摘要：石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放系统干燥床频繁板结，是石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放系统中的常见问题。废水零排放系统干燥床板结、停运，严重制约脱硫废水处理量，影响脱硫石膏浆液氯离子指标控制。本文以废水零排放系统干燥床运行经验为基础，从干燥床设备、废水品质、运行参数方面，分析了干燥床板结的原因，提出了相应的解决措施。望对废水零排放系统干燥床运行调整及异常分析起到一定的参考作用。
关键词：脱硫装置 废水零排放系统 干燥床板结 解决措施
1.概述
该系统采用烟气余热浓缩+热风干燥废水零排放工艺，一炉一塔，主要包括烟气系统、浓缩塔系统、固液分离系统（公用）、浓缩浆液调制系统（公用）、浓缩浆液干燥系统。
在机组 BMCR 正常运行工况条件下，最大处理废水量2×5m³/h，含固量为2%的废水自脱硫塔废水旋流器溢流来，经预澄清池沉淀后固含量约为1%进入原水箱，底部污泥排至原澄清池或经真空皮带脱水机脱除。原水箱废水经浓缩塔浓缩10-15倍，氯离子浓度约15-25万mg/L，浆液固含量约15%-20%。经泵输送至调质箱利用消石灰调质絮凝使pH值达到7以上，经泵送至澄清池絮凝沉淀，上清液废水自流进入出水箱，底部污泥进板框压滤机脱除。
自锅炉来约300℃热二次热风经增压、兑冷后进入干燥床加热、流化惰性粒子，出水箱废水由泵加压，通过喷嘴均匀喷洒到惰性粒子表面进行换热干化，惰性粒子之间相互碰撞、研磨后，盐粉从惰性粒子表面脱落，被热风携带进入除尘器捕集。单台干燥床的浆液最大处理量为1t/h，通过冷风量保证干燥塔出口烟气进入布袋除尘器前的气体温度在140～160℃之间，不会对布袋除尘器造成影响。
工艺流程示意图如下:
国家能源集团乐东发电有限公司2×350MW机组脱硫废水零排放EPC工程，由北京国电龙源环保工程有限公司负责系统的整体设计、施工、调试等相关工作，由北京国电龙源环保工程有限公司乐东分公司负责运行维护。自2019年11月9日龙源环保承德分公司支援并负责乐东分公司生产管理工作以来，通过不断优化系统、调整运行方式，加强检修维护力度，取得如下效果：
（1）效果对比表1：
（2）效果对比表2：
2.干燥床板结的现象
（1）干燥床处理量降低，同等运行工况干燥床温差上升速率升高。
（2）干燥床观察窗口可见大颗粒的板结块，干燥床内运行时有撞击声。
（3）干燥床温差超20℃，干磨后无法降低干燥床温差。
3.干燥床板结的原因分析
3.1 干燥床设备的影响
（1）干燥床内部结构的影响。干燥床内部构件应简单、光滑，喷浆管及支架、喷嘴、测温探头的构件应简单、小巧，避免内部构件影响干燥床内流场的稳定性。
（2）干燥床布风板的影响。确保布风板的平整性、布风的均匀性、流量的稳定性、足够的刚性及耐磨性。布风板不平整及大面积的补焊，会造成流场不均，降低惰性粒子的流化果、研磨效果，加速惰性粒子的板结。
（3）干燥床惰性粒子的影响。干燥床惰性粒子作为干化浆液的主要媒介，其不同规格的配比直接影响流化、研磨效果，还会造成布风板风道及浆液喷嘴的堵塞。惰性粒子投加太多或不足，均会影响惰性粒子流化、研磨效果。
（4）喷嘴的影响。喷嘴的结构及形式均会影响喷浆的均匀性，喷浆不均会导致局部惰性粒子温度低、流化、研磨效果差、易板结。
3.2 干燥床废水品质的影响
（1）废水浊度的影响。废水浊度太高易堵塞干燥床喷嘴。
（2）废水氯离子含量与密度的影响。废水氯离子含量、密度高，干化速度慢。
3.3 干燥床运行参数的影响
