影響石膏脫水困難的分析及處理

付寶慧

（中國石油化工股份有限公司天津分公司熱電部，天津300271）

1 石灰石- 石膏濕法脫硫工藝原理

以密度在1200kg/m3左右的石灰石漿液作為脫硫劑。在脫硫塔貯漿段內，脫硫劑與石膏混合形成石灰石- 石膏漿液，通過一臺循環泵、三臺噴淋泵進入脫硫塔，經過霧化噴嘴噴出，充分接觸向上流動的煙氣，煙氣中的SO2溶于溶液中，與石灰石漿液中的碳酸鈣發生中和反應，從而脫除掉煙氣中的硫，生成的亞硫酸鈣與鼓入脫硫塔內的空氣經過氧化反應生成硫酸鈣，然后生成二水硫酸鈣[1]，通過排漿泵抽出，流經水力旋流器，進行一級脫水及二級脫水最后脫水生成的石膏掉落至石膏間，由汽車定期運出進行綜合利用。

2 吸收塔內漿液的主要化學反應

吸收反應：

中和反應：

氧化反應：

結晶過程：

3 脫硫裝置投運以來我車間石膏存在的主要問題

我廠將石膏樣本送至檢測，從委托的石膏檢驗報告可以看出，以下是目前我廠的石膏存在的主要問題：（1）二水硫酸鈣（干基）含量實測值74.4%，低于標準值≥85%；（2）石膏中附著水量（濕基）實測值18.16%，高于設計標準值≤10%；（3）氯離子（干基）實測值7210mg/kg，嚴重高于標準值≤400 mg/kg；（4）半水亞硫酸鈣（干基）實測值14.15%，遠遠高于標準值≤0.5 %，氧化反應及不充分，未完全生成硫酸鈣；（5）顏色較黑，石膏應該是微黃；（6）根據以往出現的問題還有漿液中的銨鹽高，脫石膏時廠房內氣味刺鼻。由于沒有脫硫實驗室，不能試驗數據比對，只能從現象上觀察：（1）真空皮帶機濾布上很難生成1cm 厚度以上的石膏餅，有時甚至生不成，石膏餅成較濕狀態成水狀。（2）在鍋爐投油時，石膏餅的表面覆蓋一層油質，此物質主要是投入的油未完全燃燒生成的產物及煤油混合燃燒生成的含油質產物。（3）石膏餅薄，粘性較大，濾布表面粘結現象明顯，濾布攜帶石膏現象非常嚴重。

4 石膏含水量高的原因分析

4.1 煙氣中含油

當鍋爐啟停爐或燃燒投油時，由于我廠已將旁路煙道拆除，煙氣直接流經穿過脫硫塔，未完全燃燒含有油污的雜質進入脫硫塔，極易污染脫硫塔內漿液，含有油污的漿液會在碳酸鈣和亞硫酸鈣顆粒表面形成一層油膜，阻礙石灰石溶解，抑制吸收反應，并阻止亞硫酸鈣的氧化很難形成碳酸鈣晶體。

4.2 漿液中含有大量銨鹽

當氨逃逸嚴重時，硫酸銨等銨鹽會進入到脫硫塔溶于漿液中，銨鹽量隨之升高，除產生刺鼻性氣味外，在常溫下容易結晶，對石膏脫水將會造成很大影響。在2015 年就曾發生氨逃逸導致的廠房內氨味刺鼻，及脫石膏困難等問題發生。車間的脫硫系統處于被動狀態等嚴重問題。

4.3 入口含塵量偏高的影響

入口含塵量偏高阻礙了二氧化硫與脫硫劑的接觸，從而使石灰石中鈣離子的溶解速度降低，煙氣中還含有重金屬離子，該物質也會抑制鈣離子亞硫酸離子反應。此外，粉塵中鋁離子與漿液中的氟離子反應生成氟化鋁絡合物，在石灰石表面形成一層包裹，降低脫硫效率。同時粉塵粒徑遠小于石膏粒徑，會將濾布堵塞，導致石膏含水量增大。

4.4 石灰石的品質

影響脫硫運行的一個重要因素就是石灰石的品質，尤為關鍵的是石灰石中碳酸鈣含量及石灰石研磨細度，其中含有的雜質量增多或下降都會惡化漿液品質，細度越細反應越充分效果越好。當碳酸鈣含量及成品細度發生變化時，其反應活性降低，極易增加供漿量，造成塔內碳酸鈣含量增大，石灰石顆粒易粘結在一起，會出現脫水困難的現象。[2]

