Kipsin kuivumisvaikeuksien syiden analyysi
1 Kattilan öljynsyöttö ja vakaa palaminen
Hiilikäyttöiset sähköntuotantokattilat tarvitsevat suuren määrän polttoöljyä palamisen edistämiseksi käynnistyksen, sammutuksen, matalakuormituksen vakaan palamisen ja syvän huipputason säädön aikana suunnittelun ja hiilen polttamisen vuoksi. Epävakaan toiminnan ja riittämättömän kattilan palamisen vuoksi huomattava määrä palamatonta öljyä tai öljyjauheseosta pääsee savukaasujen mukana absorbointilietteeseen. Absorbointilietteen voimakkaan häiriön vaikutuksesta hienojakoista vaahtoa muodostuu helposti ja se kerääntyy lietteen pinnalle. Tämä on voimalaitoksen absorbointilietteen pinnalla olevan vaahdon koostumusanalyysi.
Lietteen pinnalle kerääntyvän öljyn osa dispergoituessa nopeasti absorbointilietteeseen sekoittamisen ja suihkuttamisen vaikutuksesta, ja lieteessä olevien kalkkikiven, kalsiumsulfiitin ja muiden hiukkasten pinnalle muodostuu ohut öljykalvo, joka kietoo kalkkikiven ja muut hiukkaset sisäänsä estäen kalkkikiven liukenemisen ja kalsiumsulfiitin hapettumisen, mikä vaikuttaa rikinpoistotehokkuuteen ja kipsin muodostumiseen. Öljyä sisältävä absorbointitorniliete pääsee kipsin kuivausjärjestelmään kipsin poistopumpun kautta. Öljyn ja epätäydellisesti hapettuneiden rikkihappotuotteiden läsnäolon vuoksi tyhjiöhihnakuljettimen suodatinkankaan rako tukkeutuu helposti, mikä vaikeuttaa kipsin kuivatusta.
2.Savupitoisuus sisääntulossa
Märkä rikinpoiston absorptiotornilla on tietty synergistinen pölynpoistovaikutus, ja sen pölynpoistotehokkuus voi nousta noin 70 prosenttiin. Voimalaitos on suunniteltu siten, että pölypitoisuus pölynkerääjän ulostulossa (rikinpoiston sisääntulo) on 20 mg/m3. Energian säästämiseksi ja laitoksen sähkönkulutuksen vähentämiseksi pölynkerääjän ulostulon todellinen pölypitoisuus säädetään noin 30 mg/m3:iin. Liiallinen pöly pääsee absorptiotorniin ja poistetaan rikinpoistojärjestelmän synergistisen pölynpoistovaikutuksen avulla. Suurin osa sähköstaattisen pölynpuhdistuksen jälkeen absorptiotorniin tulevista pölyhiukkasista on alle 10 μm tai jopa alle 2,5 μm, mikä on paljon pienempi kuin kipsilietteen hiukkaskoko. Kun pöly tulee kipsilietteen mukana tyhjiöhihnakuljettimeen, se tukkii myös suodatinkankaan, mikä johtaa suodatinkankaan huonoon ilmanläpäisevyyteen ja vaikeuttaa kipsin kuivatusta.
2. Kipsilietteen laadun vaikutus
1 Lietteen tiheys
Lietteen tiheys osoittaa lietteen tiheyden absorptiotornissa. Jos tiheys on liian pieni, se tarkoittaa, että lietteen CaSO4-pitoisuus on alhainen ja CaCO3-pitoisuus korkea, mikä johtaa suoraan CaCO3-hukkaan. Samalla pienten CaCO3-hiukkasten vuoksi kipsin kuivatusvaikeudet ovat helposti havaittavissa; jos lietteen tiheys on liian suuri, se tarkoittaa, että lietteen CaSO4-pitoisuus on korkea. Korkeampi CaSO4-pitoisuus estää CaCO3:n liukenemista ja estää SO2:n imeytymistä. CaCO3 pääsee kipsilietteen mukana tyhjiökuivatusjärjestelmään ja vaikuttaa myös kipsin kuivatusvaikutukseen. Jotta kaksoiskierron märän savukaasujen rikinpoiston edut saataisiin hyödynnettyä täysimääräisesti, ensimmäisen vaiheen tornin pH-arvoa tulisi säätää 5,0 ± 0,2:n välille ja lietteen tiheyttä 1100 ± 20 kg/m3:n välille. Todellisessa käytössä laitoksen ensimmäisen vaiheen tornin lietetiheys on noin 1200 kg/m3 ja saavuttaa jopa 1300 kg/m3 suurilla käyttöasteilla, ja sitä kontrolloidaan aina korkealla tasolla.
