濕法脫硫石膏脫水效率影響因素及處理方法的探討

郝春燕

(神華包頭煤化工有限責任公司,內蒙古包頭 014010)

濕法脫硫石膏脫水效率影響因素及處理方法的探討

郝春燕

(神華包頭煤化工有限責任公司,內蒙古包頭 014010)

本文闡述了某電廠石灰石-濕法脫硫技術中石膏脫水的工藝原理及工藝流程,并總結、分析了石膏脫水系統的影響因素及處理方法,對電廠脫水系統的運行有一定借鑒作用。

石膏脫水 影響因素 處理方法

某電廠煙氣脫硫裝置按照4*480t/h燃煤鍋爐設計。每兩臺鍋爐安裝一套石灰石-石膏濕法脫硫裝置，煙氣脫硫裝置采用無GGH的典型石灰石-濕法煙氣脫硫技術，全煙氣脫硫。兩爐配置一個吸收塔，每套裝置煙氣處理能力為1188709Nm3/h，脫硫效率大于95%，設置100%的煙氣旁路，脫硫吸收劑為合格的石灰石粉，SO2排放濃度小于124mg/Nm3，脫硫副產品為石膏，脫水后含濕量不大于10%。本文就該廠石灰石-石膏濕法脫硫技術的工藝原理、石膏脫水效率低的影響因素及處理方法進行了簡要探討。

1 石灰石-石膏濕法脫硫技術簡介

1.1 工藝原理

合格的石灰石粉配制成濃度25%左右石灰石漿液進入吸收塔，與石膏混合形成石灰石-石膏漿液，石灰石-石膏稀漿從吸收塔沉淀槽中由循環泵泵入安裝在吸收塔頂部的噴嘴集管中，經噴嘴霧化噴出，與逆流而上的煙氣接觸，煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質中和，從而使煙氣中的硫脫出，石灰石中的碳酸鈣與SO2和氧發生反應，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀槽從溶液中析出，石膏稀漿液由吸收塔沉淀槽中抽出，經濃縮、脫水和洗滌后，先存儲到儲倉后再適時運出。

1.2 吸收塔內的主要化學反應

在脫硫吸收塔中主要有如下反應：石灰石的溶解過程：

SO2的吸收過程：

反應產物的氧化：

結晶生成石膏：

2 石膏脫水系統

表1

2.1 石膏脫水系統的工藝原理

在吸收塔內，漿液循環泵排出的漿液與自下而上的煙氣逆流接觸，生成半水亞硫酸鈣并以小顆粒狀轉移到漿液中，經氧化風機鼓入空氣強制氧化后，生成二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)結晶。最終，由石膏排出泵排出吸收塔底部漿液，送至石膏旋流器，進行一級脫水，稀的漿液溢流進入回收水池，濃的漿液送至真空皮帶脫水機進行石膏脫水，脫水后的石膏落至石膏倉，由汽車定期外運。從工藝流程和吸收塔內化學反應原理可以看出，作為吸收劑的石灰石的品質和吸收塔內的反應決定了石膏的品質。吸收塔內的CaSO3的充分氧化及CaSO4·2H2O晶體的充分長大為下一步的脫水工藝打下良好基礎。石膏主要性能指標如表1。

因此，石膏脫水系統的主要目的，一是脫除石膏結晶內游離的水分，二是洗滌石膏內氯根，使之達到性能標準。

2.2 石膏脫水系統的組成

石膏脫水分為兩級處理，一級處理是指利用水力旋流器進行初級脫水，二級處理是指利用真空皮帶脫水機進行二級脫水。石膏脫水系統的主要設備包括：石膏排出泵、水力石膏旋流器、真空脫水皮帶機、真空泵等。

3 影響石膏脫水的主要因素及處理方法

隨著脫硫系統的不斷運行，石膏脫水系統出現一系列問題，例如漿液脫不出石膏、石膏含水率較高、石膏表層粘稠有雜質等，分析其原因主要一下幾方面。

3.1 吸收塔入口煙氣含塵量的影響

吸收塔入口煙氣含塵量增加，將導致漿液中的粉塵含量增加，由于粉塵中的氟化物和鋁化物較多，容易在高PH值下形成氟鋁絡合物，其表面積比碳酸鈣表面積更小，極易附著在碳酸鈣表面，對其形成包裹，阻止碳酸鈣的溶解，不但降低了脫硫效率，而且使漿液中的石膏降低，不利于排出石膏的脫水。

3.2 吸收塔溢流的影響

脫硫裝置運行時間較長后可能出現吸收塔溢流口冒泡現象，這也是石膏脫水效率降低的一個原因。吸收塔起泡嚴重時，石膏排出泵入口漿液泡沫增加，泵出口壓力降低或壓力不穩，無法正常控制石膏流量，石膏旋流器進入漿液流量不穩定，最終導致漿液密度逐漸上升，吸收塔液位難以控制。

3.3 漿液PH值的影響

漿液的PH值對石膏結晶的影響是簡接的，但也是決定性因素之一。根據吸收塔內的反應原理，可以得出高PH值的控制有助于SO2的溶解，低PH值的控制有助于石灰石的溶解，所以PH值過高過低都不利于石膏的形成，過高的PH值使大量的石灰石混入石膏，過高的PH值無則可能導致亞硫酸鹽混入石膏，由于兩者的粒徑均比硫酸鈣晶體小，不但降低石膏純度，而且造成石膏脫水困難。

