Анализ причин трудностей, связанных с обезвоживанием гипса.
1. Подача мазута в котел и стабильное сгорание.
В связи с особенностями конструкции и сжигания угля, угольные котлы электростанций потребляют большое количество мазута для обеспечения горения во время запуска, остановки, стабильного горения при низкой нагрузке и регулирования пиковых нагрузок. Из-за нестабильной работы и недостаточного сгорания в котле значительное количество несгоревшего масла или смеси мазута попадает в абсорбционную суспензию вместе с дымовыми газами. При сильных возмущениях в абсорбере легко образуется мелкая пена, которая скапливается на поверхности суспензии. На рисунке представлен анализ состава пены на поверхности абсорбционной суспензии электростанции.
По мере накопления масла на поверхности суспензии, часть его быстро диспергируется в абсорбционной суспензии под действием перемешивания и распыления, образуя тонкую масляную пленку на поверхности известняка, сульфита кальция и других частиц в суспензии. Эта пленка обволакивает известняк и другие частицы, препятствуя растворению известняка и окислению сульфита кальция, что влияет на эффективность десульфуризации и образование гипса. Маслянистая суспензия из абсорбционной башни поступает в систему обезвоживания гипса через насос для откачки гипса. Из-за наличия масла и неполностью окисленных продуктов сернистой кислоты легко происходит засорение зазоров фильтрующей ткани вакуумного ленточного конвейера, что затрудняет обезвоживание гипса.
2.Концентрация дыма в заливе
Абсорбционная башня мокрой десульфуризации обладает определенным синергетическим эффектом пылеудаления, и ее эффективность пылеудаления может достигать около 70%. На электростанции концентрация пыли на выходе из пылесборника (входе в десульфуризацию) составляет 20 мг/м³. Для экономии энергии и снижения энергопотребления станции фактическая концентрация пыли на выходе из пылесборника контролируется на уровне около 30 мг/м³. Избыточное количество пыли поступает в абсорбционную башню и удаляется благодаря синергетическому эффекту пылеудаления системы десульфуризации. Большинство частиц пыли, поступающих в абсорбционную башню после электростатической очистки, имеют размер менее 10 мкм или даже менее 2,5 мкм, что значительно меньше размера частиц гипсовой суспензии. После попадания пыли в вакуумный ленточный конвейер вместе с гипсовой суспензией она также забивает фильтровальную ткань, что приводит к низкой воздухопроницаемости фильтрующей ткани и затрудняет обезвоживание гипса.
2. Влияние качества гипсовой суспензии
1. Плотность суспензии
Размер частиц суспензии указывает на ее плотность в абсорбционной башне. Если плотность слишком мала, это означает, что содержание CaSO4 в суспензии низкое, а содержание CaCO3 высокое, что напрямую приводит к потерям CaCO3. В то же время, из-за мелких частиц CaCO3 легко возникают трудности с обезвоживанием гипса; если плотность суспензии слишком велика, это означает, что содержание CaSO4 в суспензии высокое. Более высокое содержание CaSO4 будет препятствовать растворению CaCO3 и ингибировать поглощение SO2. CaCO3 поступает в систему вакуумного обезвоживания вместе с гипсовой суспензией и также влияет на эффект обезвоживания гипса. Для того чтобы в полной мере использовать преимущества двухбашенной системы двойной циркуляции для мокрой десульфуризации дымовых газов, значение pH в башне первой ступени должно поддерживаться в диапазоне 5,0±0,2, а плотность шлама — в диапазоне 1100±20 кг/м³. В реальных условиях эксплуатации плотность шлама в башне первой ступени составляет около 1200 кг/м³, а в пиковые периоды достигает 1300 кг/м³, и этот показатель постоянно поддерживается на высоком уровне.
2. Степень принудительного окисления суспензии.
Принудительное окисление суспензии заключается в подаче в нее достаточного количества воздуха для того, чтобы реакция окисления сульфита кальция до сульфата кальция протекала максимально полно, а степень окисления превышала 95%, обеспечивая наличие достаточного количества разновидностей гипса в суспензии для роста кристаллов. Если окисление недостаточное, образуются смешанные кристаллы сульфита кальция и сульфата кальция, вызывающие образование накипи. Степень принудительного окисления суспензии зависит от таких факторов, как количество окислительного воздуха, время пребывания суспензии и эффективность перемешивания. Недостаточное количество окислительного воздуха, слишком короткое время пребывания суспензии, неравномерное распределение суспензии и плохое перемешивание приведут к слишком высокому содержанию CaSO₃·1/2H₂O в колонне. Видно, что из-за недостаточного локального окисления содержание CaSO3·1/2H2O в суспензии значительно выше, что затрудняет обезвоживание гипса и приводит к более высокому содержанию воды.
3. Содержание примесей в суспензии. Примеси в суспензии в основном поступают из дымовых газов и известняка. Эти примеси образуют ионы примесей в суспензии, влияя на кристаллическую структуру гипса. Тяжелые металлы, постоянно растворяющиеся в дыме, ингибируют реакцию Ca2+ и HSO3-. При высоком содержании F- и Al3+ в суспензии образуется фтор-алюминиевый комплекс AlFn, покрывающий поверхность частиц известняка, вызывая отравление суспензии, снижая эффективность десульфуризации, а мелкие частицы известняка смешиваются с не полностью прореагировавшими кристаллами гипса, что затрудняет дегидратацию гипса. Cl- в суспензии в основном поступает из HCl в дымовых газах и технологической воде. Содержание Cl- в технологической воде относительно невелико, поэтому Cl- в суспензии в основном поступает из дымовых газов. При наличии большого количества ионов Cl-, они обволакивают кристаллы и соединяются с определенным количеством ионов Ca2+, образуя стабильный CaCl2, при этом в кристаллах остается определенное количество воды. В то же время, определенное количество CaCl2 остается между кристаллами гипса, блокируя каналы свободной воды между кристаллами, что приводит к увеличению содержания воды в гипсе.
