluminium (Al⁻) usw. reichern sich in der Suspension an. Dies führt zu einer kontinuierlichen Verschlechterung der Suspensionsqualität und beeinträchtigt den normalen Ablauf der Entschwefelungsreaktion sowie die Gipsbildung und -entwässerung. Am Beispiel des Chloridgehalts in der Suspension des Absorptionsturms der ersten Stufe des Kraftwerks lässt sich dies verdeutlichen: Der Chloridgehalt in der Suspension beträgt bis zu 22.000 mg/l, und der Chloridgehalt im Gips erreicht 0,37 %. Bei einem Chloridgehalt in der Suspension von etwa 4.300 mg/l ist die Entwässerung des Gipses deutlich besser. Mit steigendem Chloridionengehalt verschlechtert sich allmählich die dehydratisierende Wirkung von Gips.