2. Lietteen pakotetun hapettumisen aste
Lietteen pakotetussa hapetuksessa lietteeseen johdetaan riittävästi ilmaa, jotta kalsiumsulfiitin hapettumisreaktio kalsiumsulfaatiksi on yleensä täydellinen ja hapetusnopeus on yli 95 %. Tämä varmistaa, että lietteessä on riittävästi kipsilajeja kiteiden kasvua varten. Jos hapettuminen ei ole riittävää, muodostuu kalsiumsulfiitin ja kalsiumsulfaatin sekakiteitä, jotka aiheuttavat kattilakiven muodostumista. Lietteen pakotetun hapettumisen aste riippuu tekijöistä, kuten hapetusilman määrästä, lietteen viipymäajasta ja lietteen sekoitustehosta. Riittämätön hapetusilma, liian lyhyt lietteen viipymäaika, lietteen epätasainen jakautuminen ja huono sekoitusteho aiheuttavat tornin CaSO3·1/2H2O-pitoisuuden liian korkeaksi. Voidaan nähdä, että riittämättömän paikallisen hapettumisen vuoksi lietteen CaSO3·1/2H2O-pitoisuus on huomattavasti korkeampi, mikä vaikeuttaa kipsin kuivatusta ja nostaa vesipitoisuutta.
3. Lietteen epäpuhtauspitoisuus Lietteen epäpuhtaudet ovat pääasiassa peräisin savukaasuista ja kalkkikivestä. Nämä epäpuhtaudet muodostavat lietteeseen epäpuhtaus-ioneja, jotka vaikuttavat kipsin hilarakenteeseen. Savussa jatkuvasti liuenneena olevat raskasmetallit estävät Ca2+:n ja HSO3-:n reaktion. Kun lietteen F-- ja Al3+-pitoisuus on korkea, muodostuu fluori-alumiinikompleksia AlFn, joka peittää kalkkikivihiukkasten pinnan ja aiheuttaa lietteen myrkyttymistä, heikentää rikinpoistotehokkuutta. Hienoja kalkkikivihiukkasia sekoittuu epätäydellisesti reagoimattomiin kipsikiteisiin, mikä vaikeuttaa kipsin kuivaamista. Lietteen Cl- on peräisin pääasiassa savukaasujen HCl:sta ja prosessivedestä. Prosessiveden Cl--pitoisuus on suhteellisen pieni, joten lietteen Cl- on peräisin pääasiassa savukaasuista. Kun lietteessä on paljon Cl-:a, Cl- kietoutuu kiteisiin ja yhdistyy tiettyyn määrään lietteessä olevaa Ca2+-ionia muodostaen stabiilia CaCl2:ta, jolloin kiteisiin jää tietty määrä vettä. Samaan aikaan tietty määrä kalsiumkloridia (CaCl2) jää lietteeseen kipsikiteiden väliin, mikä tukkii vapaan veden kanavan kiteiden välillä ja lisää kipsin vesipitoisuutta.
3. Laitteen toimintatilan vaikutus
1. Kipsin kuivausjärjestelmä Kipsiliete pumpataan kipsin poistopumpulla kipsisykloniin ensisijaista kuivatusta varten. Kun pohjavirtausliete on väkevöity noin 50 %:n kiintoainepitoisuuteen, se virtaa tyhjiöhihnakuljettimelle toissijaista kuivausta varten. Kipsisyklonin erotusvaikutukseen vaikuttavat pääasialliset tekijät ovat syklonin tulopaine ja hiekan laskeutussuuttimen koko. Jos syklonin tulopaine on liian alhainen, kiinteän aineen ja nesteen erotusvaikutus on heikko ja pohjavirtauslietteessä on vähemmän kiintoainetta, mikä vaikuttaa kipsin kuivausvaikutukseen ja lisää vesipitoisuutta. Jos syklonin tulopaine on liian korkea, erotusvaikutus on parempi, mutta se vaikuttaa syklonin luokittelutehokkuuteen ja aiheuttaa vakavaa kulumista laitteistolle. Jos hiekan laskeutussuuttimen koko on liian suuri, se aiheuttaa myös pohjavirtauslietteessä vähemmän kiintoainetta ja pienempiä hiukkasia, mikä vaikuttaa tyhjiöhihnakuljettimen kuivausvaikutukseen.
