Аналіз причин труднощів з дегідратацією гіпсу
1 Подача котельного мазуту та стабільне горіння
Вугільні енергетичні котли потребують великої кількості мазуту для сприяння горінню під час запуску, зупинки, стабільного горіння при низькому навантаженні та регулювання глибоких піків через конструкцію та спалювання вугілля. Через нестабільну роботу та недостатнє горіння котла значна кількість незгорілого мазуту або суміші мазуту потрапляє в абсорбційну суспензію разом з димовими газами. Під впливом сильних збурень в абсорбері дуже легко утворюється дрібна піна, яка збирається на поверхні суспензії. Це аналіз складу піни на поверхні абсорбційної суспензії електростанції.
Поки нафта накопичується на поверхні суспензії, частина її швидко диспергується в суспензії абсорбера під дією перемішування та розпилення, і на поверхні вапняку, сульфіту кальцію та інших частинок у суспензії утворюється тонка масляна плівка, яка огортає вапняк та інші частинки, перешкоджаючи розчиненню вапняку та окисленню сульфіту кальцію, тим самим впливаючи на ефективність десульфурації та утворення гіпсу. Суспензія абсорбційної башти, що містить нафту, потрапляє в систему зневоднення гіпсу через насос для вивантаження гіпсу. Через наявність нафти та неповністю окислених сірчистих кислот легко може засмітитися зазор фільтрувальної тканини вакуумного стрічкового конвеєра, що призводить до труднощів із зневодненням гіпсу.
2.Концентрація диму на вході
Абсорбційна вежа мокрого десульфуризації має певний синергетичний ефект видалення пилу, а її ефективність видалення пилу може сягати близько 70%. Електростанція спроектована таким чином, щоб концентрація пилу на виході пилозбірника (вхід десульфуризації) становила 20 мг/м3. Для економії енергії та зменшення споживання електроенергії установкою фактична концентрація пилу на виході пилозбірника контролюється на рівні близько 30 мг/м3. Надлишок пилу потрапляє в абсорбційну вежу та видаляється завдяки синергетичному ефекту видалення пилу системою десульфуризації. Більшість частинок пилу, що потрапляють в абсорбційну вежу після електростатичного очищення від пилу, мають розмір менше 10 мкм або навіть менше 2,5 мкм, що значно менше за розмір частинок гіпсової суспензії. Після того, як пил потрапляє разом з гіпсовою суспензією на вакуумний стрічковий конвеєр, він також блокує фільтрувальну тканину, що призводить до поганої повітропроникності фільтрувальної тканини та ускладнює зневоднення гіпсу.
2. Вплив якості гіпсового розчину
1 Густина шламу
Розмір густини пульпи вказує на густину пульпи в абсорбційній вежі. Якщо густина занадто мала, це означає, що вміст CaSO4 у пульпі низький, а вміст CaCO3 високий, що безпосередньо призводить до втрат CaCO3. Водночас, через дрібні частинки CaCO3 легко спричинити труднощі з дегідратацією гіпсу; якщо густина пульпи занадто велика, це означає, що вміст CaSO4 у пульпі високий. Вищий вміст CaSO4 перешкоджатиме розчиненню CaCO3 та гальмуватиме поглинання SO2. CaCO3 потрапляє у вакуумну систему дегідратації разом із гіпсовою пульпою, що також впливає на ефект дегідратації гіпсу. Щоб повною мірою скористатися перевагами двобашневої системи подвійної циркуляції мокрого десульфурування димових газів, значення pH першої ступені вежі слід контролювати в межах 5,0±0,2, а густину пульпи слід контролювати в межах 1100±20 кг/м3. У реальних умовах експлуатації щільність пульпи першого ступеня вежі установки становить близько 1200 кг/м3, а у високі моменти навіть досягає 1300 кг/м3, що завжди контролюється на високому рівні.
2. Ступінь примусового окислення шламу
Примусове окислення суспензії полягає у введенні достатньої кількості повітря в суспензію, щоб реакція окислення сульфіту кальцію до сульфату кальцію була повною, а швидкість окислення перевищувала 95%, що гарантує наявність достатньої кількості різновидів гіпсу в суспензії для росту кристалів. Якщо окислення недостатнє, утворюються змішані кристали сульфіту кальцію та сульфату кальцію, що призводить до утворення накипу. Ступінь примусового окислення суспензії залежить від таких факторів, як кількість окислювального повітря, час перебування суспензії та ефект перемішування суспензії. Недостатня кількість окислювального повітря, занадто короткий час перебування суспензії, нерівномірний розподіл суспензії та поганий ефект перемішування призведуть до занадто високого вмісту CaSO3·1/2H2O в колоні. Видно, що через недостатнє локальне окислення вміст CaSO3·1/2H2O в суспензії значно вищий, що призводить до труднощів з дегідратацією гіпсу та вищого вмісту води.
3. Вміст домішок у шламі. Домішки у шламі переважно надходять з димових газів та вапняку. Ці домішки утворюють іони домішок у шламі, впливаючи на структуру решітки гіпсу. Важкі метали, постійно розчинені в димі, гальмують реакцію Ca2+ та HSO3-. Коли вміст F- та Al3+ у шламі високий, утворюється фтор-алюмінієвий комплекс AlFn, який покриває поверхню частинок вапняку, спричиняючи отруєння шламу, знижуючи ефективність десульфуризації, а дрібні частинки вапняку змішуються з неповністю прореагованими кристалами гіпсу, що ускладнює зневоднення гіпсу. Cl- у шламі переважно надходить з HCl у димових газах та технологічній воді. Вміст Cl- у технологічній воді відносно невеликий, тому Cl- у шламі переважно надходить з димових газів. Коли у шламі є велика кількість Cl-, Cl- обгортається кристалами та з'єднується з певною кількістю Ca2+ у шламі, утворюючи стабільний CaCl2, залишаючи певну кількість води в кристалах. Водночас певна кількість CaCl2 у суспензії залишатиметься між кристалами гіпсу, блокуючи канал вільної води між ними, що призведе до збільшення вмісту води в гіпсі.
