Analyse des raisons des difficultés de déshydratation du gypse
1 Alimentation en fioul de chaudière et combustion stable
Les chaudières de production d'électricité au charbon nécessitent une consommation importante de fioul pour faciliter la combustion au démarrage, à l'arrêt, lors de la combustion stable à faible charge et lors de la régulation des pointes de puissance, en raison de leur conception et de la combustion du charbon. En raison d'un fonctionnement instable et d'une combustion insuffisante de la chaudière, une quantité importante de fioul imbrûlé ou de mélange de poudres de fioul pénètre dans le coulis de l'absorbeur avec les fumées. Sous l'effet de fortes perturbations dans l'absorbeur, une fine mousse se forme facilement et se dépose à la surface du coulis. Voici l'analyse de la composition de la mousse à la surface du coulis de l'absorbeur de la centrale électrique.
Lorsque l'huile s'accumule à la surface de la boue, une partie se disperse rapidement dans la boue de l'absorbeur sous l'effet de l'agitation et de la pulvérisation. Un mince film d'huile se forme alors à la surface du calcaire, du sulfite de calcium et des autres particules de la boue. Il enveloppe le calcaire et les autres particules, entravant la dissolution du calcaire et l'oxydation du sulfite de calcium, affectant ainsi l'efficacité de la désulfuration et la formation de gypse. La boue de la tour d'absorption contenant de l'huile pénètre dans le système de déshydratation du gypse par la pompe d'évacuation. La présence d'huile et de produits d'acide sulfureux incomplètement oxydés peut facilement obstruer l'espace entre le filtre du convoyeur à bande sous vide et compliquer la déshydratation du gypse.
2.Concentration de fumée à l'entrée
La tour d'absorption de désulfuration par voie humide présente un effet synergique de dépoussiérage, avec un rendement pouvant atteindre environ 70 %. La centrale est conçue pour une concentration de poussières de 20 mg/m³ à la sortie du dépoussiéreur (entrée de désulfuration). Afin d'économiser l'énergie et de réduire la consommation électrique de la centrale, la concentration réelle de poussières à la sortie du dépoussiéreur est maintenue à environ 30 mg/m³. L'excès de poussière pénètre dans la tour d'absorption et est éliminé grâce à l'effet synergique du système de désulfuration. La plupart des particules de poussière entrant dans la tour d'absorption après purification électrostatique mesurent moins de 10 μm, voire moins de 2,5 μm, ce qui est bien inférieur à la granulométrie des boues de gypse. Après leur passage dans le convoyeur à bande sous vide avec les boues de gypse, les poussières obstruent également le tissu filtrant, ce qui entraîne une mauvaise perméabilité à l'air du tissu filtrant et complique la déshydratation du gypse.
2. Influence de la qualité de la pâte de plâtre
1 Densité de la boue
La densité de la boue indique sa densité dans la tour d'absorption. Une densité trop faible indique une faible teneur en CaSO4 et une teneur élevée en CaCO3, ce qui entraîne directement un gaspillage de CaCO3. Parallèlement, la petite taille des particules de CaCO3 peut facilement entraîner des difficultés de déshydratation du gypse ; une densité trop élevée indique une teneur élevée en CaSO4. Une teneur élevée en CaSO4 entrave la dissolution du CaCO3 et inhibe l'absorption du SO2. Le CaCO3 pénètre dans le système de déshydratation sous vide avec la boue de gypse et affecte également l'effet de déshydratation du gypse. Afin de tirer pleinement parti des avantages du système de désulfuration des gaz de combustion par voie humide à double tour et double circulation, le pH de la tour de premier étage doit être maintenu entre 5,0 ± 0,2 et la densité de la boue entre 1 100 ± 20 kg/m³. En fonctionnement réel, la densité de la boue de la tour de premier étage est d'environ 1 200 kg/m³, atteignant même 1 300 kg/m³ en période de pointe, et est constamment maintenue à un niveau élevé.
