脫硫石膏含水量高原因分析及應對

陳景

摘要：現階段我國范圍之內各個發電廠實際運行的過程中脫硫系統當中脫水石膏含水量高這個問題出現的幾率比較高，因此會對處理系統運行安全性及穩定性造成一定程度的影響，積極的找尋脫硫系統中石膏含水量過高的原因，并找尋有效性比較強的解決措施，希望可以有一定的借鑒性作用，促進我國社會經濟發展。

關鍵詞：脫硫石膏含水量高，原因分析，控制措施

1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝流程

石灰石-石膏濕法是應用石灰石漿液作為吸收劑，其與高溫煙氣中的SO2接觸后，二者發生化學反應形成一種副產物CaSO4·2H2O即石膏，從而實現對煙氣脫硫的目的。吸收塔內的石膏漿液，會通過石膏排出泵，輸送到石膏漿液旋流器當中完成一級脫水。此環節通常會脫去二分之一的水分。一級脫水之后石膏餅會進入到真空皮帶脫水機當中進行二級脫水。在完成了一級、二級脫水后，最終產物的脫水量會達到90%以上。二級脫水后的石膏送回到石膏倉內。品質好的石膏可以對市場銷售，為企業獲取更多的經濟效益。

2 石膏含水率高原因分析

針對石膏脫水系統運行現狀，先后聯系電科院、航天環境及兄弟電廠人員作了詳細的原因分析，通過逐個排查影響石膏含水率高的因素后，現分析情況如下。

2.1 煙氣SO2濃度突變

燃煤硫分或煙氣SO2濃度是脫硫系統的重要設計參數。在實際運行中，如果煙氣SO2濃度高于設計值，超出吸收塔處理能力，則脫硫效率會顯著下降，而且石膏品質也得不到保證。SO2濃度升高會加大石灰石漿液給料量，導致石膏中碳酸鹽含量超標。由于煙氣量或原煙氣SO2濃度突變，造成吸收塔內反應加劇，CaCO3含量減少，PH值下降，此時為保證脫硫效率而增加石灰石供漿量以提高吸收塔漿液的PH值，但由于反應加劇吸收塔漿液中的CaSO3·1/2H2O含量大量增加，若此時不增加氧量使CaSO3·1/2H2O迅速反應成CaSO4·2H2O，則由于CaSO3·1/2H2O可溶解性強先溶于水中，而CaCO3溶解較慢，過飽和后形成固體沉積。

2.2 吸收塔漿液密度高

吸收塔漿液密度高達1.190t/m3沒有及時外排，漿液中的CaSO4·2H2O飽和會抑制CaCO3溶解反應，脫硫效率下降，石膏脫水困難。

2.3 煙氣含塵濃度

電除塵后粉塵含量高或重金屬成分高，高濃度的粉塵會降低石灰石利用率，甚至引發氟化鋁閉塞。燃油時，由于不完全燃燒產生的油煙、碳核、瀝青質、多環芳烴等，不但影響電除塵效率，造成粉塵含量增大，而且粉塵會直接包裹在石灰石和亞硫酸鹽晶體表面，阻止反應，降低石膏漿液品質。

2.4 氧化不充分引起CaSO3含量大

石灰石漿液通過循環泵經噴嘴噴入吸收塔內，石灰石漿液的液滴在氣動脫硫單元內充分接觸與煙氣進行發生化學反應，把煙氣中的SO2吸收，生成CaSO3·1/2H2O后匯入吸收塔下部漿液儲存段。氧化風機向漿液儲存段內鼓入空氣，將CaSO3·1/2H2O氧化成CaSO4·2H2O并最終形成石膏。當氧化風量不足、不均時，漿液中CaSO3質量濃度增高，石膏漿液無法脫水，石膏含水量增加。

2.5 石膏旋流器頂部壓力

水力旋流器是基于離心沉降作用：待分級的細顆粒和粗顆粒隨流體以一定的壓力從水力旋流器上部周邊切向進入器內之后，產生強烈的旋轉運動，由于細顆粒和粗顆粒間存在粒度差異，所受的離心力和流體曳力的大小不同，在離心沉降作用下，大部分粗顆粒經水力旋流器底流口排出，而大部分細顆粒則由溢流口排出，從而達到分級的效果。

