浅析真空脱水皮带机真空损失的可能性.docx
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浅析真空脱水皮带机真空损失的可能性
浅析石灰石-石膏湿法脱硫真空脱水皮带机真空损失的可能性
摘要：
脱硫系统真空脱水皮带机运行中发现气水分离器真空低，石膏脱水困难，水份大，品质不合格。
通过对设备原理、系统构造以及现场异常现象的对比分析，同时给检修部门提供有价值的信息，检修人员及时组织解体检查，发现了症结，解决了问题。
现将检查处理和分析加以归纳，供大家参考。
关键词：
脱硫皮带脱水机真空检查
1．前言
石灰石-石膏湿法脱硫工艺是锅炉引风机排出的含SO2的烟气（原烟气）由增压风机导入脱硫系统，通过GGH（气-气加热器）进行热交换降温后烟气进入吸收塔。
在吸收塔内，原烟气自下而上通过塔身，与喷淋系统喷出的雾状石灰石浆液（脱硫吸收剂）逆流混合，洗涤烟气，吸收中的SO2，脱硫后的净烟气经喷淋系统上部的除雾器除去烟气所携带雾滴后排出吸收塔进入GGH，经GGH换热升温后经烟囱排出。
（见图1）
吸收SO2的浆液落入吸收塔底部反应槽，通过脱硫循环泵与补充的石灰石浆液再次从吸收塔上部喷淋系统喷出，洗涤烟气中的SO2。
混合浆液在反应槽内由外置的氧化风机供给空气使CaSO3氧化成CaSO4饱和结晶成石膏（CaSO4·2H2O）。
吸收塔内固含量为12%石膏浆液通过石膏排出泵打出，经一、二级脱水，形成含水<10%的石膏外运再利用。
2．石膏真空脱水（二级脱水）工作原理
从吸收塔排出的石膏浆液要经过去除水分才能达到商业利用价值，所以，必须设置石膏脱水系统。
它由初级旋流器浓缩脱水（一级脱水）和真空皮带脱水（二级脱水）两级组成。
石膏浆液排出泵将吸收塔内浓度约为12%石膏浆液送至高效旋流分离器，浓缩至浓度约50%的石膏浆液，再经过真空皮带脱水机进一步脱水，形成含水10%的二水石膏，用汽车运至加工或直接销售。
2．1．真空脱水皮带机的工作原理及工艺流程
真空皮带机脱水是石膏脱水的第二阶段。
如图2-1、图2-2所示，环形胶带由电机经减速拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上，在有真空的情况下与胶带同步运行。
胶带与真空盒滑动接触（真空盒与胶带间有环形磨擦带并通入工艺水形成密封），真空盒借助柔性真空密封软管与滤液汇流管连接，汇流管与气水分离器、真空泵真空系统接通时，在胶带上形成真空抽滤区。
固含量为40~60%石膏浆液借助给料和布料器均匀分布在真空皮带机外圈的滤布上，在真空的作用下，一定量的空气和滤液穿过滤布经胶带上的横向沟槽汇总并由胶带中央纵向的排液孔进入真空盒，固体颗粒被滤布截留而形式滤饼；进入真空系统部分空气和滤液到气水分离器，这台分离器使滤液和带入的空气分离，分离出的滤液借助重力通过管道流入过滤水地坑，而滤出空气则通过真空泵排至大气。
由此，排出的气也会将水环式真空泵的水带出，所以真空泵出口设有集水消音装置，汇集的水被送至滤布冲洗水箱。
随着橡胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区；最后滤布与胶带分开，在卸滤饼辊处将滤饼卸出；卸除滤饼的滤带和滤布经清洗喷嘴区清洗后获得再生；再经过一组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区。