3. Влияние состояния работы оборудования
1. Система обезвоживания гипса. Гипсовая суспензия подается в гипсовый циклон для первичного обезвоживания с помощью насоса для откачки гипса. Когда суспензия нижнего потока концентрируется до содержания твердых частиц около 50%, она поступает на вакуумный ленточный конвейер для вторичного обезвоживания. Основными факторами, влияющими на эффективность разделения в гипсовом циклоне, являются давление на входе в циклон и размер пескоотстойника. Если давление на входе в циклон слишком низкое, эффективность разделения твердой и жидкой фаз будет низкой, суспензия нижнего потока будет иметь меньшее содержание твердых частиц, что повлияет на эффективность обезвоживания гипса и увеличит содержание воды; если давление на входе в циклон слишком высокое, эффективность разделения будет выше, но это повлияет на эффективность классификации циклона и вызовет серьезный износ оборудования. Если размер пескопливающего сопла слишком велик, это также приведет к тому, что в суспензии, поступающей снизу, будет меньше твердых частиц и она будет иметь более мелкий размер, что повлияет на эффективность обезвоживания вакуумного ленточного конвейера.
Слишком высокий или слишком низкий вакуум влияет на эффективность обезвоживания гипса. Если вакуум слишком низкий, способность извлекать влагу из гипса снижается, и эффективность обезвоживания гипса ухудшается; если вакуум слишком высокий, зазоры в фильтровальной ткани могут забиться или лента может сместиться, что также приведет к ухудшению эффективности обезвоживания гипса. При одинаковых условиях работы, чем лучше воздухопроницаемость фильтровальной ткани, тем лучше эффективность обезвоживания гипса; если воздухопроницаемость фильтровальной ткани низкая и фильтрующий канал забивается, эффективность обезвоживания гипса ухудшается. Толщина фильтрационного осадка также оказывает существенное влияние на обезвоживание гипса. При снижении скорости ленточного конвейера толщина фильтрационного осадка увеличивается, а способность вакуумного насоса извлекать верхний слой фильтрационного осадка ослабевает, что приводит к увеличению влажности гипса. При увеличении скорости ленточного конвейера толщина фильтрационного осадка уменьшается, что легко может привести к локальной утечке осадка, нарушению вакуума, а также к увеличению влажности гипса.
2. Ненормальная работа системы очистки сточных вод после десульфуризации или малый объем очистки сточных вод влияют на нормальный сброс десульфурированных сточных вод. При длительной эксплуатации в суспензию продолжают поступать примеси, такие как дым и пыль, а также происходит дальнейшее обогащение суспензии тяжелыми металлами, Cl-, F-, Al- и др., что приводит к непрерывному ухудшению качества суспензии, влияя на нормальное протекание реакции десульфуризации, образование гипса и его обезвоживание. В качестве примера рассмотрим содержание Cl- в суспензии: в суспензии абсорбционной башни первого уровня электростанции оно достигает 22000 мг/л, а содержание Cl- в гипсе составляет 0,37%. При содержании Cl- в суспензии около 4300 мг/л эффект обезвоживания гипса улучшается. По мере увеличения содержания хлорид-ионов дегидратационный эффект гипса постепенно ухудшается.
Меры контроля
1. Усилить регулирование процесса горения в котле, уменьшить влияние впрыска масла и обеспечить стабильное горение на систему десульфуризации на этапах запуска и остановки котла или при работе с низкой нагрузкой, контролировать количество задействованных циркуляционных насосов для шлама и уменьшить загрязнение шлама смесью несгоревшего масляного порошка.
2. С учетом долгосрочной стабильной работы и общей экономичности системы десульфуризации, следует усилить регулировку режима работы пылеуловителя, использовать высокопараметрический режим работы и контролировать концентрацию пыли на выходе из пылеуловителя (входе в систему десульфуризации) в пределах проектных значений.
3. Мониторинг плотности суспензии в режиме реального времени (измеритель плотности суспензии), объем окислительного воздуха, уровень жидкости в абсорбционной башне (радарный уровнемер), устройство для перемешивания суспензии и т. д., чтобы обеспечить проведение реакции десульфуризации в нормальных условиях.
4. Усилить техническое обслуживание и регулировку гипсового циклона и вакуумного ленточного конвейера, контролировать входное давление гипсового циклона и степень вакуума ленточного конвейера в разумных пределах, а также регулярно проверять циклон, форсунку для осаждения песка и фильтровальную ткань, чтобы обеспечить оптимальную работу оборудования.
5. Обеспечить нормальную работу системы очистки сточных вод после десульфуризации, регулярно сбрасывать десульфуризированные сточные воды и снизить содержание примесей в шламе абсорбционной башни.
Заключение
Трудности обезвоживания гипса являются распространенной проблемой в оборудовании для мокрой десульфуризации. На это влияет множество факторов, требующих всестороннего анализа и корректировки с учетом различных аспектов, таких как внешняя среда, условия реакции и состояние работы оборудования. Только глубокое понимание механизма реакции десульфуризации и характеристик работы оборудования, а также рациональное управление основными рабочими параметрами системы могут гарантировать эффективность обезвоживания десульфурированного гипса.
Дата публикации: 06 февраля 2025 г.