3 建議及防范措施

通過以上對影響石膏含水率高的因素分析，做出如下建議及防范措施：第一，吸收塔入口SO2濃度嚴重超過設計值時，受氣/液接觸面積和傳質速率的限制，由于氧化速度跟不上，漿液中CaSO3質量濃度增高，影響石膏脫水系統的正常運行。同時，進入漿液中的SO2摩爾數增加使得漿液池中的吸收反應和氧化結晶的時間和空間不足，漿液的pH值將下降，這時更要控制PH盡量在5.0左右（較正常低一些），盲目供漿只會加快吸收塔漿液品質變壞，造成石膏脫水系統運行困難，石膏含水率高。第二，經常檢查氧化風機電流和壓力、流量在正常范圍內，及時清掃氧化風機濾網、定期置換氧化風機的油，以確保氧化風機的風壓正常出力。第三，嚴格控制入爐煤含硫量，盡量采用與設計煤種相近的燃煤，保證進入脫硫的煙氣品質符合設計參數要求，這是保證脫硫系統安全、穩定、達標、高效運行最簡單可行的方法。第四，旋流器入口壓力重設。在脫硫系統最初投入到運行使用狀態時，可以在解決了脫水系統真空度問題之后，重點對旋流器的工作狀況進行分析。比如，在系統運行狀態下，通過對運行工況以及DCS的數據記錄可以看出，石膏旋流器當中的四個旋子如果同時處于運行狀態下，壓力會維持在0.188MPa的狀態下，如果四個旋子當中的三個處于運動狀態，系統內部的壓力保持在0.250MPa狀態下。因為系統的設計工作壓力為0.120MPa。所以，在日常的運行和管理中，使用其中三個旋子，將剩余的旋子作為備用旋子，不僅可以提高系統的運行效率，同時還可以為系統的穩定性產生保障。為進一步提高系統運行的科學性和有效性，需要將石膏排出泵改為變頻控制模式，或者，在排出泵出口的位置，增加吸收塔。通過再循環回路的方式，并設置相應的調節門，可以確保石膏排出泵位置到石膏旋流器的管路上，能夠安裝大小合適流量合理的節流孔板，減少系統可能出現堵塞的概率。第五，旋流器沉沙嘴狀況調整。當旋流器的沉沙嘴運行過程中，系統內部噴射出的漿液呈現出噴霧放射狀時，表示系統的沉沙嘴尺寸過大。此種情況下，旋流器系統底流的濃度會降低。此外，如果將溢流嘴噴射出新的漿液呈現出繩狀時，表示溢流嘴的尺寸偏小，如果不能夠得到有效地控制，會導致溢流濃度過大。對此，要在解決旋流器入口壓力之后，對沉沙嘴與溢流嘴進行重新更換。選擇尺寸較小的沉沙嘴和溢流嘴，能夠達到提高底流漿液含固率的目的。第六，加強化學監督，定期對石膏漿液進行化學分析，及時向運行人員反饋分析結果，供運行調整參數。石膏漿液監測參數主要有：石膏純度、碳酸鹽含量、亞硫酸鹽含量、氯離子含量、pH值、密度、石灰石粉粒徑及CaO含量等。實際上，對于有經驗的運行操作人員，可從吸收塔漿液的密度、化學成分、旋流站和脫水皮帶機的運行狀況等幾方面綜合判斷石膏的結晶狀況。

結束語：

發電廠及其它工業鍋爐尾氣需要進行脫硫處理，以使其達到環境許可的排放標準。工業上通常采用技術較為成熟的石灰石-石膏濕法脫硫工藝。但是脫硫后的產物石膏餅含水率會出現偏高的情況。導致此種問題出現的原因較為復雜。需要對石灰石-石膏濕法的操作工藝流程以及機械設備等各項問題進行分析，明確問題產生的原因，進而制定出合理的問題解決方案。

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