3.4 漿液密度的影響

液中石膏含量低，碳酸鈣含量相對較大;密度過高，則表明漿液中石膏過量，過量的硫酸鈣漿液密度反映了吸收塔中漿液的飽和情況，密度過低，表明漿抑制SO2的吸收，從而PH值增加不利于碳酸鈣的溶解，所以漿液密度過高或者過低都將導致石膏中的碳酸鈣含量增加，降低石膏品質，且因碳酸鈣粒徑小，造成石膏脫水困難。

3.5 氧化空氣量的影響

石灰石-濕法脫硫工藝中，氧化空氣經過氧化風機進入吸收塔，主要將HSO3-強制氧化為SO42-，充足的氧化空氣將保證HSO3-能得到充分氧化，與Ca2+反應生成CaSO4·2H2O。因此，保證足夠的氧化空氣量是確保吸收塔內漿液結晶的重要原因，進而是確保脫水效率的重要因素。

3.6 運行設備的影響

(1)石膏旋流器的影響;石膏旋流器主要是靠離心力的作用實現漿液的濃縮和分級，完成一級脫水。吸收塔漿液切向進入石膏旋流器，在離心力的作用下，進行濃縮及顆粒分級，稀的溢流返回吸收塔，濃縮的底流送往真空脫水皮帶機進行二級真空皮帶機脫水。其影響分離效果的因素主要有投運的旋流子個數和旋流器入口的壓力。旋流子投運個數多，吸收塔出石膏快，反之較少;旋流器入口壓力高，則分離效果明顯。(2)脫水皮帶機的影響;真空皮帶脫水機的工作原理是通過真空抽吸漿液達到脫水的目的。漿液被送入真空皮帶脫水機的濾布上，濾布是通過一條重型橡膠皮帶傳送的，此橡膠皮帶上橫向開有凹槽且中間開有通孔以使液體能夠吸入真空箱。濾液和空氣同時被抽送到真空總管，真空總管中的濾液和空氣進入氣液分離器進行氣水分離，氣液分離器頂部出口與真空泵相連，氣體被真空泵抽走。分離后的濾液由氣液分離器底部出口進入濾液接收水槽。漿液經真空抽吸經過過濾部、清洗部和脫水部形成合格的濾餅，在卸料區經卸料斗落入石膏倉。

4 提高脫水效率的處理方法

(1)確保脫硫劑石灰石粉的質量，對于外購石灰石粉，每車供貨都要進行嚴格化驗，要求石灰石顆粒90%通過250目篩，保證其純度大于90%。確保入口煙氣粉塵含量控制在標準狀況200mg/Nm3以內，防止高粉塵濃度的煙氣進入吸收塔，污染漿液。針對該項措施，可以對原有的電除塵器進行改造，引進電袋除塵器，更好的提高除塵效率。(2)正常運行時，確保廢水系統投運，及時控制氯根和重金屬離子的含量，保證漿液品質。如果吸收塔出現溢流或者冒泡現象，在吸收塔區地坑內加入適當的消泡劑。(3)調整運行方式，確保吸收塔運行參數控制在最佳范圍，如吸收塔液位控制在7.1-7.3m，PH值控制在5.1-5.3，漿液密度控制在1120-1150mg/m3。(4)提高吸收塔內漿液氧化程度。正常運行時，密切關注氧化風機電流和出口壓力，電流升高，可能是氧化風管結垢嚴重，在吸收塔檢修的過程中要對氧化風管進行清垢處理。出口壓力低，可能是入口堵塞、管道存在漏氣現象或者風機內部間隙太大，及時查找原因，進行處理。(5)對旋流器進行了沉降試驗，確保其他參數一定，詳細記錄了各種壓力狀態下真空皮帶脫水機的真空度、濾餅厚度以及石膏品質，最終確定了旋流器出口壓力的最佳運行值為0.15MPa。同時，加強對石膏旋流器的應定期清理工作，保證漿液在旋流器中的分離效果。加強日常運行中對底流口液體流出的狀態的檢查，當沉砂嘴噴出的為霧狀時效果為最佳，接近直流時效果已經變差，此時可以考慮更換沉砂嘴。(6)一般真空度偏低主要由濾布破損、皮帶機運行軌跡不平、真空泵本體故障等原因造成的。而真空度突然變高，則可能是濾布堵塞、濾布沖洗水水量不足等。保證真空皮帶機在最佳工作狀態運行，主要控制真空度在(-50Kpa—-60Kpa)，濾餅厚度在(25-30mm)。

5 結語

石灰石-濕法脫硫技術中，影響石膏脫水系統效率的因素很多，且相互聯系，是一個復雜的過程。日常工作中，針對上述因素，依次做好相關檢查，并及時調整相應環節，才能保證石膏正常脫水且品質達標。

[1]孫克勤.電廠煙氣脫硫設備及運行.北京：中國電力出版社.

[2]張軍梅,李臨臨.濕法脫硫石膏脫水系統設備配置及優化[J].電力環境保護,2009,25(3)：11-14.

郝春燕(1986—),女,內蒙古杭錦后旗人,本科,助理工程師,主要從事火電廠脫硫方面的運行操作。