脫硫石膏的質(zhì)量控制培訓(xùn)課件(共30頁).ppt

1、脫硫石膏的質(zhì)量控制馬雙忱影響影響FGD石膏質(zhì)量的因素石膏質(zhì)量的因素 第二代濕法石灰石FGD系統(tǒng)的特點是就地強制氧化和生產(chǎn)商業(yè)質(zhì)量的石膏副產(chǎn)品，目前采用這種工藝的系統(tǒng)占已裝濕法FGD裝置總?cè)萘康?0%，在歐洲和日本、脫硫石膏幾乎得到100%的利用。雖然濕法石灰FGD系統(tǒng)也可以設(shè)計成能生產(chǎn)出商業(yè)質(zhì)量的石膏副產(chǎn)品，但很少被采用。因此，本章僅介紹石灰石FGD系統(tǒng)石膏副產(chǎn)物的質(zhì)量控制。 第二代濕法石灰石FGD系統(tǒng)的特點決定了石膏副產(chǎn)品質(zhì)量成為一項重要的設(shè)計保證值，成為FGD裝置運行控制的重要參數(shù)之一。脫硫石膏質(zhì)量的高低和質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響石膏銷售價格，要保證脫硫石膏的質(zhì)量應(yīng)從設(shè)計和運行管理兩方面采取措

2、施。下面將從這兩方面討論石膏質(zhì)量的控制。石膏副產(chǎn)品質(zhì)量保證值的提出 選擇濕法石灰石強制氧化FGD工藝的電廠通常會在其技術(shù)規(guī)范中提出石膏質(zhì)量保證值，目前國內(nèi)對石膏質(zhì)量的保證項目有兩種表示方法：一種是在設(shè)計條件下(既額定工況下的煙氣條件、達(dá)到規(guī)定的脫硫率和給定的石灰石品質(zhì))要求石膏副產(chǎn)品的以下組成成分含量達(dá)到規(guī)定的保證值：游離水含量(wt%)、CaSO42H2O含量(wt%)、可溶性Cl-、F-、Mg2+含量(mg/kg干基)或總可溶性鹽含量； 另一種表示方法是對石膏副產(chǎn)品游離水、未反應(yīng)的CaCO3和MgCO3(wt%)、CaSO31/2H2O(wt%)以及可溶性Cl-、F-、Mg2+含量提出保證

3、值要求。 這兩種表示方法，只要提出的保證值指標(biāo)合理，并無本質(zhì)的區(qū)別。 第一種表示方法較為直觀，對石膏的有效成分以及有害成分提出了明確的指標(biāo)要求。但當(dāng)進行性能考核驗收試驗時，當(dāng)石灰石質(zhì)量和煙塵含量偏離設(shè)計條件時，則需對石膏純度(CaSO42H2O含量)保證值進行修正，因此需要賣方事先提出石灰石純度、煙塵含量對石膏純度的修正曲線。 第二種表示方法由于不涉及石膏有效成分含量，石灰石純度和煙塵含量的變化(只要變化不很大)不影響對石膏質(zhì)量保證的考核。賣方只需保證石灰石利用率、氧化率和對石膏濾餅的沖洗質(zhì)量。由于石灰石中酸惰性物含量過多或煙塵含量偏高造成的石膏有效成分含量的下降則由買方承擔(dān)責(zé)任。所以性能考核

4、驗收時一般無需考慮對石膏質(zhì)量保證值進行修正。 石膏質(zhì)量保證值的確定可根據(jù)以下已知條件預(yù)測后提出：(1)單位時間SO2脫除量(mol/h或kg/h)。(2)石灰石等效CaCO3含量(wt%)。(3)石灰石中酸不溶物含量(wt%)。(4)Ca/S比，可在1.021.06范圍內(nèi)取值(即Ca94%98%)。(5)煙氣中飛灰含量(mg/m3)以及煙氣流量(m3/h)。 根據(jù)CaCO3脫除SO2的總化學(xué)反應(yīng)方程式可以計算出單位時間CaSO42H2O產(chǎn)量、石灰石耗用量，根據(jù)Ca可得出未反應(yīng)CaCO3量。假定石灰石中的酸不溶物、飛灰和未反應(yīng)的CaCO3全部進入石膏中，并假定氧化率為100%，即忽略石膏中CaS