（1）干燥床热风量的影响。干燥床热风量大，惰性粒子流化充分，研磨效果好，但超过临界点后会降低流化、研磨效果。干燥床热风量小，会降低惰性粒子流化、研磨效果。
（2）干燥床热风温度的影响。干燥床热风温度高，惰性粒子升温快、温度高，废水干化速度快，不易产生粘性结块。干燥床热风温度低，惰性粒子温度低、升温慢，废水干化速度慢，易形成粘性结块。
（3）干燥床床压的影响。运行中干燥床床压高，干燥床内积存的盐粉及惰性粒子表面干化的盐多，干化速度慢，流化、研磨效果差，易形成粘性结块及硬结块。干燥床床压低，干燥床内积存的盐粉及惰性粒子表面干化的盐少，会加快惰性粒子的磨损。
（4）干燥床温差的影响。运行中干燥床温差越低，说明惰性粒子流化效果好、受热均匀、不易板结。干燥床温差高，惰性粒子受热不均、流化效果差、易板结。
（5）干燥床喷浆量的影响。干燥床喷浆量过大，废水干化速度慢易形成粘性结块、易板结。干燥床喷浆量小，废水干化速度快，不易板结。
（6）干燥床喷浆均匀性的影响。干燥床喷嘴喷浆均匀，惰性粒子受热温度及流化效果好，反之则受热不均、流化效果差易板结。
4.解决措施
4.1 加强设备维护与管理
（1）干燥床惰性粒子的维护。惰性粒子清出干燥床后，应进行水洗、筛选、称重、测量，计算各规格惰性粒子的磨损量，并对磨损数据进行分析，根据磨损情况调整干燥床运行床压及干磨时间，调整各规格惰性粒子配比，确保惰性粒子最佳的流化、研磨效果，提高运行经济型。投加时应先投加大规格的惰性粒子，再投加小规格的惰性粒子。
（2）干燥床喷嘴的维护。将干燥床内的惰性粒子清理完毕后，应用水冲洗喷浆管检查喷嘴的堵塞情况，测量喷嘴的孔径。若喷嘴被惰性粒子堵塞必须将惰性粒子清出，如果惰性粒子进入喷浆管道，应将喷浆管道拆除进行清理，避免启动后堵塞喷嘴。喷嘴检查、清理完毕后必须开启冲洗水核查各喷嘴运行情况，正常后打开压缩空气进行吹扫、干燥。
（3）干燥床布风板的维护。清理布风板时应用高压水枪进行冲洗，板结在布风板上的结块及堵塞布风板的惰性粒子不可用机械强力清除，避免布风板变形或损坏。
4.2 加强废水品质管控
（1）加强废水浊度管理。废水原水浓缩后必须进行中和处理，确保中和pH值控制在7-8之间经充分的反应、沉淀后，出水浊度合格方可进入干燥床处理。
（2）废水氯离子含量与密度的影响。运行当中应根据干燥床喷嘴结构、运行工况，尽可能的提高废水氯离子含量，提高系统运行经济性。
4.3 加强运行管理
（1）尽可能保持更高的床温运行。运行床温越高，冷风机能耗越低，惰性粒子温度越高，干化速度越快。干燥床运行温度低，会增加冷风机能耗，惰性粒子温度越低，越易形成粘性结块，造成干燥床内板结。
（2）尽可能保持更低的床压运行。干燥床床压高，干燥床内积存大量的盐粉，盐粉吸水会形成粘性结块区域，降低流化效果，造成干燥床板结。干燥床床压过低，会导致惰性粒子的过度研磨，加快惰性粒子的磨损。
（3）尽可能保持更低的干燥床温差运行。干燥床运行温差越大，惰性粒子受热不均，易形成粘性结块，会降低流化效果，连续运行时间越长，干燥床板结风险越大。干燥床运行温差越小，惰性粒子受热、流化效果越好，干燥床板结风险越小。
（4）合理控制干燥床水洗量及时间。干燥床床压、温差越大，干燥床内部积存的盐粉越多，惰性粒子受热越不均匀，惰性粒子流化效果越差。此时进行水洗，干燥床内的盐粉、惰性粒子会快速吸水，形成粘性结块，干燥床温度快速降低，进一步降低流化效果，严重时会造成惰性粒子不流化，在短时间内造成干燥床板结。干燥床床压、温差越小，干燥床内部积存的盐粉越少，惰性粒子表面盐粉少、受热越均匀，流化效果越好。此时进行水洗，对干燥床的床温、惰性粒子流化影响越小，干燥床不易板结。干燥床床压或温差高时，应先进行干磨，待床压降低后再进行水洗，干燥床水洗时应尽可能小流量运行。
