濕法脫硫石膏漿液品質(zhì)及控制措施

1、濕法脫硫石膏漿液品質(zhì)及控制措施摘要：從脫硫工藝原理入手，以石膏漿液品質(zhì)分析為基礎(chǔ)，研究石膏漿液品質(zhì)的 影響因素，并提出石膏漿液品質(zhì)控制措施，對濕法脫硫系統(tǒng)的設(shè)計和運行具有 一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：石膏漿液；品質(zhì)分析；控制措施近二十年，中國電力工業(yè)取得了巨大成就。 2004 年，全國發(fā)電設(shè)備容量達 到 44070 萬千瓦，其中，火電設(shè)備容量達到 32490 萬千瓦，占總裝機容量的73.72%；全年發(fā)電量達到 21870 億千瓦時，其中，火電發(fā)電量 18073億千 瓦時，占總發(fā)電量的82.64%；發(fā)電量和裝機容量均居世界第二位。預(yù)計到 2010 年，全國總裝機 容量將超過 7 億千瓦左右，其中火電

2、裝機約 5 億千瓦?；痣姷漠愜娡黄鹨环矫?促進了經(jīng)濟發(fā)展，另一方面造成大氣中 S02排放量增加，帶來巨大環(huán)境問題。 因此，煙氣脫硫成為火電廠面臨的一個重要課題。在國內(nèi)外已開發(fā)出數(shù)種煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石石膏濕法由于具有脫硫 效率高（95%）、Ca/S比低（1.021.05）、適用煤種廣、可用率咼（9%）、副產(chǎn)品利用率咼等優(yōu)點，已成 為目前最主要的煙氣脫硫技術(shù)。中國自上世紀 90年代引進德國和日本技術(shù)取得 成功后，濕法脫硫迅速在火電廠得到廣泛應(yīng)用。石灰石-石膏濕法脫硫的機理是將煙氣引入吸收塔，煙氣中的 SO2與噴淋 漿液中的石灰石（主要成分是 CaCO3反應(yīng)，再被氧化空氣氧化，生成 CaSO 4

3、 ;2H2O晶體。石膏漿液經(jīng)水力旋流和真空脫水，制成可利用的副產(chǎn)品石膏。石膏漿液通常是指石膏排出泵從吸收塔內(nèi)排出的以CaSO4;2H2Q晶體為主的混合漿液，其品質(zhì)是脫硫工藝完成好壞的標志 ,是石膏漿液能否脫水成為可利用 副產(chǎn)品的前提。對無拋棄系統(tǒng)的煙氣脫硫裝置來說，良好的石膏漿液品質(zhì)是持 續(xù)穩(wěn)定運行的保證。因此，研究石膏漿液品質(zhì)及其影響因素和控制措施對濕法 煙氣脫硫具有重要意義。石膏漿液品質(zhì) 石膏漿液的主要品質(zhì)指標是純度、氧化程度、石灰石利用率、可溶性鹽含 量、PH值、粒徑、粉塵含量等。目前較通用的石膏漿液品質(zhì)標準見表1。石膏純度為石膏漿液品質(zhì)的首要指標，由石膏漿液中硫酸鹽含量表征。氧化程度為

4、亞硫酸鹽氧化至硫酸鹽氧化程度，要求高于98。亞硫酸根作為一種晶體污染物，含量高時會引起系統(tǒng)結(jié)垢，并影響建材質(zhì)量，含量過高還 會引起石灰石閉塞，危及系統(tǒng)安全運行。石灰石利用率指石灰石至硫酸鹽的反應(yīng)效率，以石膏漿液中碳酸鹽含量表 示。在實際運行中，碳酸鹽質(zhì)量分數(shù)低于 3時，一般不至于破壞系統(tǒng)運行，但 含量過高會引起石灰石閉塞，危及系統(tǒng)運行。氯、鎂等離子含量必須低，如果高了會降低石膏的煅燒溫度，會引起設(shè)備腐蝕，用于建材會影響石膏粘結(jié)能力、引起粉化。PH值要求小于7并接近中性。酸性石膏腐蝕性強，堿性石膏降低粘結(jié)力并影響結(jié)晶，一般控制在4.65.9 為 xx。漿液密度要求適中，過低，晶體不易長大，過大，

5、則晶體會受到循環(huán)泵作 用而破壞；密度過大還會直接增大漿液系統(tǒng)磨損和轉(zhuǎn)機出力，危及系統(tǒng)安全運 行。石膏晶體應(yīng)是較大的短柱塊狀，理想利用粒徑應(yīng)大于50 mm,但實際一般只能達到大于 25mm。粉塵及其他雜質(zhì)含量高會影響石膏顏色和建材品質(zhì)，而且粉塵的火山灰 （凝硬性）可導(dǎo)致粘結(jié)反應(yīng)。影響石膏漿液品質(zhì)的因素2.1 石灰石品質(zhì)石灰石作為 SO 2的吸收劑，其品質(zhì)好壞直接關(guān)系到脫硫效率和石膏漿液品 質(zhì)。石灰石漿液品質(zhì)主要指石灰石漿液的化學成分、粒徑、表面積、活性等。脫硫系統(tǒng)一般要求 CaCO 3不低于 90。石灰石中往往含有少量 MgCO 3 ,它 通常以溶解形式或白云石形式存在。在吸收塔中，白云石往往不

