燃煤电厂脱硫石膏粒化处理技术与应用

引言

漳电机组装机容量为860Mw(4×215Mw),四台机组相继建设了脱硫装置。按机组75%负荷率,四台脱硫装置每年产生脱硫副产品石膏21万t(约18万m3)。随着脱硫设施长期运行,对于脱硫石膏进行处理迫在眉睫。通过了解,脱硫石膏可以替代天然石膏,用于水泥行业作为缓凝剂。但脱硫石膏含水率大,在水泥生产中易粘附在装卸、提升、运输设备上,影响水泥的正常生产:而对脱硫石膏进行造粒处理后,则可以解决其在水泥生产过程中遇到的问题。为此,经过调研、设计、设备采购、安装等工作,漳电建设了一条脱硫石膏粒化生产线。

1生产线存在的问题

脱硫石膏造粒在国内兴起的时间不长,石膏造粒技术还不完善,有成熟产品的国内厂商不多,选择面窄,这给漳电脱硫石膏粒化系统建设带来了风险和挑战。

该项目原设计主设备采用国内某公司的产品,总体设计也由该公司来进行。其工艺是:料仓二输送皮带机二加密机二输送皮带机二压球机二输送皮带机二烘干机二出料输送皮带机二成品。

但在实施过程中,发现该公司设计能力较弱,且对脱硫石膏的特性了解不透,其提供的主设备压球机、加密机为型煤机械,试机时多次出现压球机、加密机粘膜、卡涩、闷机现象,致使生产线无法正常运行。

2针对存在问题的相关分析及试验

2.1石膏水分控制试验

用于造粒的脱硫石膏一般要求石膏纯度(Cas04·2H20)含量≥90%,游离水分<10%。电厂的脱硫石膏一般游离水分均比较大,大部分游离水分都在10%~15%,如果水分较大,再加上纯度比较低,这样石膏比较黏,极易造成设备粘膜,且出球率、强度均会受到影响。

为此,漳电技术人员对脱硫石膏水分控制做了相关试验,通过对不同厚度下石膏样品的试验比较(表1),脱水机滤饼厚度在30~35mm之间时,石膏含水量较少,平均在8.45%。

通过以上试验寻找到了将脱硫石膏水分降到最低的途径,为脱硫石膏粒化处理系统稳定运行提供了先决条件。

2.2主设备选型试验

该项目初期选用国内某公司的产品,试机时出现了压球机、加密机粘膜、卡涩、闷机现象,设备无法运行。通过摸索、试验、总结该产品的不足,漳电技术人员认为,对于主设备加密机、压球机的选择,在结合脱硫石膏特性的同时,也与设备性能、电机功率、减速比、转速、银皮直径、材质、球团直径有很大关系,任一环节出现问题都可能影响设备安全运行。通过对不同设备的比较实践和相关试验,认为在脱硫石膏造粒设备选型时要注意以下几点:

(1)配备的主电机一般要选用6级电机,如选用4级电机,电机耐拉力不够,压出的球强度不高,成球率低。根据压球造粒机械的出力不同,主轴转速一般要控制在15~25r/min。

(2)根据造粒设备出力选择型银时,其直径及宽度选择不宜过大,一般要小于500mm,使得压力集中且均匀:球窝深度根据其直径不同,一般要小于9mm,便于脱膜:实心银比轮幅银强度大,更易脱膜,同时银材要采用强度较高及耐磨性好的材料。脱硫石膏粒化处理系统在后续改进选型时就是遵循了以上原则,并对设备厂家做的相关试验进行了总结。实践证明,改型后的设备适用于脱硫石膏造粒。

2.3通过多工况试验,合理选择工艺

通过脱硫石膏水分试验,脱硫石膏游离水分控制在了9%左右。就现有的原料,在工艺选择上,漳电技术人员又做了多种工况试验。通过干湿参比及双加密、双压球等各种试验得出,经双压球后,能够不粘模且全脱模,石膏球的强度也大,不容易破碎,试验效果较好,再经晾晒,符合水泥生产厂家的要求。试验情况如表2所示。

试验结果:

(1)双压球,不粘模具,全脱模,石膏球强度大:

(2)双加密,过第二次时出现闷机现象,经调大两圈加密机间隙,不闷机,但效果略差。

各试验工况效果比较:双压球>双加密>调大间隙双加密>原料。

通过试验,在系统上采用了双压球工艺,由于工艺选择合理,有效地保证了石膏造粒的强度及成球率。

3生产线建设生产时需注意的问题[1]

(1)首先要了解所处理的脱硫石膏特性。脱硫石膏粒径大都在20~70μm之间,粒径比自然界的石膏要细得多,且含有微量的亚硫酸钙、硫酸镁等黏性比较大的物质,所以它的粘附性比较大,生产过程中发现极易粘结在设备上。对其特性要了解清楚,以便进行石膏品质的控制。

(2)要求原料品质要高。要求石膏纯度(Cas0℃·2H20)含量A90%,游离水分<10%。如果水分较大,石膏比较黏,极易造成设备粘膜,且出球率、强度均会受到影响。

(3)造粒工艺的控制。电厂的脱硫石膏刚生产出来时,一般比较松散,体积密度在0.8~0.9g/cmm,且石膏物料中含气量较大,必须对石膏进行加密,排除或部分排除石膏物料中的空气,通过多次试验,采用双压球工艺,即在前一级压制加密的基础上,再进行一次压球加密,第二次压球为成品,成球率较高,强度较大。

(4)主设备的选型为重中之重。通过摸索、探讨、总结国内某公司产品的不足,技术人员认为主设备加密机、压球机的选择与其性能和电机功率、减速比、转速、银皮直径、材质、球团直径有很大关系,任一环节出现问题都可能影响设备安全运行。

4改进后的生产线工艺及产品特点

漳电技术人员通过反复调试、试验、改造等一系列工作,解决了压球机粘膜、卡涩问题,终于实现了脱硫石膏粒化处理系统正常运行。

4.1改进后的工艺

石膏原料→料仓→输送带→加密机增密→输送带→一次压球机增密→输送带→二次压球机→成品→自然凉干或烘干t出售。

4.2产品特点

该生产线石膏粒化处理系统年造粒处理量h~10万t,系统出力17~20t/4。石膏粒有以下特点:(1)粒度:小m8mm:(2)颗粒抗压强度Am0N:(3)水分:8%以下:(4)外观:淡黄色:(5)成粒合格率:80%~906:(7)经低温烘干后,不改变石膏品位。

粒状脱硫石膏品质好、强度较高,产品质量已得到周边水泥厂的认可。

5结语

脱硫石膏粒化处理技术在国内兴起时间不长,技术上还不是十分完善,生产中难免会出现这样或那样的问题,这就需要我们多了解一些,开阔视野,逐步改进。该技术在漳电的成功应用,推动了清洁生产、节能减排及脱硫石膏的综合利用工作,同时也为采用石灰石一石膏湿法工艺的发电厂脱硫石膏粒化生产线的开发提供了参考,具有深远的应用及推广价值。