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1、热电技术2010年第2期(总第106期)影响石膏旋流器运行因素分析1,2张敬辉(1.华北电力大学,北京102206;2.三河发电有限责任公司,河北廊坊065201)摘要阐述了石膏旋流器分离、浓缩的原理,分析了影响善运行工况,来实现石膏脱水系统的高效率运转。石膏旋流器工作的运行因素,结合电厂实践提出了优化石膏旋流器运行的措施。3影响石膏旋流器工作效率的因素关键词石膏旋流器入口压力浆液密度颗粒分布通过对水力旋流器的研究,Schubert和Neesse1前言提出了学术界比较认可的两相湍流分离尺寸计算式:随着环保政策力度的加强,火电厂节能减排意3义愈发重大,而脱硫装置更成为必需设备。据统计,
2、4Dlg[0.91(d0/du)]d50=8.5×10(1)3具备脱硫功能的机组中约有70%采用石灰石-石膏(ρd-ρc)(1-Ki)Pi湿法脱硫工艺。它是利用烟气中的二氧化硫与石灰式中d50———分离尺寸,um;石浆液反应生成石膏,达到一定浓度的石膏浆液再D———旋流器直径,m;由泵排出,并经旋流器分离、浓缩和真空皮带除水后d0、du———溢流口与底流口直径,m;3形成副产品———固体石膏。目前火电厂的脱硫石膏ρd、ρc———固相与液相密度,kg/m;33很大部分存在含水量超标的问题,其中一个重要原Ki———进口料液体积浓度,m/m;因就是石膏旋流器工作效率低,浓缩程度不够。为Pi
3、———进口压力,pa。保证石膏脱水系统的正常运行,获得合格的产品,有公式的意义表示旋流器中粒径大于d50的颗粒必要对石膏旋流器的工作状况进行优化。可以被分离出来,通过底流口排出,为了提高旋流器的效率应该尽量减小d50的尺寸。对于电厂实际运2石膏旋流器概况行情况,旋流器选定后,运行中可控的因素是Ki和Pi,现分析其对旋流器工作的影响。石膏旋流器属于固-液两相分离器,它的作用3.1入口浆液密度是当浆液在旋流子内做高速旋转运动,分离出密度旋流器入口的浆液密度表征了Ki的变化,密度较大的浓石膏浆液和密度较小的滤液水。其工作原越大Ki愈大;密度越小Ki愈小。由式(1)可见,d50理是基于离心沉
4、降作用,当待分离的浆液以一定压与(1-Ki)的3/2次幂成反比,所以当Ki越大d50就力从旋流器上部周边切向进入器内后,产生强烈的越小,即浆液密度越大,旋流器的分离效果就越好。旋转运动,由于石膏和水存在密度差,所受的离心然而,脱硫吸收塔中的浆液并不能无限制地增大,随-2力、向心浮力和流体曳力的大小不同,受离心力沉降着石膏浆液浓度的增加,SO4离子浓度不断增加。作用,大部分石膏经旋流器底流口排出,而大部分水一方面会降低二氧化硫的吸收效率;另一方面降低则由溢流口排出,从而达到分离、浓缩的作用。由于了浆液的PH值,加大了设备和管路的腐蚀。一般当单个旋流器的出力有限,电站通常采用由多个旋流石
5、膏浆液浓度达到10～15%时,进行外排,获得固态子组成的组合旋流器装置。产品。由于当前国内对水力旋流器的研究比较落后,3.2入口浆液压力没有专门针对电厂FGD而设计的石膏旋流器,造成旋流器具有自身的设计工作压力,在设计压力电厂石膏旋流器效率低。如何保证石膏旋流器的高下工作,才能保证旋流器的高分离效率。但在旋流效、稳定运行,对电厂脱硫系统非常重要。在现有设器工作状态不佳时,很多脱硫运行人员往往想采取备条件下,比较有效的方法是通过调节工作参数、改降低旋流器浆液流量,减小旋流器出力的方法来保—17—热电技术2010年第2期(总第106期)证旋流器底流口较高的浆液密度,其实这样并不能4浆液中
6、固体颗粒的均匀程度达到预期效果。由式(1)可见d50与Pi的1/4次幂成反比,当降当混合物中固体颗粒体积浓度超过0.5%以后,低旋流器出力时,入口压力也随之下降,d50处于增大悬浮颗粒的沉降称为干涉沉降。在干涉沉降时,颗趋势,会进一步恶化旋流器工况。旋流器的分离作粒之间存在相互碰撞、干扰,流体的流动和分离都会用是通过工质离心力不同实现的。石膏旋流器的工受到影响。吸收塔中浆液的浓度远高于0.5%,又由作压力一般在120kPa左右。当旋流器的入口压力于各区域浆液与烟气的反应程度不同,生成的石膏较小时,切向进入旋流子的流体速度也相对较小。颗粒大小不一,浆液中还含有粉尘、未反应完全的石根据离
7、心力公式,工质在旋转中所受的离心力相对灰石颗粒、杂质等,这些固体颗粒进入旋流器后,运较小,密度不同的两种物质相对运动就趋于平缓,不动轨迹交错复杂,会干扰石膏颗粒的分离分级。针利于石膏从水中分离出来。对固体颗粒对旋流器分离效果的影响,进行了取样为追求较高的分离效率,也不能使旋流器长时实验。间超压运行。一方面,超压运行降低了石膏旋流器某火电厂4台机组配置相同的石膏旋流器,而的使用寿命,容易使管道及旋流子产生裂痕;过大流石膏脱水效果却有明显差异,4号机组石膏脱水