6、溶解，而是隨 副產(chǎn)物離開系統(tǒng)。因此含高濃度白云石的石灰石活性較低。石灰石活性影響系統(tǒng)的脫硫性能及石膏的品質(zhì)。溶解石灰石為脫硫化學反 應(yīng)提供吸收S02所需Ca 2+及堿度，故要求活性越高越好。石灰石漿液粒徑及表面積是影響脫硫性能的重要因素。大顆粒更難溶解， 且表面積小，接觸反應(yīng)不徹底，吸收塔需低 PH值運行以溶解大顆粒，而這又損 害了脫硫性能及石膏漿液品質(zhì)。因此小粒徑石灰石顆粒更好，但顆粒尺寸受制 漿系統(tǒng)限制。脫硫系統(tǒng)常用石灰石漿液成分見表 2。燃煤含硫量或煙氣 SO 2含量燃煤含硫量或煙氣SO2含量是脫硫系統(tǒng)的重要設(shè)計參數(shù)。在實際運行中， 如果煙氣SO2含量高于設(shè)計值，超出吸收塔處理能力，則脫

7、硫效率會顯著下 降，而且石膏漿液品質(zhì)也得不到保證。一方面， SO 2含量升高時會加大石灰石 漿液給料量，會導(dǎo)致石膏有碳酸鹽含量超標；另一方面，若超出氧化風量設(shè)計 值，由于氧化不足、不均或不及時造成亞硫酸鹽超標，石膏漿液無法脫水，導(dǎo) 致脫硫裝置無法持續(xù)運行。煙氣流量煙氣流量與燃煤S02含量乘積即為脫硫系統(tǒng)容量。實際運行中，當 SO2含 量額定時如果煙氣量高會導(dǎo)致流速增大，煙氣在吸收塔中停留時間減少，縮短 反應(yīng)時間，石膏漿液品質(zhì)和脫硫效率降低。大的煙氣流量使吸收塔蒸發(fā)量增大，增加水耗，影響除霧器的效率，煙氣會帶走更多漿滴，增大再熱器堵塞的 紀幾率；過大的煙氣流量還會危及增壓風機的安全。2.4PH

8、值PH 值是石膏漿液酸堿度的度量，是脫硫系統(tǒng)最重要的工藝參數(shù)之一，直接 影響脫硫效率、石灰石利用率、石膏漿液品質(zhì)。PH值由石灰石添加量來控制，加入的石灰石越多PH值越高。運行中PH值必須保持在適當數(shù)值，PH值升高提高了系統(tǒng)堿度，從而提高 脫硫效率，但降低了石灰石利用率，增大了結(jié)垢傾向，石膏品質(zhì)受到影響。 PH 值降低則增加系統(tǒng)酸度，提高了石灰石利用率，有利于石膏晶體形成，但增大 了腐蝕傾向，降低了系統(tǒng)可靠性和脫硫效率。漿池容積及石膏排出時間石膏排出時間指吸收塔氧化池漿液最大容積與單位時間石膏排出量之比。 漿池容積與石膏排出時間決定了晶體形成空間，以及漿液在吸收塔形成晶體及 停留的總時間。漿池容

9、積較大，石膏排出時間較長，亞硫酸鹽更易氧化，有利 于石膏晶體長大。石膏排出時間過長會增大了循環(huán)泵對已有晶體的破壞。氧化風量及其利用率氧化空氣提供將吸收的 SO 2氧化成硫酸鹽所必須的氧氣。氧化風量必須能 夠滿足系統(tǒng)要求，分布均勻并達到一定的利用率。否則，石膏漿液中亞硫酸鹽 會超標，無法生成合格的石膏晶體。液氣比與漿液循環(huán)停留時間液氣比指單位時間內(nèi)吸收塔再循環(huán)漿液與吸收塔出口煙氣的體積比；漿液 循環(huán)停留時間指吸收塔氧化池漿液最大容積與再循環(huán)漿量之比。提高液氣比會 提高吸收塔內(nèi)脫硫除塵效率；但在某些情況下，大的液氣比會破壞晶體，影響 石膏漿液品質(zhì)。增大漿液循環(huán)停留時間，有利于晶體長大。進入吸收塔的