5、O31/2H2O含量，由此可得出石膏產(chǎn)出量，從而計算出石膏中CaSO42H2O、未反應(yīng)CaCO3含量(wt%)，以此作為石膏質(zhì)量保證值。石膏中CaSO31/2H2O含量保證值可取0.1wt% 0.35wt%。 電廠提出石膏質(zhì)量保證值后，應(yīng)將石灰石的細(xì)度留給FGD供應(yīng)商去確定。因為細(xì)度的確定除了與石膏質(zhì)量保證值有關(guān)外，還涉及到研磨設(shè)備和吸收塔模塊的設(shè)計和運行pH值的選擇。如果電廠既規(guī)定石膏質(zhì)量保證值又給出石灰石細(xì)度，往往會限制賣方的優(yōu)化設(shè)計。 FGD裝置石灰石純度與石膏成分的關(guān)系 需要指出的是，電廠在確定石膏質(zhì)量保證值時可以參考已建電廠的技術(shù)規(guī)范，但不可照搬有關(guān)保證值，因為石灰石的特性不盡相同。

6、表列出了我國一些電廠FGD系統(tǒng)石膏質(zhì)量保證值，并附有石灰石主要特性，可供參考。 圖示出了珞璜電廠一期FGD系統(tǒng)石灰石純度與圖石膏成分的關(guān)系。從圖中可看出脫硫石膏的主要雜質(zhì)是石灰石中惰性物、未反應(yīng)的石灰石以及飛灰。采用第二種方法提出石膏保證值時要避免石灰石本身品位較低而保證值提得偏高，造成今后難以獲得穩(wěn)定的石膏質(zhì)量，或造成要求較高細(xì)度的石灰石。循環(huán)吸收漿液在反應(yīng)罐中的停留時間對石膏質(zhì)量的影響 由于石膏中CaSO31/2H2O的含量通常在0.4%以下，因此對于特定的石灰石，特定的煙氣條件，提高石膏純度的主要途徑是降低石膏中未反應(yīng)的CaCO3含量。但是，循環(huán)吸收漿液pH值、漿液中CaCO3濃度與脫硫

7、效率有密切的關(guān)系。提高pH值和漿液中CaCO3濃度，脫硫效率增大。而提高漿液中CaCO3濃度則會降低石灰石的利用率和石膏純度。 解決這一矛盾的方法之一是增大吸收塔反應(yīng)罐的有效體積，即提高循環(huán)漿液固體物在反應(yīng)罐的停留時間，亦即提高漿液循環(huán)一次在反應(yīng)罐中的停留時間c。 據(jù)計算，循環(huán)吸收漿液通過吸收塔吸收區(qū)一次，漿液中僅約1%的CaCO3參與了反應(yīng)，絕大部分CaCO3在反應(yīng)罐中進行反應(yīng)。例如某電廠FGD裝置，在設(shè)計工況下，為了達(dá)到規(guī)定的脫硫率，需在較高的pH值(5.6左右)運行，由于c值設(shè)計得過小(23.3min)，石膏純度下降，石膏中未反應(yīng)的CaCO3高達(dá)5.4%9.7%。如降低pH值運行，石膏質(zhì)

8、量得到提高，脫硫效率又低于保證值。因此，為了提高石灰石利用率Ca，保證石膏質(zhì)量和有利反應(yīng)罐中石膏結(jié)晶體的長大; 通常在技術(shù)規(guī)范中規(guī)定c大約不低于5min。強制氧化程度對石膏質(zhì)量的影響 影響強制氧化率的因素很多，當(dāng)強制氧化裝置設(shè)計不當(dāng)時，很可能造成氧化率達(dá)不到接近100%的要求，這對于高硫煤是較易發(fā)生的問題。當(dāng)氧化率下降時，循環(huán)漿液中的可溶性亞硫酸鹽濃度增大，嚴(yán)重時石膏中會出現(xiàn)較高含量的固體CaSO31/2H2O。漿液中可溶性亞硫酸鹽濃度的增大將抑制CaCO3的溶解，使Ca下降，使?jié){液中未反應(yīng)的CaCO3濃度增大，從而導(dǎo)致石膏純度下降。 因此完全氧化不僅有利提高脫硫效率，而且是保證石膏質(zhì)量的重要

9、因素。 通常氧化率每下降1.4%，石膏純度將下降1%。 下表列出的分析結(jié)果能很好地說明上述觀點。隨著循環(huán)漿液中可溶性亞硫酸鹽(I-SO3)濃度的增大，漿液中全亞硫酸鹽(T-SO3)、CaCO3、(T-CO3)濃度增大，石膏副產(chǎn)物中未反應(yīng)的CaCO3含量也隨之增加，石膏純度下降。序號吸收塔循環(huán)漿液（mmol/L）石膏副產(chǎn)物（wt%）pH值I-SO3T-SO3T-SO3CaCO3CaSO42H2O15.624.65.72135.4288.025.596.29.93308.6283.335.597.08.83498.9184.1注：1.I-SO3漿體液相中可溶性SO32-濃度。 2.T-SO3漿液總

