【灰硫化专业】石膏脱水系统
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2024-09-14 12:18
江苏
石膏浆液是含有石膏晶体、CaCl2、少量未反应的石灰石、CaF2和少量飞灰等其它化合物的混合物，经过石膏水力旋流器旋流可实现与杂质的一定分离效果，此后再经过真空皮带脱水机脱水后实现石膏的洗涤和脱水。（1）吸收：在吸收塔内，烟气中的SO2 首先被浆液中的水吸收；（2）石灰石溶解、反应：与浆液中的CaCO3细颗粒反应生成亚硫酸盐细颗粒；CaCO3 +H2SO3 <==> CaSO3 + CO2+ H2OCaCO3 +H2SO4 <==> CaSO4 + CO2+ H2OCaCO3 + 2HCl <==> CaCl2 + CO2+ H2O（3）氧化并结晶:亚硫酸盐被鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏晶体；氧化过程：2CaSO3 + O2 <==> 2CaSO4 结晶过程：CaSO4 + 2H2O <==> CaSO4·2H2O石膏结晶是石膏形成的重要环节，直接影响石膏的品质。随着反应的进行，浆液中的CaSO4浓度逐渐升高。当达到饱和浓度时，浆液中出现石膏的小分子团，称为晶束，聚集将形成晶种。与此同时，也会有石膏分子溶入浆液，形成动态平衡。随着反应继续进行，浆液中CaSO4出现饱和，动态平衡被打破，晶种逐渐长大成为晶体，新形成的石膏将在现有晶体上长大，同时伴有新的晶种的生成。晶种生成和晶体长大这两个过程速率的相对大小，直接影响石膏的质量，而影响这两种速率的主要因素是浆液中石膏的相对过饱和度。石膏脱水系统的任务是控制石膏浆液的相对过饱和度，促使其生成易于分离和脱水的粗颗粒石膏；而吸收塔浆液密度反应了吸收塔中浆液的饱和情况，所以吸收塔浆液密度就是石膏脱水系统启停的重要依据。（过饱和度过低，石膏无法在浆池内正常析出结晶；过饱和度过高，易在内壁及管口等处发生结垢堵塞。）石膏浆液通过吸收塔石膏浆液排出泵输送至石膏旋流器进行浓缩和石膏晶体分级。石膏水力旋流器的底流（含有约50％的固体，主要为较粗晶粒）依重力流至石膏浆液缓冲箱，再分配流入真空皮带脱水机进行脱水，皮带上的石膏层厚度通过调解皮带速度来实现，以达到最佳的脱水效果。石膏水力旋流器的溢流收集于石膏旋流溢流液缓冲箱，大部分溢流液自流送回吸收塔，另一部分通过废水旋流输送泵送到废水旋流器进行浓缩分离。废水旋流器底流返回石膏旋流溢流液缓冲箱，废水旋流器溢流液流至废水收集箱，然后用废水输送泵输送至废水处理车间。通过控制废水的排放量达到控制排除细小的杂质颗粒从而保证石膏的品质，同时达到控制FGD系统中氯离子、氟离子的浓度以保证FGD系统安全、稳定运行的目的。为控制石膏中Cl-的含量，确保石膏的品质，在石膏脱水过程中用工艺水和滤液对滤布和石膏滤饼进行冲洗，冲洗后的滤液进入滤液箱，部分滤液进入废水旋流器，废水旋流器的溢流作为脱硫废水进入废水处理系统，底流回FGD系统进行循环利用。在二级脱水系统，浓缩后的石膏浆液经过真空皮带脱水机进行真空脱水。石膏在该部分经脱水后含水量降至10％以下。经过两级脱水浓缩的石膏产品是含水量小于10％的优质脱硫石膏，通过石膏皮带输送机输送至石膏贮仓。石膏贮仓底部设有汽车装运石膏的卸料装置。石膏脱水系统主要包括吸收塔排出系统、石膏旋流站、真空皮带脱水系统和废水旋流系统，包括石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮带脱水机、滤液回收箱和废水旋流器等设备。吸收塔石膏排出泵通过管道将石膏浆液从吸收塔中输送到石膏旋流站，还可以将石膏浆液打至事故浆液箱，排空吸收塔，以方便对吸收塔内部的防腐内衬、搅拌器、喷嘴、除雾器冲洗水管等塔内件进行检修。石膏浆液的排出根据石膏浆液的密度进行控制，设置有PH计和密度仪，并将信号送至DCS。当浆液密度高于设定值时开始出石膏，低于一定值后停止出石膏，吸收塔浆液打循环，直至浆液密度高于设定值。当PH值低于设定值时，DCS将根据PH考虑烟气负荷和烟气进出口的二氧化硫浓度，控制石灰石浆液的供给，增大石灰石浆液给料，控制PH值的下降，保证二氧化硫的脱除效率；当PH值高于或接近设定值时，控制减少石灰石浆液的供给，以防止PH值太高，产生系统结垢，石灰石利用率下降，影响石膏品质。石膏旋流器是一种利用离心加速沉淀分离原理的装置。当浆液以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同，粗颗粒所受的离心力大，富集在旋流器的周边，并在重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下运动；细小颗粒及大部分水则因所受的离心力小，富集在中心区域。