การวิเคราะห์สาเหตุของปัญหาการคายน้ำของยิปซัม
1. การป้อนน้ำมันเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำและการเผาไหม้ที่เสถียร
หม้อไอน้ำสำหรับผลิตไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงจำเป็นต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงปริมาณมากเพื่อช่วยในการเผาไหม้ในช่วงเริ่มต้นการทำงาน การหยุดทำงาน การเผาไหม้ที่เสถียรในสภาวะโหลดต่ำ และการควบคุมโหลดสูงสุด เนื่องจากลักษณะการออกแบบและการเผาไหม้ถ่านหิน เนื่องจากการทำงานที่ไม่เสถียรและการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำไม่เพียงพอ น้ำมันที่เผาไหม้ไม่หมดหรือส่วนผสมของผงน้ำมันจำนวนมากจะเข้าไปในสารละลายดูดซับพร้อมกับก๊าซไอเสีย ภายใต้การรบกวนอย่างรุนแรงในสารดูดซับ จะทำให้เกิดฟองละเอียดและเกาะติดบนพื้นผิวของสารละลายได้ง่าย นี่คือการวิเคราะห์องค์ประกอบของฟองบนพื้นผิวของสารละลายดูดซับในโรงไฟฟ้า
ในขณะที่น้ำมันกำลังรวมตัวกันอยู่บนพื้นผิวของสารละลายข้น ส่วนหนึ่งของน้ำมันจะกระจายตัวอย่างรวดเร็วในสารละลายดูดซับภายใต้ปฏิกิริยาของการกวนและการฉีดพ่น ทำให้เกิดฟิล์มน้ำมันบางๆ บนพื้นผิวของหินปูน แคลเซียมซัลไฟต์ และอนุภาคอื่นๆ ในสารละลายข้น ซึ่งจะห่อหุ้มหินปูนและอนุภาคอื่นๆ ขัดขวางการละลายของหินปูนและการออกซิเดชันของแคลเซียมซัลไฟต์ ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถันและการก่อตัวของยิปซัม สารละลายข้นจากหอดูดซับที่มีน้ำมันจะเข้าสู่ระบบการแยกน้ำยิปซัมผ่านปั๊มส่งยิปซัม เนื่องจากมีน้ำมันและผลิตภัณฑ์กรดซัลฟิวรัสที่ออกซิไดซ์ไม่สมบูรณ์ จึงทำให้ช่องว่างของผ้ากรองสายพานลำเลียงสุญญากาศอุดตันได้ง่าย ซึ่งนำไปสู่ความยากลำบากในการแยกน้ำยิปซัม
2.ความเข้มข้นของควันบริเวณทางเข้า
หอการดูดซับกำจัดกำมะถันแบบเปียกมีผลเสริมฤทธิ์ในการกำจัดฝุ่นในระดับหนึ่ง และประสิทธิภาพการกำจัดฝุ่นสามารถสูงถึงประมาณ 70% โรงไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้มีความเข้มข้นของฝุ่น 20 มก./ลบ.ม. ที่ทางออกของเครื่องดักฝุ่น (ทางเข้าของระบบกำจัดกำมะถัน) เพื่อประหยัดพลังงานและลดการใช้ไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า ความเข้มข้นของฝุ่นที่ทางออกของเครื่องดักฝุ่นจึงถูกควบคุมไว้ที่ประมาณ 30 มก./ลบ.ม. ฝุ่นส่วนเกินจะเข้าสู่หอการดูดซับและถูกกำจัดออกไปโดยผลเสริมฤทธิ์ในการกำจัดฝุ่นของระบบกำจัดกำมะถัน อนุภาคฝุ่นส่วนใหญ่ที่เข้าสู่หอการดูดซับหลังจากผ่านการกรองฝุ่นด้วยไฟฟ้าสถิตจะมีขนาดเล็กกว่า 10 ไมโครเมตร หรือเล็กกว่า 2.5 ไมโครเมตร ซึ่งเล็กกว่าขนาดอนุภาคของสารละลายยิปซัมมาก หลังจากที่ฝุ่นเข้าสู่สายพานลำเลียงสุญญากาศพร้อมกับสารละลายยิปซัมแล้ว ฝุ่นจะไปอุดตันผ้ากรอง ทำให้การซึมผ่านของอากาศของผ้ากรองไม่ดีและทำให้การแยกน้ำออกจากยิปซัมเป็นไปได้ยาก
2. อิทธิพลของคุณภาพสารละลายยิปซัม
1. ความหนาแน่นของสารละลายข้น