（5）及时投入压缩空气吹扫。干燥床停止进浆后，应及时投运压缩空气吹扫，不但可以提高惰性粒子的流化效果，还能避免惰性粒子、盐粉结块堵塞喷嘴。
5.案例解析1
5.1 事件经过
2020年2月5日19点59分，乐东分公司#1干燥床进行水洗时，干燥温由154℃快速下降至84℃，温差快速上升至33℃，转干磨后恢复正常。2月6日开始#1干燥床喷浆量由之前的0.3下降至0.2m³/h，无法满足运行要求，期间运行调整参数如下：
5.2 原因分析
（1）通过分析2月4日之前及2月5日运行调整方式、控制参数，未发现由于运行调整导致的异常工况。
（2）通过对2月5日19点39分至59分运行工况、数据并结合干燥床内部情况进行分析，发现2019年12月10日与2020年2月9日#1干燥床板结部位基本相同。由于布风板焊接后变形导致干燥床内惰性粒子流化效果降低，甚至在焊接部位不流化。当干燥床由喷浆转水洗时，由于干燥床内部积存的盐粉、惰性粒子表面干化的盐较多，盐粉吸水后粘性增大，导致该区域盐粉和惰性粒子粘结，形成粘性粘结区域（详见附件照片“粘结区域3”）。当干磨时由于高温烟气将粘结区域水分蒸发，便形成硬的板结块（详见附件照片“板结区域1”）。当喷浆时由于高浓度浆液喷溅在高温的硬结块表面，水分瞬间蒸发后形成高纯度的盐粉板结块（详见附件照片“板结区域2”）。
当惰性粒子和盐粉发生粘结并形成硬结块后，随着干燥床喷浆、水洗、干磨运行方式的不断循环，干燥床内部的板结块不断长大，同时堵塞布风板、喷嘴，惰性粒子的流化效果不断降低，形成恶性循环。最终在干燥床内部形成较大块的硬板结块，堵塞布风板、喷嘴，降低了系统处理量，无法满足运行要求。
（3）干燥床在长时间运行后惰性粒子磨损、变小，干化浆液的惰性粒子表面积减小，在流化过程中小颗粒的惰性粒子堵塞喷浆管喷嘴、布风板，造成干燥床内部喷浆不均，单位面积上惰性粒子的处理量增大，该区域温度降低，干燥床内温差增大，惰性粒子及盐粉形成粘性结块的因素增大，导致惰性粒子流化不均，为控制干燥床温差只能减小喷浆量运行。（详见附件照片喷浆管堵塞情况分布）
（4）当干燥床温差超过10℃，干燥床运行模式由喷浆转干磨后，由于停止了喷浆，惰性粒子上的盐粉逐渐干化、研磨脱落，惰性粒子受热均匀，因而干燥床内温差降低。但由于板结的区域不流化，干磨时并不能减小干燥床板结面积，且由于板结块较硬，短时间的干磨并不能起到作用。
（5）附件1：#1干燥床板结对比照片。
通过以上分析，#1干燥床布风板焊接、不平整，干燥床床压高时进行水洗，以及惰性粒子磨损变小后堵塞布风板、喷嘴，是造成干燥床板结的主要原因。
5.3 采取的措施
（1）控制干燥床床压在4.5-7.5kpa运行，避免床压太高，增大形成粘性结块的因素，同时减少干磨时间，降低惰性粒子的磨损速度。
（2）干燥床运行温差控制在10℃以内，兼顾干燥床处理量与干磨时间，提高干燥床运行经济性。
（3）对喷浆、水洗、干磨运行程序进行调整。床压达到运行上限，干磨1小时后进行水洗，水洗时间由之前的20分钟调整至5分钟，防止干燥床内形成粘性结块，进而造成干燥床板结。
（4）干燥床停止喷浆或水洗时，及时投运压缩空气吹扫，避免小颗粒的惰性粒子、小结块堵塞布风板及喷嘴。
（5）更换布风板，确保布风板的平整性及布风板通道的均匀性，确保干燥床内的流场特性。（由于工作量较大，为不影响废水排放，待机组检修时更换。）
（6）采购的惰性粒子到货后更换新的惰性粒子。
（7）附件1干燥床板结内部照片。
附件1：#1干燥床板结对比照片。