2．2．水环式真空泵工作原理
图3是真空泵工作原理图，叶轮偏心地装在接近圆形的泵体内，当叶轮按图示箭头方向旋转时，因离心力作用，注入泵体内的液体形成旋转的液环。
液环的内表面与叶轮轮毂之间形成一个月牙空间，当叶轮由A点转到B点时，两相邻叶片之间所包围的容腔逐渐增大，气体由外界吸入。
当叶轮由C点转到A点时，相应的容腔由大变小，使原先吸入的气体受到压缩，当压力达到或略大于大气压时，气体被排出。
图3
由于水环式真空泵是利用水作为工质进行工作的，所以泵体内的水温决定了各小室内空间在旋转过程中所能达到的真空。
其最高真空是由水的汽化压力所决定的，而水的汽化压力就是当时水温下的饱和蒸汽压力。
由于在工作过程中，做功产生热量，会使工作水环发热，同时一部分水和气体一起被排走，因此，必须不断地给泵供水，以冷却和补充泵内消耗的水，满足泵的工作要求。
资料说明水环真空泵，在水温为15℃，气温20℃的情况下，泵的极限吸入压力可达33mbar（约3.3kPa绝压，换算成表压为-96.7kPa），但我厂所使用的真空泵不带汽蚀保护装置或大气喷射器，泵的长期工作压力一般不要小于80mbar（约8kPa绝压，即表压为-92kPa），否则会产生汽蚀。
如果工作水温更高，允许的最低吸入绝对压力相应会高些。
3．真空脱水皮带机真空损失检查和处理实例
一期工程有两台机组，烟气脱硫处理装置，包括两个吸收塔系统、烟气系统、石膏脱水系统分别对应各炉运行，石灰石制浆系统、工艺水系统公用。
为了提高脱硫系统运行的可靠性，石膏脱水系统经改造后可交叉联合使用，真空皮带脱水系统一般情况下对应使用。
正常运行时系统主要参数值见表1：
表1
序
参数名称
单位
数值
工作状态
比较
1
真空泵电流
A
140
下浆前
—
2
真空泵电流
A
150
下浆后
—
3
气水分离器真空（表压）
kPa
-10~-15
下浆前
—
4
气水分离器真空（表压）
kPa
-40~-50
下浆后
—
5
旋流站压力
MPa
0.10~0.12
—
6
旋流子工作个数
个
5~6
—
7
石膏滤饼厚度
mm
30左右
—
某次机组（包括脱硫系统）大修投运后不久发生真空脱水系统的气水分离器真空下跌，造成石膏脱水很大困难，排出的石膏如稀泥状。
这时真空脱水系统主要参数值见表2：
表2
序
参数名称
单位
数值
工作状态
与表1比较
1
真空泵电流
A
163
下浆前
↑
2
真空泵电流
A
165
下浆后
↑
3
气水分离器真空（表压）
kPa
>-10
下浆前
↑
4
气水分离器真空（表压）
kPa
-20~-30
下浆后
↑
5
旋流站压力
MPa
0.10~0.12
—
6
旋流子工作个数
个
3~4
↓
7
石膏滤饼厚度
mm
15~20
↓
经表1、表2比较、运行调查和现场发现显性的问题有：
（1）真空脱水皮带机下浆前电流增大23A，下浆后真空泵电流增大15A；
（2）真空泵电流在皮带机下浆前后变化不大，只有2~3A（正常情况要10A左右）；
（3）真空脱水系统下浆后气水分离器真空（表压）上升了20~30kPa，下浆前也略有上升；
（4）真空泵进口侧泵壳有结露现象；
（5）石膏含水率严重超标。
这一异常问题一时间始终解决不了，直接影响脱硫系统的运行，因此，各部门组织技术分析、讨论，现场实地察看，集思广益，先后实施试探性的检查处理工作：