4.5 入塔煙氣中的含硫量大

當鍋爐增加負荷時，進入脫硫塔內SO2濃度隨之增大，而鼓入吸收塔內的氧化空氣量并未隨之增加，特別是SO2的濃度超過設計值，且無法改變氧化風量，會造成漿液中亞硫酸鈣氧化不充分含量偏高，而亞硫酸鈣呈針狀，容易堵塞濾布，從而增加脫水難度，造成石膏含水量高。

4.6 石膏水力旋流器出現異常

通過采取檢查及測量的方法來判斷水力旋流器是否正常工作，分別沉淀石膏旋流器旋流子頂部及底部的漿液，將沉淀后的含固量差別進行對比，頂流的含固量差別在底流含固量的40%-60%范圍內，旋流子正常運行，如果低于此范圍就要檢查更換旋流子。現場出現異常情況時，對水力旋流器的頂流和底流進行了比對，從漿液的沉淀量可以直接看出水力旋流器的效果，對問題的判斷非常有利。

4.7 真空皮帶機出現異常

脫硫塔底部反應充分的石膏漿液由排漿泵抽出，流至水力旋流器。旋流器具有雙重作用：石膏漿液預脫水和石膏晶體分級。細小的微粒進入一級溢流箱，重的固體微粒進入真空皮帶機。真空皮帶機的真空度與石膏含水率有直接關系，一是脫水設備運行異常；二是石膏漿液本身原因。[3]

4.8 氧化空氣量不足

亞硫酸鈣需氧化成硫酸鈣，當進入到脫硫塔內二氧化硫增大時，很容易出現氧化不充分的現象。當進入脫硫塔內氧化空氣量不足時，漿液中的亞硫酸鈣濃度增大，抑制碳酸鈣的溶解，轉化成石膏量隨之減少，由于碳酸鈣的粒徑較小漿液又抑制碳酸鈣的溶解，從而造成脫水困難。如果有實驗室，可以直接檢測，更利于判斷。

5 解決以上問題的對應方法

5.1 改用點火方式。將點火方式改用離子點火或微油點火，或盡量較少機組啟停或鍋爐投油時間，在投油過程中可酌情加入消泡劑，同時將劣化的漿液外排或置換。

5.2 降低爐內脫硝過程的氨逃逸量。氨逃逸對脫硫裝置的影響較大，除了脫石膏過程中，味道刺鼻以外，由于銨鹽在常溫下易結晶，漿液中的銨鹽對濾布也會造成堵塞，也是造成石膏的含水量高的重要原因，熱電部應加強氨逃逸管理，防止對下游脫硫系統造成影響。

5.3 加強電袋除塵器的管理，確保電袋除塵器的出口粉塵達到設計值。加強電袋除塵器的全面檢查，電除塵器的參數和振打方式，確保電場投用率，盡量避免電袋除塵器切旁路或退出運行。

5.4 嚴密監督石灰石質量。我廠采用外購的石灰石粉，碳酸鈣含量應應高于90%，氧化鎂及碳酸鎂的質量含量小于3%，避免含有大量雜質。

5.5 控制燃煤含硫量。燃燒含硫量低的煤種，加強爐內脫硫，降低煙氣中二氧化硫的含量，及時補充新鮮的石灰石漿液和工藝水，如漿液劣化必須將其外排或置換。

5.6 增加旋流器的監控及維修。石膏旋流器的操作并不多，只有檢查壓力。日常加強檢查底流口流出漿液的狀態，旋流后達不到40%-60%的脫水效果就要考慮更換沉沙嘴了。

5.7 保持真空皮帶機的最佳運行狀態。皮帶機的問題一個是濾布的狀況，應及時查找真空異常原因。另一個是皮帶、濾布跑偏的狀況，出現該問題及時聯系檢修。

5.8 提高漿液氧化程度。確保氧化風系統正常運行，根據石膏脫水效果及石膏內亞硫酸鈣的含量確認合適的氧量，升高脫硫塔液位，降低漿液密度，增加氧化時間等手段來控制氧化時間。

結束語

造成石膏含水率的因素比較多，通過對脫硫系統石膏含水量大的原因進行分析，從而提高石膏品質，降低石膏的含水量必須在完善各項措施后，才可以把石膏脫水環節做得更好，實現石膏的經濟效益，使石膏得到有效的利用。