1、第1组：2019年12月10日与2020年02月09日#1干燥床板结对比照片。通过对比发现#1干燥床2次板结位置基本相同。
2、第2组：2020年02月09日#1干燥床板结清理后布风板堵塞情况对比照片。
3、第3组：2020年02月09日#1干燥床板结清理后布风板焊接及喷嘴堵塞疏通后分布情况。
4、第4组：2020年02月09日#1干燥床惰性粒子与盐粉混合结块与纯盐粉结块照片。
5、第5组：2020年02月09日#1干燥床内盐粉吸水后形成的粘性结块。
6.案例解析2
6.1 事件经过
2020年2月15日乐东分公司#2干燥床连续运行54天后，处理量逐渐由0.55m³/h下降至0.17m³/h，由于无法满足运行要求，停运检修，期间运行控制参数如下：
6.2 原因分析
（1）通过分析运行调整方式、控制参数，未发现由于运行调整导致的异常工况。
（2）通过对#2干燥床运行工况、数据并结合干燥床内部情况，及#1干燥床板结情况进行分析，发现2019年11月28日与2020年2月15日#2干燥床板结部位相同，分别位于1号、3号温度测点探头处。
干燥床惰性粒子清理完毕后发现，布风板未发生板结及大面积堵塞，板结部位集中在1号、3号温度测点探头与喷浆管、塔壁形成的三角区域处，#1干燥床同样存在此部位板结的问题。由于该区域内设备构件多，惰性粒子流化效果差，干燥床在喷浆、水洗、干磨运行过程中形成粘性结块，进一步降低惰性粒子流化、研磨效果，并随着运行时间的增长，逐渐形成大的结块。
#2干燥床除1号、3号温度测点探头外，惰性粒子无板结，且板结块为白色。说明未发生由于废水品质管控及运行调整方式导致的干燥床板结，干燥床温差大主要是由于1号温度测点探头被结块包裹、导热性能降低导致。
（3）干燥床在长时间运行后惰性粒子磨损、变小，在流化过程中小颗粒的惰性粒子堵塞喷浆管喷嘴、布风板，造成干燥床内部喷浆不均，单位面积上惰性粒子的处理量增大，该区域温度降低，干燥床内温差增大，惰性粒子流化、研磨效果降低，盐粉形成粘性结块的因素增大，导致惰性粒子流化不均，为控制干燥床温差只能减小喷浆量，造成干燥床处理量降低。
（4）附件2：#2干燥床板结对比照片。
通过以上分析，#2干燥床1号、3号温度测点探头与喷浆管、塔壁形成的三角区域处，惰性粒子流化、研磨效果差，以及惰性粒子磨损变小后堵塞喷嘴，是造成干燥床板结、处理量降低的主要原因。
6.3 采取措施
（1）控制干燥床床压在4.5-7.5kpa运行，避免床压太高，增大形成粘性结块的因素，同时减少干磨时间，降低惰性粒子的磨损速度。
（2）干燥床运行温差控制在8℃以内，兼顾干燥床处理量与干磨时间，提高干燥床运行经济性，并与上次运行时间对比，探索干燥床运行温差对板结的影响。
（3）对喷浆、水洗、干磨运行程序进行调整。床压达到运行上限，干磨1小时后进行水洗，水洗时间由之前的20分钟调整至5分钟，防止干燥床内形成粘性结块，进而造成干燥床板结。
（4）干燥床停止喷浆或水洗时，及时投运压缩空气吹扫，避免小颗粒的惰性粒子堵塞布风板及喷嘴。
（5）拆除干燥床1号、3号温度测点探头，保留2号、4号温度测点探头运行，同时将4号温度测点探头改为远传测点（1号、2号温度测点探头为远传表计，3号、4号温度测点探头为就地表计），避免降低温度测点探头区域流化、研磨效果。运行中做好数据记录及对比分析，积累运行经验，提高运行水平。
（6）采购的惰性粒子到货后更换新的惰性粒子。
（7）附件2干燥床板结内部照片。
附件2：#2干燥床板结对比照片。
1、第1组：2019年11月28日与2020年02月15日#2干燥床板结对比照片。通过对比发现#2干燥床2次板结位置相同。
2、第2组：2020年02月15日#2干燥床清理后板结情况对比照片.