ค่าความหนาแน่นของสารละลายบ่งบอกถึงความหนาแน่นของสารละลายในหอการดูดซับ หากความหนาแน่นน้อยเกินไป หมายความว่าปริมาณ CaSO4 ในสารละลายต่ำและปริมาณ CaCO3 สูง ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลือง CaCO3 โดยตรง ในขณะเดียวกัน เนื่องจากอนุภาค CaCO3 มีขนาดเล็ก จึงทำให้การกำจัดน้ำออกจากยิปซัมเป็นไปได้ยาก หากความหนาแน่นของสารละลายมากเกินไป หมายความว่าปริมาณ CaSO4 ในสารละลายสูง ปริมาณ CaSO4 ที่สูงขึ้นจะขัดขวางการละลายของ CaCO3 และยับยั้งการดูดซับ SO2 CaCO3 จะเข้าสู่ระบบการกำจัดน้ำแบบสุญญากาศพร้อมกับสารละลายยิปซัมและส่งผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดน้ำออกจากยิปซัมด้วย เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากระบบกำจัดกำมะถันในก๊าซไอเสียแบบเปียกด้วยหอคอยคู่และระบบหมุนเวียนสองรอบ ค่า pH ของหอคอยขั้นแรกควรควบคุมให้อยู่ในช่วง 5.0 ± 0.2 และความหนาแน่นของสารละลายควรควบคุมให้อยู่ในช่วง 1100 ± 20 กก./ลบ.ม. ในการใช้งานจริง ความหนาแน่นของสารละลายในหอคอยขั้นแรกของโรงงานอยู่ที่ประมาณ 1200 กก./ลบ.ม. และอาจสูงถึง 1300 กก./ลบ.ม. ในบางครั้ง ซึ่งจะถูกควบคุมให้อยู่ในระดับสูงเสมอ
2. ระดับการออกซิเดชันแบบบังคับของสารละลายข้น
การเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารละลาย คือการเติมอากาศเข้าไปในสารละลายในปริมาณที่เพียงพอ เพื่อให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแคลเซียมซัลไฟต์ไปเป็นแคลเซียมซัลเฟตเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์ และอัตราการออกซิเดชันสูงกว่า 95% เพื่อให้แน่ใจว่ามีแร่ยิปซัมหลากหลายชนิดในสารละลายเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของผลึก หากการออกซิเดชันไม่เพียงพอ จะเกิดผลึกผสมของแคลเซียมซัลไฟต์และแคลเซียมซัลเฟต ทำให้เกิดคราบตะกรัน ระดับของการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารละลายขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาณอากาศที่ใช้ในการออกซิเดชัน ระยะเวลาที่สารละลายอยู่ในระบบ และผลการกวนสารละลาย หากอากาศที่ใช้ในการออกซิเดชันไม่เพียงพอ ระยะเวลาที่สารละลายอยู่ในระบบสั้นเกินไป การกระจายตัวของสารละลายไม่สม่ำเสมอ และผลการกวนไม่ดี จะทำให้ปริมาณ CaSO3·1/2H2O ในหอสูงเกินไป จะเห็นได้ว่าเนื่องจากการออกซิเดชันเฉพาะที่ไม่เพียงพอ ปริมาณ CaSO3·1/2H2O ในสารละลายจึงสูงขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้การกำจัดน้ำออกจากยิปซัมเป็นไปได้ยากและมีปริมาณน้ำสูงขึ้น
3. ปริมาณสิ่งเจือปนในสารละลาย สิ่งเจือปนในสารละลายส่วนใหญ่มาจากก๊าซไอเสียและหินปูน สิ่งเจือปนเหล่านี้ก่อให้เกิดไอออนสิ่งเจือปนในสารละลาย ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างผลึกของยิปซัม โลหะหนักที่ละลายอย่างต่อเนื่องในควันจะยับยั้งปฏิกิริยาของ Ca2+ และ HSO3- เมื่อปริมาณ F- และ Al3+ ในสารละลายสูง จะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนฟลูออรีน-อะลูมิเนียม AlFn ขึ้น ปกคลุมพื้นผิวของอนุภาคหินปูน ทำให้สารละลายเป็นพิษ ลดประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถัน และอนุภาคหินปูนละเอียดจะผสมอยู่ในผลึกยิปซัมที่ทำปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์ ทำให้ยากต่อการกำจัดน้ำออกจากยิปซัม Cl- ในสารละลายส่วนใหญ่มาจาก HCl