火力发电厂脱硫系统中的石膏脱水系统控制策略

1 概述

石膏脱水系统的作用是将在吸收塔（预洗塔）中产生的石膏浆液进行脱水制成石膏饼后排出。石膏脱水系统包括：石膏浆液旋流器，真空皮带脱水机，真空泵，滤饼滤布冲洗水箱，滤饼滤布冲洗水泵，石膏库等。吸收塔内的石膏浆液经石膏排出泵送到石膏旋流器，然后分为两路，一路是浓缩后的浆液（底流）进入石膏底流箱，通过石膏浆流泵送到真空皮带脱水机脱水后制成石膏；另一路是浓度较低的浆液（溢流）通过稀浆罐和废水旋流器缓冲箱返回吸收塔或进入废水系统。真空皮带脱水机是通过真空抽吸浆液达到脱水的目的，滤布是通过一条重型橡胶皮带传送的。从真空皮带脱水机脱除的滤液进入滤液箱，用滤液泵输送到湿磨制浆系统再利用。脱水后的石膏饼直接进入石膏库存放、外运。

随着我们国家对环保及节能减排越来越重视，石膏脱水系统控制策略优化也非常有必要，一是可以节省厂用电，二是可以提高脱硫系统运行的稳定性，三是可以提高石膏品质，确保石膏再利用，杜绝不合格的石膏由于处置不当造成的恶劣环保事件。

2 优化前存在的问题

通过对某电厂现场实际调查发现原真空皮带脱水机可通过石膏滤饼厚度测量实现单回路自动调节皮带机转速控制，石膏滤饼厚度自动调节的设定值为10mm，每次真空皮带机运行时，由于石膏滤饼厚度设定值偏低，电机转速自动控制在较高转速下运行，造成电机耗电量增加，真空皮带脱水机在运行时，由于石膏浆液下料的不均衡性可能会造成皮带受力不一致，在脱水电机的驱动下，易造成皮带跑偏，皮带跑偏有两种处理方式，一是正常情况下，脱水皮带机自带纠偏装置，可以自动纠偏，这一过程时间相对较短，另一种是异常情况下，自动纠偏装置无法实现自动纠偏，需通过检修人员人为干预，及时处理才能完成皮带纠偏工作，这一过程时间较长，无论时间长短，在完成皮带纠偏的这一时间段，由于皮带机转速过快，跑偏的皮带会加速磨损，一旦磨损部分的皮带表面划痕加深，会增加接触间隙，导致真空漏量加大，吸水能力下降，引起落入石膏库的石膏含水量较高（设计值低于10%），严重时造成石膏含水率过大，石膏过稀，无法作为销售再利用，只能花钱作为固废处置，易造成环保污染事件的发生，环保达标风险增大。通过对该电厂现场实际检查发现，两台真空皮带脱水机均有不同程度的磨损，真空度也有不同程度的下降。

通过调阅真空皮带脱水机运行历史曲线发现，当皮带磨损未加剧的时间段，脱水皮带机维持在较高的真空度运行，过高的真空度造成石膏含水率大于规定的石膏品质对含水率的要求，由于真空泵是工频运行，无法调节出力大小，造成真空泵无畏的出力浪费，间接的浪费真空泵的耗电量。在调阅皮带磨损后导致真空度下降的这段时间曲线，同样也存在真空泵虽是满负荷出力运行，但由于脱水皮带机基础间隙增大导致的真空泄漏，直接造成真空泵耗电量的浪费。

3 优化设计

根据现场调查结果，我们考虑优化设计主要从三个方面实现：

3.1 提高设备可用性。首先，我们在脱硫系统真空皮带脱水机的控制策略优化前，着手对现场基础设备加强整治。针对真空度降低的原因，首先从脱水机的皮带划痕修复入手，采用人工修复皮带磨损部分的划痕，减少皮带与真空盒之间的间隙，同时考虑到自动纠偏装置运行的可靠性，检查更换了空滤器、电磁阀、纠偏气囊等故障设备，确保纠偏装置可靠迅速动作，减少纠偏时间，避免造成不必要的皮带异常磨损，从而导致恶性循环。

3.2 提高运行人员操作技能。脱硫吸收塔浆液密度正常控制1080～1130kg/m3，最高不超过1200kg/m3，根据吸收塔浆液密度的控制要求，决定了真空皮带脱水机等系统设备启停的间隔，启停间隔的时间取决于运行人员对脱硫吸收塔系统的控制操作，通过提高运行人员操作技能，加强运行工况调整，全局考虑吸收塔浆液密度与pH 值的匹配对出口排放的控制要求，可以有效的控制吸收塔浆液密度，在满足达标排放的基础上可延长真空皮带脱水机等系统设备启停的间隔，间接降低电耗。

石膏脱水系统的启动应严格按照运行规程要求执行，以该厂为例，石膏脱水系统的启动运行规程要求如下：（1）确认滤布调偏压缩空气压力正常，阀门开关位置正确。（2）开启真空泵密封水门。（3）关闭滤布冲洗水箱放水门，开启滤布冲洗水箱工艺水补水门，向滤布冲洗水箱上水至正常液位。（4）确认滤液水箱水位正常，投入滤液水泵及滤液水回流管气动门液位联锁。（5）开启滤布冲洗水泵进出口门、滤布清洗水管道、真空箱密封水、皮带滑道润滑水各进水门。（6）检查脱水系统DCS无报警。（7）启动真空皮带机功能子组。（8）开真空泵密封水门。（9）启动真空泵。（10）启动滤布冲洗水泵。（11）启动真空皮带机。（12）调整真空皮带机各项参数。（13）调整皮带滑道润滑水流量至规定范围。（14）调整真空箱密封水至规定范围。（15）调整滤布冲洗水至规定范围。（16）调整真空泵密封水流量至规定范围。（17）启动滤液水泵。（18）根据实际情况投入或解除滤液水箱液位联锁。（19）滤液水箱液位满足搅拌器启动条件时，启动滤液水箱搅拌器并投入联锁。（20）关闭滤液水泵进口管道排放门。（21）开启滤液水泵进口手动门。（22）启动滤液水泵并投入联锁。（23）开启滤液水至吸收塔排浆回流管道气动门并投入联锁。（24）投入石膏水力旋流器。（25）开启石膏浆液供给箱进口气动门。（26）投入石膏排出泵至吸收塔再循环门自动。（27）根据石膏浆液量确定投入旋流子个数。（28）调整真空皮带机转速，控制滤饼厚度。（29）投入废水旋流器。（30）关闭废水旋流器给料罐排放阀。（31）开启废水旋流器给料泵的进、出口门。（32）启动废水旋流器给料泵。（33）开启并调整废水旋流器给料泵出口再循环门。（34）根据废水量及旋流器压力确定投入旋流子个数。

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