（1）皮带机密封盒的重新就位安装，并检查磨擦带和滑动块的磨损情况；
（2）真空密封软管接头进一步扎紧，包括检查真空状态下管道法兰是否泄漏；
（3）真空皮带机密封、润滑水量的调整试验，从最小流量到最大流量；
（4）
真空泵进口部分的管道拆下检查，是否堵塞或不畅；
（5）真空泵解体检查；
（6）真空皮带机排液槽孔检查，发现乙皮带机排液孔打在每个排液槽内，与甲皮带机打在两排液槽之间的隔离埂上不同（如图4），认为可能孔多效果不好，就采取隔孔封堵；
（7）
G
真空泵
图5
真空泵的工作补水、轴封水和自动排水的检查，怀疑工作补水系统的排水电磁阀（感知和控制泵的启动液位）失灵（常开），补水会短路直接排掉，泵内缺水或汽化无法正常工作，就将电磁阀拆掉封堵；（见图5）
（8）气水分离器排水管的水封是否破坏；（见图2-2标注处）
（9）检查真空泵出口集水器至滤布水箱的排水情况。
经以上等等这些检查和处理工作都没有发现问题，状况已然如故。
在6月23日，运行部门人员将该气水分离器至真空泵进口管道内的气体湍流声较另台脱水系统大很多这一情况汇报给检修部门领导。
检修领导十分重视，经分析决定再次拆管检查，发现气水分离器上部有一弯管的衬胶脱落，造成气水分离器真空不够，真空泵进口真空增大。
而后检修人员更换了衬胶脱落的弯管，再启动乙真空皮带脱水系统运行，一切正常，各项参数见表3。
表3
序
参数名称
单位
数值
工作状态
与表1/2比较
1
真空泵电流
A
140
下浆前
—/↓
2
真空泵电流
A
156
下浆时
↑/↓
3
气水分离器真空（表压）
kPa
-10~-15
下浆前
—/↓
4
气水分离器真空（表压）
kPa
-70
下浆时
↓/↓
5
旋流站压力
MPa
0.10~0.12
—/—
6
旋流子工作个数
个
5~6
—/↑
7
石膏滤饼厚度
mm
45
↑/↑
经表3与表1、表2分别比较，发现系统运行基本恢复到原来的工作状态，就是气水分离器的真空（表压）下降了20~25kPa，真空泵电流也随着增大了6A，石膏滤饼厚度增加了，说明石膏脱水能力也提高了。
事已至此，这就不难解释真空泵进口侧泵壳结露现象了——真空泵进口真空变大（绝对压力降低，注：
进口没有真空表，无法知道绝对压力值，估计是比较小），那么相对应的饱和温度也降低，而工作介质（水）温度大于该处的饱和温度（当时水温估计25~28℃），产生汽化吸收热量。
4．真空脱水皮带机真空损失的可能性分析
通过对石膏真空脱水系统和设备的了解，和真空脱水皮带机真空损失检查和处理的实例。
我认为在我们运行工作中可以按设备划分，从真空皮带机、真空泵和管路系统这三方面来分析，查找原因。
4．1．真空皮带机可能造成的真空损失
（1）如图2-1，若石膏浆液下浆布料不均，滤饼薄或没有布到的地方过滤阻力小，造成空气漏入。
（2）图6所示为皮带机真空盒和滑动台板横向断面局部图。
如果由于皮带跑偏，真空盒纵向吸入槽与滤带纵向排液孔不对正时，虽然真空系统真空增大，但对于石膏滤饼来说是真空损失。
（3）环形磨擦带⑤的磨损、断裂或扭曲；滑动块①磨损没有及时更换，使磨擦带、滑动块、皮带三者之间间隙不谐调，漏入空气，真空损失。
（见图6、7）
（4）密封水的大小都会造成真空损失。
密封水过大使水流量较多地进入真空盒，真空盒内真空下降（吸入较多的水类似漏入空气一样）；密封水过小也起不到密封作用，空气吸入。