10、SO32-濃度(包括可溶性亞硫酸鹽和固態(tài)亞硫酸鹽)。 3.T-CO3漿液總CO32-濃度。某電廠FGD系統(tǒng)吸收塔循環(huán)漿液和石膏副產(chǎn)物對比分析結(jié)果 造成氧化不充分的主要原因有，氧化裝置設(shè)計不合理和氧化區(qū)體積過小。對于攪拌器和空氣噴槍組合式強制氧化裝置來說，設(shè)計不合理多表現(xiàn)于：布置的噴槍數(shù)不足；氧化空氣流量不足或各噴槍氧化空氣流量不均衡；攪拌器輸出功率不足或氧化罐體直徑過大，使氧化空氣泡分布不均勻；噴嘴浸沒深度不足，氧化空氣泡在漿液中停留時間過短；吸收塔循環(huán)泵吸入漿體對罐體漿液流態(tài)的影響，使氧化空氣泡分布不均，甚至大量被吸入循環(huán)泵中。 對于固定管網(wǎng)式氧化裝置則主要表現(xiàn)在： 管網(wǎng)、攪拌器、循環(huán)泵吸入

11、口布置不合理，相互干擾，影響氧化空氣泡的分布、流向和停留時間； 噴嘴布置不合理或部分噴嘴被沉積固體物堵塞造成氧化空氣分布不均勻； 氧化空氣流量不足。 對于高硫煤WFGD系統(tǒng)，強制氧化量較大，易發(fā)生氧化不完全的現(xiàn)象，國內(nèi)有些高硫FGD系統(tǒng)已出現(xiàn)程度不一的氧化不完全的情況。因此，在技術(shù)規(guī)范中規(guī)定循環(huán)漿液中可溶性SO32-濃度低于12mmol/L，對于防止由于設(shè)計不當(dāng)造成氧化不完全是有好處的。水力旋流分離器分離效率對石膏質(zhì)量的影響 通常從吸收塔反應(yīng)罐排出的漿液先送至第一級脫水裝置水力旋流分離器，濃縮至含固4050wt%，然后再經(jīng)真空皮帶過濾機脫水。旋流器不僅有濃縮漿液的作用，由于石灰石飛灰較石膏結(jié)晶

12、粒度小，易富集在旋流器的溢流稀漿中，降低了底流濃漿中石灰石和飛灰含量，因而具有提高石膏質(zhì)量的作用。旋流器溢流稀漿中富集的石灰石返回吸收塔，有利提高石灰石利用率。 分級效果較好的水力旋流器大致可提高石膏純度1%左右。保證石膏質(zhì)量的措施保證石膏質(zhì)量的措施對石灰石吸收劑的管理 圖所示石灰石的酸不溶物占5.16wt%。從該圖可看出，石膏中由石灰石酸不溶物入的雜質(zhì)所占的比例最大，接近5%。石灰石中的酸不溶物一部分是石灰石礦的伴生物，部分是采礦時帶入的黏土、泥沙。通過沖洗、分篩可以大量減少后一部分。因此，采用較高純度的石灰石，降低石灰石原材料中夾帶的黏土、石英、砂石是提高石膏質(zhì)量的重要手段。按物料平衡計算

13、，石灰石純度與石膏純度的關(guān)系大致是石灰石純度提高1.7個百分點，石膏純度可上升1%。 例如，在某工況下，采用純度為90%石灰石，可獲得純度為90%的石膏。如果工況不改變，要想通過提高石灰石純度使石膏純度提高到93%，那么需采用純度95.1%的石灰石。 如前所述，石灰石研磨細(xì)度對石灰石的反應(yīng)活性影響很大，當(dāng)吸收系統(tǒng)的運行條件未發(fā)大的變化，如果出現(xiàn)石膏中CaCO3含量不正常的增加，而循環(huán)漿液可溶性亞硫酸鹽濃度不高，那么很可能石灰石研磨工序出現(xiàn)了異常，石灰石粒徑變粗。因此，定期檢測石灰石漿液粒度和測定石灰石CaCO3和酸不溶物含量是運行管理保證石膏質(zhì)量的重要措施。 此外，當(dāng)石灰石漿液濃度波動較大，對

14、于未采用石灰石漿液密度來修正按化學(xué)計量確定石灰石供漿流量的系統(tǒng)來說，可能造成供漿量的紊亂，反應(yīng)罐漿液pH值出現(xiàn)不正常的波動，從而使得漿液中過剩CaCO3濃度大大超過預(yù)定值，影響石膏質(zhì)量。對煙塵的控制 從煙氣中脫除的飛灰可以通過“封閉”石灰石的活性來間接影響石膏質(zhì)量。飛灰的直接影響是飛灰的大部分將進入石膏，通常成為石膏中含量居第三位的雜質(zhì)成分。煙塵對石膏純度影響程度與煙塵濃度和脫除SO2的相對量有關(guān)。也就是說，煙塵含量越高，脫除的SO2越低(或燃煤含硫量越低，或入口SO2濃度越低)，煙塵對石膏質(zhì)量的影響越大。 可以根據(jù)灰/硫比來估算煙塵濃度對石膏質(zhì)量的影響，現(xiàn)介紹兩種估算方法： 一種方法是，標(biāo)準(zhǔn)