Liian korkea tai liian matala tyhjiö vaikuttaa kipsin kuivumiseen. Jos tyhjiö on liian alhainen, kipsin kosteuden poistokyky heikkenee ja kipsin kuivumisvaikutus pahenee. Jos tyhjiö on liian korkea, suodatinkankaan raot voivat tukkeutua tai hihna voi poiketa, mikä myös pahentaa kipsin kuivumisvaikutusta. Samoissa työolosuhteissa, mitä parempi suodatinkankaan ilmanläpäisevyys on, sitä parempi on kipsin kuivumisvaikutus. Jos suodatinkankaan ilmanläpäisevyys on huono ja suodatinkanava on tukossa, kipsin kuivumisvaikutus pahenee. Myös suodatinkakun paksuudella on merkittävä vaikutus kipsin kuivumiseen. Kun hihnakuljettimen nopeus pienenee, suodatinkakun paksuus kasvaa ja tyhjiöpumpun kyky poistaa suodatinkakun yläkerros heikkenee, mikä johtaa kipsin kosteuspitoisuuden kasvuun. Kun hihnakuljettimen nopeus kasvaa, suodatinkakun paksuus pienenee, mikä voi helposti aiheuttaa paikallista suodatinkakun vuotoa, tuhota tyhjiön ja lisätä kipsin kosteuspitoisuutta.
2. Rikinpoistojäteveden käsittelyjärjestelmän epänormaali toiminta tai pieni jäteveden käsittelytilavuus vaikuttavat rikinpoistojäteveden normaaliin purkautumiseen. Pitkäaikaisessa käytössä epäpuhtauksia, kuten savua ja pölyä, pääsee edelleen lietteeseen, ja lietteessä olevat raskasmetallit, Cl⁻, F⁻, Al⁻ jne., rikastuvat jatkuvasti, mikä johtaa lietteen laadun jatkuvaan heikkenemiseen ja vaikuttaa rikinpoistoreaktion normaaliin etenemiseen, kipsin muodostumiseen ja vedenpoistoon. Esimerkkinä lietteen Cl⁻-pitoisuus: voimalaitoksen ensimmäisen tason absorptiotornin lietteen Cl⁻-pitoisuus on jopa 22 000 mg/l ja kipsin Cl⁻-pitoisuus on 0,37 %. Kun lietteen Cl⁻-pitoisuus on noin 4 300 mg/l, kipsin vedenpoistovaikutus paranee. Kloridi-ionipitoisuuden kasvaessa kipsin vedenpoistovaikutus heikkenee vähitellen.
Valvontatoimenpiteet
1. Vahvista kattilan toiminnan palamisen säätöä, vähennä öljyn ruiskutuksen ja vakaan palamisen vaikutusta rikinpoistojärjestelmään kattilan käynnistys- ja sammutusvaiheessa tai matalakuormituskäytössä, hallitse käyttöönotettujen lietekiertopumppujen määrää ja vähennä palamattoman öljyjauheseoksen saastumista lietteeseen.
2. Ottaen huomioon rikinpoistojärjestelmän pitkän aikavälin vakaan toiminnan ja kokonaistaloudellisuuden, vahvista pölynkerääjän toiminnan säätöä, ota käyttöön korkeat parametrit ja hallitse pölypitoisuutta pölynkerääjän ulostulossa (rikinpoiston sisääntulo) suunnitellun arvon rajoissa.
3. Lietteen tiheyden reaaliaikainen seuranta (lietetiheysmittari), hapetusilman tilavuus, absorptiotornin nestepinta (tutkatason mittari), lietteen sekoituslaite jne. sen varmistamiseksi, että rikinpoistoreaktio suoritetaan normaaleissa olosuhteissa.
4. Vahvista kipsisyklonin ja tyhjiöhihnakuljettimen huoltoa ja säätöä, säädä kipsisyklonin tulopainetta ja hihnakuljettimen tyhjiöastetta kohtuullisella alueella ja tarkista säännöllisesti sykloni, hiekanlaskostussuutin ja suodatinkangas varmistaaksesi, että laitteet toimivat parhaassa mahdollisessa kunnossa.
5. Varmista rikinpoistojäteveden käsittelyjärjestelmän normaali toiminta, tyhjennä rikinpoistojätevesi säännöllisesti ja vähennä absorptiotornilietteen epäpuhtauspitoisuutta.
Johtopäätös
Kipsin kuivatuksen vaikeus on yleinen ongelma märkärikinpoistolaitteissa. Vaikuttavia tekijöitä on monia, jotka vaativat kattavaa analyysia ja säätöä useista eri näkökohdista, kuten ulkoisista aineista, reaktio-olosuhteista ja laitteiden toimintatilasta. Vain ymmärtämällä syvällisesti rikinpoistoreaktiomekanismia ja laitteiden toimintaominaisuuksia sekä hallitsemalla järkevästi järjestelmän tärkeimpiä toimintaparametreja voidaan taata rikittömän kipsin kuivatusvaikutus.
Julkaisun aika: 06.02.2025