ในก๊าซไอเสียและน้ำที่ใช้ในกระบวนการ ปริมาณ Cl- ในน้ำที่ใช้ในกระบวนการค่อนข้างน้อย ดังนั้น Cl- ในสารละลายส่วนใหญ่จึงมาจากก๊าซไอเสีย เมื่อมีคลอไรด์ (Cl-) จำนวนมากในสารละลาย คลอไรด์จะถูกห่อหุ้มด้วยผลึกและรวมตัวกับแคลเซียมไอออน (Ca2+) จำนวนหนึ่งในสารละลายเพื่อสร้างแคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) ที่เสถียร โดยยังคงมีน้ำจำนวนหนึ่งอยู่ในผลึก ในขณะเดียวกัน แคลเซียมคลอไรด์จำนวนหนึ่งในสารละลายจะยังคงอยู่ระหว่างผลึกยิปซัม ปิดกั้นช่องทางของน้ำอิสระระหว่างผลึก ทำให้ปริมาณน้ำในยิปซัมเพิ่มขึ้น
3. อิทธิพลของสถานะการทำงานของอุปกรณ์
1. ระบบการแยกน้ำออกจากยิปซัม สารละลายยิปซัมจะถูกสูบไปยังไซโคลนยิปซัมเพื่อแยกน้ำขั้นต้นผ่านปั๊มส่งยิปซัม เมื่อสารละลายที่ไหลลงมาด้านล่างมีความเข้มข้นของของแข็งประมาณ 50% จะไหลไปยังสายพานลำเลียงสุญญากาศเพื่อแยกน้ำขั้นที่สอง ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการแยกของไซโคลนยิปซัมคือแรงดันทางเข้าของไซโคลนและขนาดของหัวฉีดตกตะกอนทราย หากแรงดันทางเข้าของไซโคลนต่ำเกินไป ประสิทธิภาพการแยกของแข็งออกจากของเหลวจะต่ำ สารละลายที่ไหลลงมาด้านล่างจะมีปริมาณของแข็งน้อยลง ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการแยกน้ำออกจากยิปซัมและเพิ่มปริมาณน้ำ หากแรงดันทางเข้าของไซโคลนสูงเกินไป ประสิทธิภาพการแยกจะดีขึ้น แต่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการคัดแยกของไซโคลนและทำให้เกิดการสึกหรออย่างรุนแรงต่ออุปกรณ์ หากขนาดของหัวฉีดตกตะกอนทรายมีขนาดใหญ่เกินไป จะทำให้สารละลายที่ไหลลงด้านล่างมีปริมาณของแข็งน้อยลงและมีอนุภาคขนาดเล็กกว่า ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการแยกน้ำของสายพานลำเลียงแบบสุญญากาศ
ระดับสุญญากาศที่สูงหรือต่ำเกินไปจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดความชื้นออกจากยิปซัม หากสุญญากาศต่ำเกินไป ความสามารถในการดูดความชื้นออกจากยิปซัมจะลดลง และประสิทธิภาพการกำจัดความชื้นจะแย่ลง หากสุญญากาศสูงเกินไป ช่องว่างในผ้ากรองอาจอุดตันหรือสายพานอาจเบี่ยงเบน ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการกำจัดความชื้นแย่ลงเช่นกัน ภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน ยิ่งผ้ากรองมีการซึมผ่านของอากาศได้ดีเท่าไร ประสิทธิภาพการกำจัดความชื้นก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น หากผ้ากรองมีการซึมผ่านของอากาศไม่ดีและช่องกรองอุดตัน ประสิทธิภาพการกำจัดความชื้นจะแย่ลง ความหนาของชั้นตะกอนกรองก็มีผลอย่างมากต่อการกำจัดความชื้นออกจากยิปซัมเช่นกัน เมื่อความเร็วของสายพานลำเลียงลดลง ความหนาของชั้นตะกอนกรองจะเพิ่มขึ้น และความสามารถของปั๊มสุญญากาศในการดูดความชื้นจากชั้นบนของชั้นตะกอนกรองจะลดลง ส่งผลให้ปริมาณความชื้นในยิปซัมเพิ่มขึ้น เมื่อความเร็วของสายพานลำเลียงเพิ่มขึ้น ความหนาของชั้นเค้กกรองจะลดลง ซึ่งอาจทำให้เกิดการรั่วซึมของเค้กกรองเฉพาะจุด ทำลายสุญญากาศ และยังทำให้ปริมาณความชื้นของยิปซัมเพิ่มขึ้นอีกด้วย