3. Вплив стану роботи обладнання
1. Система зневоднення гіпсу. Гіпсова суспензія перекачується до гіпсового циклону для первинного зневоднення за допомогою насоса для розвантаження гіпсу. Коли нижній потік суспензії концентрується до вмісту твердих речовин приблизно 50%, вона надходить на вакуумний стрічковий конвеєр для вторинного зневоднення. Основними факторами, що впливають на ефект розділення гіпсового циклону, є тиск на вході циклону та розмір піскоутворювача. Якщо тиск на вході циклону занадто низький, ефект розділення твердих речовин і рідини буде поганим, нижній потік суспензії матиме менше твердих речовин, що вплине на ефект зневоднення гіпсу та збільшить вміст води; якщо тиск на вході циклону занадто високий, ефект розділення буде кращим, але це вплине на ефективність класифікації циклону та спричинить серйозний знос обладнання. Якщо розмір піскоутворювача занадто великий, це також призведе до зменшення вмісту твердих речовин у нижньому потоці суспензії та збільшення кількості дрібних частинок, що вплине на ефект зневоднення вакуумного стрічкового конвеєра.
Занадто високий або занадто низький вакуум вплине на ефект дегідратації гіпсу. Якщо вакуум занадто низький, здатність витягувати вологу з гіпсу зменшиться, а ефект дегідратації гіпсу погіршиться; якщо вакуум занадто високий, щілини у фільтрувальній тканині можуть бути заблоковані або стрічка може відхилитися, що також призведе до погіршення ефекту дегідратації гіпсу. За однакових робочих умов, чим краща повітропроникність фільтрувальної тканини, тим кращий ефект дегідратації гіпсу; якщо повітропроникність фільтрувальної тканини погана, а канал фільтра заблокований, ефект дегідратації гіпсу погіршиться. Товщина фільтрувального осаду також суттєво впливає на дегідратацію гіпсу. Коли швидкість стрічкового конвеєра зменшується, товщина фільтрувального осаду збільшується, і здатність вакуумного насоса витягувати верхній шар фільтрувального осаду послаблюється, що призводить до збільшення вмісту вологи в гіпсі; коли швидкість стрічкового конвеєра збільшується, товщина фільтрувального осаду зменшується, що легко може спричинити локальне витікання фільтрувального осаду, руйнуючи вакуум, а також спричиняючи збільшення вмісту вологи в гіпсі.
2. Ненормальна робота системи очищення стічних вод шляхом десульфуризації або невеликий об'єм очищення стічних вод впливатиме на нормальний скид десульфуризаційних стічних вод. При тривалій експлуатації домішки, такі як дим і пил, продовжуватимуть потрапляти в шлам, а важкі метали, Cl-, F-, Al- тощо в шламі продовжуватимуть збагачуватися, що призведе до постійного погіршення якості шламу, що негативно впливає на нормальний перебіг реакції десульфуризації, утворення гіпсу та його зневоднення. Візьмемо, наприклад, Cl- у шламі, вміст Cl- у шламі абсорбційної вежі першого рівня електростанції сягає 22000 мг/л, а вміст Cl- у гіпсі досягає 0,37%. Коли вміст Cl- у шламі становить близько 4300 мг/л, ефект зневоднення гіпсу покращується. Зі збільшенням вмісту іонів хлориду ефект зневоднення гіпсу поступово погіршується.
Заходи контролю
1. Посилити регулювання горіння під час роботи котла, зменшити вплив впорскування мазуту та стабільного горіння на систему десульфуризації під час запуску та зупинки котла або роботи з низьким навантаженням, контролювати кількість введених в експлуатацію циркуляційних насосів шламу та зменшити забруднення шламу сумішшю незгорілого мазуту.
2. Враховуючи довгострокову стабільну роботу та загальну економічність системи десульфуризації, посилити регулювання роботи пилозбірника, запровадити режим роботи з високими параметрами та контролювати концентрацію пилу на виході з пилозбірника (вході десульфуризації) в межах проектного значення.
3. Моніторинг щільності шламу в режимі реального часу (вимірювач щільності шламу), об'єм окислювального повітря, рівень рідини в абсорбційній башті (радарний вимірювач рівня), пристрій для перемішування суспензії тощо, щоб забезпечити проведення реакції десульфуризації за нормальних умов.
4. Посилити технічне обслуговування та регулювання гіпсового циклону та вакуумного стрічкового конвеєра, контролювати вхідний тиск гіпсового циклону та ступінь вакууму стрічкового конвеєра в межах розумного діапазону, а також регулярно перевіряти циклон, сопло для відстоювання піску та фільтрувальну тканину, щоб забезпечити найкращий стан обладнання.
5. Забезпечити нормальну роботу системи очищення стічних вод від сіркоочищення, регулярно скидати стічні води від сіркоочищення та зменшити вміст домішок у шламі абсорбційної башти.
Висновок
Складність дегідратації гіпсу є поширеною проблемою в обладнанні для мокрого десульфурування. Існує багато факторів, що впливають на це, що потребують комплексного аналізу та коригування з різних аспектів, таких як зовнішні середовища, умови реакції та стан роботи обладнання. Тільки глибоке розуміння механізму реакції десульфурування та характеристик роботи обладнання, а також раціональний контроль основних робочих параметрів системи може гарантувати ефект дегідратації десульфурованого гіпсу.
Час публікації: 06 лютого 2025 р.