2. Degré d'oxydation forcée de la boue
L'oxydation forcée des boues consiste à y introduire suffisamment d'air pour que la réaction d'oxydation du sulfite de calcium en sulfate de calcium soit complète et que le taux d'oxydation soit supérieur à 95 %, garantissant ainsi la présence de suffisamment de variétés de gypse dans la boue pour la croissance cristalline. Une oxydation insuffisante entraîne la formation de cristaux mixtes de sulfite de calcium et de sulfate de calcium, provoquant un entartrage. Le degré d'oxydation forcée des boues dépend de facteurs tels que la quantité d'air d'oxydation, le temps de séjour et l'effet d'agitation. Un air d'oxydation insuffisant, un temps de séjour trop court, une répartition inégale des boues et un mauvais effet d'agitation entraînent une teneur en CaSO3·1/2H2O trop élevée dans la tour. On constate qu'en raison d'une oxydation locale insuffisante, la teneur en CaSO3·1/2H2O de la boue est significativement plus élevée, ce qui rend la déshydratation du gypse difficile et augmente la teneur en eau.
3. Teneur en impuretés dans la boue Les impuretés dans la boue proviennent principalement des gaz de combustion et du calcaire. Ces impuretés forment des ions d'impureté dans la boue, affectant la structure réticulaire du gypse. Les métaux lourds dissous en continu dans la fumée inhibent la réaction de Ca2+ et HSO3-. Lorsque la teneur en F- et Al3+ dans la boue est élevée, un complexe fluor-aluminium AlFn est généré, recouvrant la surface des particules de calcaire, provoquant un empoisonnement de la boue, réduisant l'efficacité de la désulfuration, et de fines particules de calcaire se mélangent aux cristaux de gypse n'ayant pas réagi incomplètement, rendant difficile la déshydratation du gypse. Le Cl- dans la boue provient principalement du HCl dans les gaz de combustion et l'eau de procédé. La teneur en Cl- dans l'eau de procédé est relativement faible, donc le Cl- dans la boue provient principalement des gaz de combustion. Lorsqu'une suspension contient une grande quantité de Cl-, celui-ci est enveloppé par des cristaux et combiné à une certaine quantité de Ca2+ pour former du CaCl2 stable, laissant une certaine quantité d'eau dans les cristaux. Parallèlement, une certaine quantité de CaCl2 reste entre les cristaux de gypse, bloquant le passage de l'eau libre entre les cristaux et provoquant une augmentation de la teneur en eau du gypse.
3. Influence de l'état de fonctionnement de l'équipement
1. Système de déshydratation du gypse. La boue de gypse est pompée vers le cyclone pour une déshydratation primaire via la pompe de refoulement. Une fois concentrée à environ 50 % de solides, la boue de fond est acheminée vers le convoyeur à bande sous vide pour une déshydratation secondaire. Les principaux facteurs affectant l'efficacité de séparation du cyclone sont la pression d'entrée du cyclone et la taille de la buse de décantation du sable. Une pression d'entrée trop faible du cyclone nuit à la séparation solide-liquide et la boue de fond présente une teneur en solides plus faible, ce qui affecte la déshydratation du gypse et augmente sa teneur en eau. Une pression d'entrée trop élevée améliore l'efficacité de séparation, mais affecte l'efficacité de classification du cyclone et entraîne une usure importante de l'équipement. Si la taille de la buse de décantation du sable est trop grande, la boue du fond aura également une teneur en solides moindre et des particules plus petites, ce qui affectera l'effet de déshydratation du convoyeur à bande sous vide.