15、狀態(tài)下，根據(jù)FGD系統(tǒng)入口煙塵濃度(mg/m3干基)與SO2脫除量(mg/m3干基)的比值，即灰硫比(灰/SO2%)來估算石膏副產(chǎn)物中飛灰含量(wt%) 100%3%/SOwt%2）（灰）石膏中飛灰含量（ 另一種方法是根據(jù)FGD系統(tǒng)入口煙塵濃度、燃煤含硫量與石膏中飛灰含量的關(guān)系來預(yù)估。當(dāng)煤中含硫量超過1.2%時可按灰(g/m3)/S(%)來計算，此處的灰/S比取無量綱，而灰/S比與石膏中飛灰含量(wt%)的比值為一常數(shù)，等于6.9。因此，知道了灰/S比便可估算出石膏中飛灰含量 某電廠燃煤設(shè)計煤種含硫4.02%，燃用設(shè)計煤種FGD裝置入口SO2濃度為10000mg/m3(標(biāo)態(tài)、5.59%H2O、

16、4.94%O2)，入口煙塵濃度213mg/m3 (標(biāo)態(tài)、5.59%H2O、4.94%O2)，設(shè)計脫硫效率為95%。現(xiàn)舉例說明：按第一種方法：所以，石膏中飛灰含量按第二種方法：那么，石膏中飛灰含量)%(24.2)/(95.010000)/(213/332標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)比灰mmgmmgSO%75. 0%324. 2%）（wt056. 002. 4%)59. 51/(213. 0/S灰%81. 0%1009 . 6056. 0%)(wt 上述兩種計算方法得出的結(jié)果與圖示出的石膏中飛灰含量值一致或很接近。從上述估算和圖示的線性關(guān)系可看出，F(xiàn)GD系統(tǒng)入口煙塵濃度增加一倍，石膏中飛灰含量也增加一倍。因此，F(xiàn)GD

17、系統(tǒng)上游側(cè)除塵設(shè)備的正常運行是保持FGD裝置穩(wěn)定運行不可忽視的條件之一。 脫硫裝置入口煙塵濃度 和石膏中的飛灰含量的關(guān)系 我國大多數(shù)電廠中鍋爐電除塵器和FGD裝置分屬不同的部門管理，電除塵器投運情況不能及時為FGD運行人員所知道，石膏中飛灰含量又非常規(guī)分析項目，當(dāng)FGD系統(tǒng)出現(xiàn)石灰石“封閉”現(xiàn)象或石膏純度下降時，無法及時準(zhǔn)確地判斷造成的原因。因此在FGD系統(tǒng)入口安裝在線煙塵監(jiān)測儀或通過其他方式讓FGD運行入員及時了解電除塵器的運行狀況，有利于FGD系統(tǒng)的運行管理。對氧化效率的控制 由于FGD系統(tǒng)無在線檢測循環(huán)漿液和石膏成分的分析儀，運行操作人員無法及時了解系統(tǒng)氧化效率。為了保證氧化效率，運行人

18、員應(yīng)根據(jù)入口SO2濃度、煙氣流量及時合理地調(diào)整氧化空氣流量，在這種情況下，脫硫裝置入口煙塵濃度往往起到主要作用。 對于可調(diào)節(jié)流量的氧化鼓風(fēng)機，當(dāng)增大氧化風(fēng)機入口風(fēng)門開度，風(fēng)機電流并不隨之升高或升高程度偏低，而風(fēng)機出口風(fēng)壓下降，則有可能是風(fēng)機入口空氣濾網(wǎng)被飛塵堵塞，應(yīng)及時更換濾網(wǎng)以保證氧化空氣流量。反應(yīng)罐液位和漿液濃度會影響風(fēng)機出口風(fēng)壓，但當(dāng)風(fēng)機出口風(fēng)壓不正常的增大，同樣，當(dāng)增大風(fēng)機入口風(fēng)門開度，電機電流增大不明顯時，有可能霧化空氣噴嘴部分被堵塞，這種情況對于固定管網(wǎng)式氧化裝置尤其易于發(fā)生，嚴(yán)重時甚至造成風(fēng)機喘振。部分噴嘴被堵塞將造成氧化空氣分布不均勻，使氧化效率下降，出現(xiàn)這種情況應(yīng)停機疏通噴嘴。 前面已提到，在低pH值下運行有利提高氧化率。因此，在確保脫硫率的前提下應(yīng)盡量降低運行pH值，避免高pH值運行。對水力旋流分離器的管理 對于水力旋流站，需