3、第3组：2020年02月15日#2干燥床板结清理后喷嘴堵塞分布情况及温度测点探头.
4、第4组：2020年02月15日#2干燥床温度测点探头拆除后对比照片。
7.废水零排放系统存在的主要问题、采取措施及效果
7.1 存在的主要问题
（1）废水旋流器沉沙嘴磨损，废水旋流器溢流固含量超设计值，废水预澄清池沉淀效果差，原水箱固含量偏高。
（2）预澄清池污泥通过皮带机脱除时，造成石膏含水率超标，影响石膏销售。预澄清池污泥输送至原澄清池，污泥及废水原水与浓缩后的废水混合，稀释了浓缩处理后的废水，降低了出水箱氯离子浓度。
（3）出水箱废水品质差、浊度高，频繁堵塞干燥床喷浆管。
（4）未定期对废水零排放系统开展化验监督。
（5）干燥床布风板不平整，多次焊接后布风不均。
（6）温度测点探头与喷浆管及塔壁区域设备布置紧凑，降低了惰性粒子流化、研磨效果。
（7）惰性粒子磨损变小后堵塞喷嘴。
7.2 采取的主要措施
（1）对废水零排放系统定期开展化验监督，对关键设备进行定期检测维护，采购废水旋流器沉沙嘴到货后及时更换，不断积累运行经验。
（2）利旧原助凝剂加药系统，将助凝剂投加至预澄清池，提高沉淀效果，降低原水箱固含量，提高浓缩塔浓缩倍率。
（3）加装预澄清池污泥泵至板框压滤机管道后，将预澄清池污泥直接脱除。增加压滤水至原水箱管道，根据运行工况滤液水通过压滤水地坑泵输送至废水原水箱、预澄清池及澄清池。
（4）拆除、调整干燥床温度测点及位置，优化干燥惰性粒子流化效果。
（5）加强日常巡查，提高出水箱品质管控，原澄清池出水时去现场检查确认。
（6）连续监测废水零排放系统运行指标，积累监督数据并制定废水零排放系统化验监测项目及周期。
（7）根据运行经验，结合现场实际开展运行分析，编制下发废水零排放系统运行调整措施共5版。干燥床床压由5.5-9.5kpa调整至4.5-7.5kpa，干燥床温差由20℃-15℃调整到10℃-8℃，运行控制步序由“喷浆-水洗-干磨”调整为“喷浆-干磨-水洗-干磨”，水洗时间由20分钟调整为5分钟，且要求水量不超过0.3m³/h。
（8）采购新的惰性粒子，到货后更换。
7.3 取得的效果
通过不断优化系统、运行调整方式，加强检修维护力度，取得如下效果：
（1）效果对比表1：
（2）效果对比表2：
7.4 探索的方向
（1）简化干燥床内部设备空间布局，避免由于干燥床内部设备布局影响惰性粒子流化、研磨效果。
（2）提升布风板布风的均匀性，优化干燥床内流场。
（3）优化干燥床喷嘴、惰性粒子的配比，避免由于惰性粒子堵塞喷嘴。
（4）优化干燥床喷浆方式，利用压缩空气将废水浆液雾化后均布喷洒到干燥床惰性粒子上，提高布浆均匀性及干化速度。