Un vide trop élevé ou trop faible affectera la déshydratation du gypse. Un vide trop faible réduit la capacité d'extraction de l'humidité du gypse et aggrave la déshydratation. Un vide trop élevé peut obstruer les interstices du tissu filtrant ou dévier la bande, ce qui aggrave également la déshydratation. Dans les mêmes conditions de fonctionnement, plus la perméabilité à l'air du tissu filtrant est élevée, plus la déshydratation du gypse est efficace. Une faible perméabilité à l'air du tissu filtrant et l'obstruction du canal de filtration aggravent la déshydratation. L'épaisseur du gâteau de filtration a également un impact significatif sur la déshydratation du gypse. Lorsque la vitesse du convoyeur à bande diminue, l'épaisseur du gâteau de filtration augmente et la capacité de la pompe à vide à extraire la couche supérieure du gâteau de filtration est réduite, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en humidité du gypse. Lorsque la vitesse du convoyeur à bande augmente, l'épaisseur du gâteau filtrant diminue, ce qui peut facilement provoquer une fuite locale du gâteau filtrant, détruire le vide et provoquer également une augmentation de la teneur en humidité du gypse.
2. Un fonctionnement anormal du système de traitement des eaux usées par désulfuration ou un faible volume de traitement affectera le rejet normal des eaux usées. En cas d'exploitation prolongée, des impuretés telles que la fumée et la poussière continueront de pénétrer dans la boue, et les métaux lourds (Cl-, F-, Al-, etc.) présents dans la boue continueront de s'enrichir, ce qui entraînera une dégradation continue de la qualité de la boue et affectera le déroulement normal de la réaction de désulfuration, la formation de gypse et la déshydratation. Prenons l'exemple du Cl- dans la boue : la teneur en Cl- de la boue de la tour d'absorption de premier niveau de la centrale électrique atteint 22 000 mg/L, et celle du gypse atteint 0,37 %. Lorsque la teneur en Cl- de la boue est d'environ 4 300 mg/L, l'effet de déshydratation du gypse est meilleur. Plus la teneur en ions chlorure augmente, plus cet effet se dégrade.
Mesures de contrôle
1. Renforcer le réglage de la combustion du fonctionnement de la chaudière, réduire l'impact de l'injection d'huile et de la combustion stable sur le système de désulfuration pendant la phase de démarrage et d'arrêt de la chaudière ou le fonctionnement à faible charge, contrôler le nombre de pompes de circulation de boues mises en service et réduire la pollution du mélange de poudre d'huile non brûlée à la boue.
2. Compte tenu du fonctionnement stable à long terme et de l'économie globale du système de désulfuration, renforcez le réglage du fonctionnement du dépoussiéreur, adoptez un fonctionnement à paramètres élevés et contrôlez la concentration de poussière à la sortie du dépoussiéreur (entrée de désulfuration) dans la valeur de conception.
3. Surveillance en temps réel de la densité de la boue (densimètre à boue), volume d'air d'oxydation, niveau de liquide de la tour d'absorption (indicateur de niveau radar), dispositif d'agitation de boue, etc. pour garantir que la réaction de désulfuration se déroule dans des conditions normales.
4. Renforcer l'entretien et le réglage du cyclone à gypse et du convoyeur à bande sous vide, contrôler la pression d'entrée du cyclone à gypse et le degré de vide du convoyeur à bande dans une plage raisonnable, et vérifier régulièrement le cyclone, la buse de décantation du sable et le tissu filtrant pour garantir que l'équipement fonctionne dans les meilleures conditions.
5. Assurer le fonctionnement normal du système de traitement des eaux usées de désulfuration, évacuer régulièrement les eaux usées de désulfuration et réduire la teneur en impuretés dans la boue de la tour d'absorption.
Conclusion
La difficulté de déshydratation du gypse est un problème courant dans les équipements de désulfuration par voie humide. De nombreux facteurs influencent la déshydratation, nécessitant une analyse et un ajustement approfondis, notamment en fonction des milieux externes, des conditions de réaction et de l'état de fonctionnement de l'équipement. Seule une compréhension approfondie du mécanisme de réaction de désulfuration et des caractéristiques de fonctionnement de l'équipement, ainsi qu'un contrôle rationnel des principaux paramètres de fonctionnement du système, permettent de garantir l'efficacité de la déshydratation du gypse désulfuré.
Date de publication : 6 février 2025