（5）真空盒检修后升降位置安装不到位，没有紧贴皮带，造成空气漏入。
（6）橡胶皮带裙边与滤布边缘部分结合不平服，或者滤布跑偏，空气从排液槽的端头漏入。
（7）运行中滤布破损，破损处吸入空气。
（9）滤布冲洗水不足，冲洗不干净，滤布阻塞，同样对于石膏滤饼来说真空降低了。
（10）皮带冲洗水不足，冲洗不干净，有石膏残留物粘在皮带上造成跑偏，皮带排液孔与真空盒不对正，这是间接原因。
4．2．水环式真空泵可能带来的真空损失
（1）水环补供水量不足或水温过高。
（2）介质有腐蚀或带入物料磨蚀，使内部机件间隙加大。
（3）填料密封过松、或轴封水失去，漏入空气。
（4）泵内部结垢或生锈严重，泵效率下降。
（5）修配后轴向间隙不符合要求。
（6）若带转动，皮带打滑、泵转速下降。
（7）电机电源部分出现问题，电机转速下降。
（8）泵进口滤网堵塞（注：
新安装后要装滤网运行一段时间），进口真空过大，对于系统真空下降。
（9）水环补供水量过大，或者自动排水阀失灵，造成水环不能正常工作。
（10）真空泵出口集水器排水不畅，影响泵内水环正常工作。
4．3．脱水真空系统管路可能造成的真空损失
（1）皮带机真空盒与滤液分管、滤液分管与汇流管连接不严密。
（2）管路法兰连接不严密或垫片老化、腐蚀。
（3）真空泵进口管内的衬胶脱落，阻塞进口，系统真空降低，不能正常脱石膏。
（4）真空泵出口管阻塞，排气不畅。
（5）过滤水地坑泵低水位停保护失灵，使地坑水位过低，气水分离下水管管口露出水面，大量空气进入气水分离器。
这一点非常容易忽视，如图2-2标示。
4．4．运行人员操作不当引起脱水系统真空损失。
5．真空损失带来的问题
5．1．在真空皮带过滤机工作过程中，由于真空值达不到规定要求，石膏浆液通过皮带的抽滤区的范围时不能充分完成将滤液抽掉，造成石膏含水率超标（排除石膏浆液品质问题），成为不合格产品，直接造成经济损失。
真空过低，排出的石膏为稀泥状，给储存和运输带来较大的麻烦，并造成环境污染。
5．2．石膏脱水系统真空达不到要求，石膏脱水出力就不够，长期不解决，吸收塔内石膏浆液饱和度超标，直接影响脱硫效率，还会引起结垢。
我厂采取对锅炉渣沟排放，给锅炉排渣系统造成危害，一是，排入炉渣脱水仓造成析水元件结垢、堵塞；二是，排入沉渣也，石膏细粒沉入底部，抓斗沉不下去难以清理，造成底部淤结，渣池有效容积减少。
5．3．石膏浆液中含有没有完全反应掉的石灰石成分，直接排掉，吸收剂利用率降低，经济性差。
5．4．石膏脱水系统真空不够，脱水出力下降，机组高负荷时不能满足石膏排放，低负荷时该系统设备（皮带机、真空泵）停不下来，一直出石膏，能耗增加。
5．5．由于真空泵进口滤网堵塞或进口管衬胶脱落，造成泵进口真空过高，产生汽蚀，损坏设备。
同时真空过高，真空泵电流也大，厂用电增加。
6．针对真空损失的主要原因采取相应对策
序
主要原因
采取对策
1.
石膏下浆布料不均或滤饼太薄
在布料器内加装浆液导流片；调整皮带机速度。
2.
皮带跑偏
皮带运行700小时左右，检修人员检查一次设备情况，调整合适的皮带张紧力，利用皮带从动辊对滑道进行调整，使排液孔与真空盒对正。
3.
磨擦带和滑块磨损
每3个月定期检查，磨擦带的加强纤维受到磨损、接头分层等要更换。
两根磨擦带必须成对进行更换；滑动块深度不得小于3mm，否则要更换滑块（如图五）。
4.