随着浆液从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动截面越来越小，在外层浆液收缩压迫之下，含有大量细小颗粒的内层浆液不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，自溢流管排出，成为溢流，而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由底流口排出，成为底流。石膏旋流器主要作用即是对吸收塔出料浆液中悬浮固体的分类，即石膏浆液预脱水和石膏晶体分级。形成含固浓度为50％的底流。细小的微粒从旋流器的中心向上流动形成溢流，经一节流孔板流至溢流缓冲箱，通过溢流输送泵返回吸收塔，以便晶体的长大；部分溢流经废水旋流器给料泵送至废水旋流器；将石膏溢流缓冲箱中一部分浆液进行旋流，底流返回石膏浆液溢流缓冲箱，溢流被送到废水处理系统进行除氯离子和重金属的处理。1滤布洗涤 2橡胶脱水带洗涤 3滤饼洗涤箱 4给料箱 5橡胶脱水带 6滤布7滤布纠偏机构 8滤布张紧 9卸料辊 10驱动滚筒 11从动滚筒 12真空盘 13框架真空皮带机工作原理：皮带由变频电机经减速器拖动连续运行，滤布靠与胶带间的摩擦力与同步运行。胶带与真空室滑动接触（其间有摩擦带并通有密封水加以密封、润滑），当真空泵工作时，皮带上将形成真空抽滤区从石膏旋流器来的浆液均匀分布到移动的滤带上。浆液在真空的作用下进行过滤，滤液穿过滤布经皮带带上的横沟槽汇流并由小孔进入真空箱然后进入气水分离器，气水分离器内的滤液从底部回到滤液回收箱，空气则从顶部被抽至真空泵。抽滤后形成的滤饼向前行进接受洗涤。洗涤采用多级洗涤方式。洗涤后的滤饼经再次真空脱水、吸干，最后在滤布转向处靠重力卸除，再用刮刀刮除部分滤饼。滤布和胶带在返回时经洗涤槽获得再生，继续工作。真空皮带脱水机由橡胶滤带、真空箱、驱动辊、从动辊、进料槽、滤布纠偏装置、滤布洗涤装置、驱动装置、胶带支承台、机架等部件组成，主要部件结构如下:② 加料装置：采用折板式，使料浆均布在滤带上，加料方向向后，以充分利用托盘形成自然沉降区，防止滤饼被损坏，提高过滤效率和过滤质量。②滤饼洗涤装置：用于洗涤滤饼。为除去石膏中的氯离子，提高生成石膏的品质，采用清洗水冲洗滤饼，然后再次脱水。真空皮带脱水机将浓缩后的石膏进一步脱水至含固率达到90%以上，石膏滤饼中的氯离子将通过石膏滤饼冲洗被带走（含量小于100ppm）。③主动辊：主动辊用于驱动胶带运行，变频器控制主动电机，减速后驱动主动辊，再借张紧的滤带与橡胶层之间的摩擦力，带动胶带、滤布移动。④刮刀装置：滤带连同上面已经吸干的滤饼脱离胶带继续向前移动，当运行到主动辊处时，因其曲率变大(曲率半径变小)使滤饼较易剥离滤带，再用薄板型刮刀或钢丝刮刀将滤饼剥离排卸。⑤滤布纠偏装置组成：自动纠偏装置、纠偏辊、检测杆、气管等。真空皮带机滤布纠偏装置的作用：滤布在运转过程中可能会出现跑偏的现象，利用滤布纠偏装置纠正滤布偏移方向，使滤布处于正常工作状态。滤布纠偏装置工作原理：在正常运转中，滤布不会碰到纠偏装置的检测杆。当滤布跑偏时，滤布会碰到检测杆，检测杆偏移，传递信号至主控制器处理后驱动电磁阀打开，自动纠偏装置中的气囊会一侧充气，一侧放气，带动纠偏辊偏移，使滤布改变偏移方向，恢复到正常运转轨迹，达到纠偏的目的。⑥真空盒：真空盒采用分节连接而成整体，每节均有管口与集液总管相连，滤液经真空盒、集液总管、气水分离器最后排出。真空盒与胶带间有环形摩擦带(减少了胶带的磨损)，并通水进行密封，同时水也起到了润滑的作用。为了便于更换摩擦带，胶带机还设计有自动升降装置。⑦冲洗装置：滤布在卸除滤饼后必须通过高压力水的冲洗，得到再生后才能保证较好的过滤效果和滤布的使用寿命。如果滤布得不到有效的再生，那么滤布就会很快被堵塞，滚筒上将逐渐粘上滤渣，造成滤布褶皱跑偏，严重堵塞，过滤效果变差，滤饼含水量增加,卸料更加困难，清洗更不容易，这样形成恶性循环，导致不能正常工作。所以必须注意清洗装置的运行情况，经常检查滤布洁洗状况。液环式真空泵是正压排放真空泵，它有一个多叶轮，并施加离心力到液体。它工作作为一个活塞，因此能输送气体。当水作为密封液时，它称作水环式真空泵。气体与液体的混合处置，这就是液环型，当真空泵同时与液体在一起抽取气体时无不良影响；液体作用作为活塞，内部无复杂的结构，如吸入与排放管线的阀门，因此不需要供油，容易处置；连续抽气无脉动；真空泵结构紧凑，安装空间较小。原理：真空泵泵体外形形成一个偏心圆并有多叶轮，叶片朝着旋转方向弯曲,如下图所示。泵体内的水由离心力压入泵体内表面并由叶轮转动形成偏心圆水层。因此在叶轮的内侧面是空的，靠近的两叶片空间成为一个气缸，水作为一个活塞沿着叶片上、下运动;如此工作就像一个往复式真空泵。换言之，气体通过泵体入口进入，从吸入口进入到叶轮。然后随着叶轮的转动，在它的行程中经膨胀与压缩之后从侧盘的排放口出泵体的出口。