2. การทำงานที่ผิดปกติของระบบบำบัดน้ำเสียกำจัดกำมะถันหรือปริมาณน้ำเสียที่บำบัดน้อยจะส่งผลต่อการปล่อยน้ำเสียกำจัดกำมะถันตามปกติ ในการทำงานระยะยาว สิ่งเจือปน เช่น ควันและฝุ่นละอองจะยังคงเข้าสู่สารละลาย และโลหะหนัก เช่น Cl-, F-, Al- เป็นต้น ในสารละลายจะสะสมมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้คุณภาพของสารละลายเสื่อมลงอย่างต่อเนื่อง ส่งผลกระทบต่อกระบวนการกำจัดกำมะถัน การก่อตัวของยิปซัม และการแยกน้ำออกจากกัน ยกตัวอย่างเช่น ปริมาณ Cl- ในสารละลายของหอการดูดซับระดับแรกของโรงไฟฟ้าสูงถึง 22,000 มิลลิกรัม/ลิตร และปริมาณ Cl- ในยิปซัมสูงถึง 0.37% เมื่อปริมาณ Cl- ในสารละลายอยู่ที่ประมาณ 4,300 มิลลิกรัม/ลิตร ประสิทธิภาพการแยกน้ำออกจากกันของยิปซัมจะดีขึ้น เมื่อปริมาณไอออนคลอไรด์เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพในการกำจัดน้ำของยิปซัมจะค่อยๆ ลดลง
มาตรการควบคุม
1. เสริมสร้างการปรับการเผาไหม้ในการทำงานของหม้อไอน้ำ ลดผลกระทบของการฉีดน้ำมันและการเผาไหม้ที่เสถียรต่อระบบกำจัดกำมะถันในระหว่างขั้นตอนการเริ่มต้นและหยุดการทำงานของหม้อไอน้ำหรือการทำงานที่โหลดต่ำ ควบคุมจำนวนปั๊มหมุนเวียนสารละลายที่ใช้งานอยู่ และลดมลพิษของส่วนผสมผงน้ำมันที่เผาไหม้ไม่หมดลงในสารละลาย
2. เมื่อพิจารณาถึงการทำงานที่เสถียรในระยะยาวและความคุ้มค่าโดยรวมของระบบกำจัดกำมะถัน ควรปรับปรุงการปรับการทำงานของเครื่องดักฝุ่นให้ดียิ่งขึ้น ใช้การทำงานแบบพารามิเตอร์สูง และควบคุมความเข้มข้นของฝุ่นที่ทางออกของเครื่องดักฝุ่น (ทางเข้าของระบบกำจัดกำมะถัน) ให้อยู่ภายในค่าที่ออกแบบไว้
3. การตรวจสอบความหนาแน่นของสารละลายแบบเรียลไทม์ (เครื่องวัดความหนาแน่นของสารละลายข้น), ปริมาณอากาศออกซิเดชัน, ระดับของเหลวในหอดูดซับ (เครื่องวัดระดับเรดาร์เช่น อุปกรณ์กวนสารละลายข้น เป็นต้น เพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาการกำจัดกำมะถันดำเนินไปภายใต้สภาวะปกติ
4. เสริมสร้างการบำรุงรักษาและการปรับแต่งไซโคลนดักจับยิปซัมและสายพานลำเลียงสุญญากาศ ควบคุมแรงดันขาเข้าของไซโคลนดักจับยิปซัมและระดับสุญญากาศของสายพานลำเลียงให้อยู่ในขอบเขตที่เหมาะสม และตรวจสอบไซโคลน หัวฉีดดักจับทราย และผ้ากรองอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
5. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบบำบัดน้ำเสียจากการกำจัดกำมะถันทำงานได้อย่างปกติ ระบายน้ำเสียจากการกำจัดกำมะถันอย่างสม่ำเสมอ และลดปริมาณสิ่งเจือปนในสารละลายของหอการดูดซับ
บทสรุป
ความยากลำบากในการกำจัดน้ำออกจากยิปซัมเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์กำจัดกำมะถันแบบเปียก มีปัจจัยหลายอย่างที่ส่งผลกระทบ ซึ่งต้องได้รับการวิเคราะห์และปรับแต่งอย่างครอบคลุมจากหลายแง่มุม เช่น สื่อภายนอก สภาวะการเกิดปฏิกิริยา และสถานะการทำงานของอุปกรณ์ การรับประกันประสิทธิภาพการกำจัดน้ำออกจากยิปซัมอย่างมีประสิทธิภาพนั้น ต้องอาศัยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในกลไกการเกิดปฏิกิริยาการกำจัดกำมะถันและลักษณะการทำงานของอุปกรณ์ รวมถึงการควบคุมพารามิเตอร์การทำงานหลักของระบบอย่างเหมาะสม
วันที่เผยแพร่: 6 กุมภาพันธ์ 2568