真空盒润滑密封水大小
加强运行监视，确保密封水压≮0.2MPa，流量2~2.5m3/h.
5.
真空盒检修后安装不到位
提高检修工艺水平，按质量标准检修。
6.
皮带裙边与滤布边缘结合不平服
联系更换处理，或者有杂物垫住时，将其清理干净。
7.
滤布起皱、撕坏、堵塞
保证纠偏装置的可靠性，控制气源压力0.4~0.5MPa，流量0.085~0.14m3/h，纠偏传感触杆偏角在16º内必须动作。
滤布要保持合适的张紧度，压辊工作正常；保障冲洗水压≮0.5MPa，流量≮3.25m3/h.
8.
皮带冲洗水量不足存在残留物
检查皮带、皮带轮和真空盒之间残留物，残留物可能是磨擦物或石膏。
较多时要采用软管手动冲洗，要尽快找出残留物产生的原因。
是否滤布有洞或撕坏？
是否冲洗水不够？
皮带冲洗水压≮0.5MPa，流量≮2.25m3/h.
9.
真空泵水环补供水量
调整进口供水阀，确保供水量4.2~6.5m3/h，自动排水阀工作正常，使泵内水环正常工作。
10.
真空泵工作介质有腐蚀或带入物料磨蚀
净化介质，使用软水；泵新安装时进口安装滤网，防止固体物吸入泵内。
11.
轴封填料过松、或轴封水失去
稍拧紧填料压盖；轴封水开启，格兰处有水滴出即可。
12.
泵内部结垢或生锈
真空泵工作水应使用软化水，若不能满足，要定期清除水垢。
如停泵后，叶轮因水垢卡死，应充以10%草酸浸泡30分钟，或用6%的盐酸快速冲洗，然后用清水冲洗干净。
泵停用后及时放尽存水并用清水冲洗干净，可防止生锈。
13.
修配后轴向间隙不符合要求
检修人员按使用手册的规定调整间隙。
14.
真空泵进出口管道堵塞不畅
运行加强分析，及早发现问题联系检修处理。
15.
带转动时皮带打滑
调整电机与泵皮带轮的距离或更换皮带。
16.
电机转速下降
联系电工处理电源部分，或更换电机。
17.
软管连接、法兰连接不严密
定期检查，如有“嘶嘶”声发出说明漏气，检查软管连接扎箍是否锈蚀、松脱，法兰垫片是否老化、腐蚀等。
18.
进口管内的衬胶脱落
运行检查要仔细，加强表计分析，若管内有较响的空气湍流声，气水分离器真空下降，而泵进口真空增大，及时发现问题联系检修处理。
建议泵进口处加装真空表，可及时显现故障原因。
19.
气水分离下水管管口露出水面
监视和控制过滤水地坑水位，确保过滤水地坑泵低水位停保护正常。
使气水分离器管口埋在水里，但又不能太深，堵住排水，造成高水位跳真空泵。
20.
运行人员操作不当
加强人员业务培训，提高操作技能，增强人员责任心。
7．结束语
电站锅炉烟气脱硫工程技术在我国是近几年发展起来的，对我厂来说，从专业技术管理人员到运行值班人员，虽然通过几台脱硫装置的安装、调试和几年的运行，了解了相关知识，掌握了脱硫装置运行操作技能，结累了一点经验，但是，待探索和发现的问题还很多。
因此，我们要从贯彻实践科学发展观，落实国家“十一五”规划纲要的政治高度来认识，立足本职，刻苦钻研业务技术，维护好我厂脱硫装置的运行，为企业的可持续发展和树立国有大型企业的形象作出自己应有的贡献。
8．参考文献
《电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制》阎维平刘忠王春波纪立国
《石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术》武文江
《水环真空泵及机组安装使用说明书》广东省佛山水泵厂有限公司
《DU系列橡胶带式真空过滤机使用说明书》核工业华东烟台机械厂
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