10、水源進入吸收塔的水源有工藝水、各種回收水等。工藝水中可能含有可溶性 鹽、重金屬等污染物，其中有些電廠工藝水中含有大量氯離子。各種回收水， 特別是廢水系統(tǒng)回收水，化學成分應(yīng)特別關(guān)注，以免帶入污染物而降低石膏漿 液品質(zhì)。2.9 鍋爐運行工況鍋爐運行工況主要指鍋爐煙氣中粉塵含量、燃油產(chǎn)物等。高濃度的粉塵會 降低石灰石利用率，甚至引發(fā)氟化鋁閉塞。燃油時，由于不完全燃燒產(chǎn)生的油 煙、碳核、瀝青質(zhì)、多環(huán)芳烴等，不但影響除塵效率，造成粉塵含量大，而且 會直接包裹石灰石和亞硫酸鹽晶體表面，阻止反應(yīng)，降低石膏漿液品質(zhì)。2.10 石灰石抑制和閉塞石灰石必須在吸收塔內(nèi)溶解以提供反應(yīng)堿度，某些溶解化學物質(zhì)會減緩或 阻

11、止石灰石的溶解。當溶解變慢時為抑制，當溶解明顯很慢甚至停止為閉塞。 例如高濃度的溶解氯化物及鎂會產(chǎn)生抑制，此種抑制的機理被稱為 “共離子 ”效 應(yīng)。石灰石抑制往往不易發(fā)現(xiàn)。石膏漿液中高濃度的溶解亞硫酸鹽或氟化鋁絡(luò)合物在石灰石顆粒表面反應(yīng) 堵塞溶解場所，引起石灰石閉塞，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)反應(yīng)無法正常進行，脫硫效率 急劇下降，石膏漿液品質(zhì)變壞。氟化鋁絡(luò)合物閉塞一般由雜質(zhì)、煙氣粉塵、燃 油產(chǎn)物引發(fā)。亞硫酸鹽閉塞由不完全氧化引發(fā)。石膏漿液品質(zhì)控制措施3.1 優(yōu)化設(shè)計脫硫系統(tǒng)的設(shè)計要以鍋爐及煙氣、石灰石等參數(shù)為依據(jù)，充分考慮脫硫效 率和石膏漿液品質(zhì)，確定合理的吸收塔型式、鈣 / 硫比、液氣比、漿液排出時 間、

12、漿液循環(huán)停留時間、煙氣流速、石灰石漿液粒徑等工藝參數(shù)，并在此基礎(chǔ) 上來確定吸收塔尺寸、漿池容積、漿液排出量、漿液循環(huán)量、噴淋方式及層 數(shù)、氧化風量及分布型式等工藝條件，最終進行相關(guān)設(shè)備選型和詳細設(shè)計。需要特別指出的是，燃煤或煙氣含硫量和煙氣流量是脫硫系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵 參數(shù)。而對于已選定的鍋爐來講，煙氣流量為常數(shù)，那么燃煤硫份的確定往往 決定了一套脫硫系統(tǒng)的工程造價。脫硫設(shè)計階段一方面要控制成本，另一方面 要充分考慮煤質(zhì)的可變性和不穩(wěn)定性，給燃煤硫分留有合理裕量。否則，當燃 煤硫分超出設(shè)計范圍時，脫硫系統(tǒng)達不到正常出力，也就無法保證合格的石膏 漿液品質(zhì)。3.2 加強運行調(diào)整在運行中，要監(jiān)視脫硫系統(tǒng)

13、的各種運行參數(shù)，并及時調(diào)整，以保證石膏漿 液品質(zhì)。需要調(diào)整的主要參數(shù)有：PH值。通過加減石灰石給料量將 PH值控制在4.65.9 范圍內(nèi)。吸收塔漿池容積。維持設(shè)計容積，保持吸收塔液位相對恒定。石膏漿液密度。控制吸收塔石膏排出量，維持石膏漿液密度在10801150kg/m 3 之間。( 4)氧化風量。根據(jù)脫硫脫水效果和化學分析報告，設(shè)定合理的氧化風機 風量。( 5)漿液循環(huán)量。啟停漿液循環(huán)泵(如有備用)，維持設(shè)計液氣比。( 6)系統(tǒng)排污量。根據(jù)漿液中可溶性鹽特別是氯離子含量，調(diào)整石膏旋流 站稀漿排污量。加大化學監(jiān)測力度建立化學監(jiān)測計劃，定期對石膏漿液進行分析，及時向運行人員反饋分析 結(jié)果，供運行調(diào)整參考。石膏漿液化學監(jiān)測主要參數(shù)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，顆粒粒徑等?？刂泼摿蛲獠織l件（ 1）控制燃煤硫分，使煙氣含硫量保持在設(shè)計范圍內(nèi)。一是控制入廠煤硫 分，從源頭控制煙氣含硫量。二是對燃煤進行摻混，將含硫量較低的原煤和含 硫量較高的原煤混合使用，保持煙氣含硫量不超標。（2）使用優(yōu)質(zhì)石灰石，使其漿液品質(zhì)達到或超過設(shè)計要求。（ 3）監(jiān)測工藝水及各種回收水水質(zhì)，石膏漿液中可溶性鹽等污染物有相當 一部分來自于工藝水，因此，提高工