燒結(jié)濕法脫硫中石膏雨的形成機理分析及解決途徑概述

燒結(jié)濕法脫硫中石膏雨的形成機理分析及解決途徑概述第1頁/共26頁燒結(jié)濕法脫硫中“石膏雨”的形成

機理分析及解決途徑第2頁/共26頁

所謂“石膏雨”，就是燒結(jié)系統(tǒng)脫硫塔內(nèi)的乳白色漿液微粒隨煙氣排出煙囪，在煙囪周邊下降到地面?！笆嘤辍毙纬珊?，不僅脫硫效率降低，對周邊產(chǎn)生嚴重的二次污染，而且，“石膏雨”形成時間過長后，主抽風機出口壓力增加，燒結(jié)機不能正常生產(chǎn)。第3頁/共26頁從以下四個方面介紹一、煙氣脫硫簡介二、“石膏雨”形成原因及化驗分析三、實驗結(jié)論四、防治措施第4頁/共26頁一、煙氣脫硫簡介第5頁/共26頁

煙氣脫硫是我國第十二個五年規(guī)劃中空氣污染控制的重點項目，現(xiàn)今已成為鋼鐵行業(yè)不可缺少的環(huán)節(jié)。在燒結(jié)煙氣脫硫領(lǐng)域，濕法脫硫過程是最常見的。但大多數(shù)的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)是單純采用生石灰或石灰石作為脫硫劑。石鋼作為一家負責任的國企，采用了脫硫效率更穩(wěn)定，水消耗量更低的脫硫方法——雙堿法，即同時使用生石灰、純堿兩種堿性物質(zhì)作為脫硫劑，并于2011年9

月正式投入使用。第6頁/共26頁雙堿法煙氣脫硫的原理在脫硫塔內(nèi)吸收SO2反應：

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

置換池中的再生反應：

CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+1.5H2O第7頁/共26頁

再生的NaOH和Na2SO3等脫硫劑可以循環(huán)使用，且由于存在氧氣，還會發(fā)生以下反應：

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O

Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O第8頁/共26頁石鋼280m2燒結(jié)脫硫運行幾個月后，出現(xiàn)了石灰石石膏法脫硫中常見的問題——“石膏雨”，造成污染環(huán)境。石膏雨降落到地面上形成的斑痕第9頁/共26頁二、“石膏雨”形成原因及化驗分析第10頁/共26頁

從脫硫工藝來看，導致“石膏雨”形成的原因有以下三個因素：a)

燒結(jié)煙氣特性（包括風量、流速）或煙氣內(nèi)某種物質(zhì)；b)

脫硫系統(tǒng)的設計因素。包括風量、流速及除霧器的安裝、粘附物等；C)

脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性。第11頁/共26頁

為具體分析“石膏雨”產(chǎn)生的原因，我們將“石膏雨”產(chǎn)生前后的工況數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計情況如表1。

項目單位正常運行期間石膏雨期間煙氣流量萬Nm3/h104~13294~124入口SO2濃度㎎/Nm3700~1200700~1200出口SO2濃度㎎/Nm330~180140~467煙氣溫度℃145145脫硫出口溫度℃5655除霧器壓差pa60~120142~180液氣比L/m35.15.1表1“石膏雨”產(chǎn)生前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)第12頁/共26頁在表1的統(tǒng)計時段內(nèi)，燒結(jié)并沒有使用新的原料，且系統(tǒng)沒做大的改動，故第一個因素可排除。出現(xiàn)石膏雨時，除霧器壓差均增大，初期分析，產(chǎn)生“石膏雨”可能與除霧器堵塞有關(guān)，但沖洗除霧器后，正常運行不到2小時，又產(chǎn)生了“石膏雨”，且壓差再次增大，打開檢查孔查看，除霧器又被堵塞。因此可以確定，除霧器堵塞只是“石膏雨”導致的結(jié)果，而不是根本原因。脫硫除霧器堵塞情況第13頁/共26頁用排除法，基本鎖定是第三個因素——脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導致“石膏雨”。通過觀察及操作人員的回憶：“石膏雨”產(chǎn)生期間濾液池、澄清池都有豐富的泡沫，大量更換脫硫系統(tǒng)漿液后，泡沫消失，“石膏雨”也消失；當泡沫形成一定量后，“石膏雨”再次出現(xiàn)。這一規(guī)律也再次佐證了“石膏雨”是由脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導致的，且與漿液的泡沫有直接關(guān)系。第14頁/共26頁

為了驗證我們的推論，也為了避免“石膏雨”現(xiàn)象進一步惡化，我們對脫硫塔的漿液進行了再次更換，“石膏雨”果然被遏制。對“石膏雨”前后的漿液進行了取樣化驗，化驗結(jié)果如表2

表2“石膏雨”產(chǎn)生前后的漿液變化項目單位正常運行期間石膏雨期間脫硫塔漿液密度Kg/m311501350脫硫塔漿液含固量W%7.224.4脫硫塔上清液Ca2+㎎/L89477653脫硫塔上清液Mg2+㎎/L8964237脫硫塔上清液Na+㎎/L6957464351脫硫塔上清液Cl-㎎/L3547579680脫硫塔上清液油脂類㎎/L0.090.26PH值9.27.6

注：正常運行期間的上清液相關(guān)參數(shù)為靜置一小時后取樣化驗，“石膏雨”期間的上清液參數(shù)因泡沫不消除，且不易分層，靜置72小時后取樣化驗，樣品均密封保存。第15頁/共26頁

經(jīng)查閱相關(guān)資料，Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三類物資均有利于泡沫形成或直接導致泡沫。從表2中可看出兩組數(shù)據(jù)差別較大的正好含有以上三項指標。為了使后續(xù)的操作進一步數(shù)據(jù)化，我們設計了如下實驗：水浴溫度在55℃，模擬吸收塔漿液的溫度。將“石膏雨”期間的200ml漿液倒入1000ml量筒，保持溫度15min且不?；蝿?，使?jié){液成分均勻，通入空氣，在1min后記錄漿液的體積，然后以50ml為單位，不斷配加蒸餾水進行稀釋，搖勻后，重復以上操作。實驗方法如圖1，實驗數(shù)據(jù)見表3。第16頁/共26頁13265471、風機2、調(diào)節(jié)閥

3、流量計

4、恒溫槽

5、1000ml量筒

6、氣泡頭7、溫度計脫硫漿液起泡性實驗流程圖第17頁/共26頁體積V0（ml）稀釋倍數(shù)體積V1(ml)體積變化倍數(shù)20016733.362501.257753.103001.508372.793501.757352.104002.005621.414502.255461.215002.505671.135502.75599.51.096003.006361.06表3稀釋后起泡能力變化情況第18頁/共26頁三、實驗結(jié)論第19頁/共26頁根據(jù)以上實驗知道：當漿液稀釋到2.5倍時，漿液的發(fā)泡能力明顯減弱，幾乎沒有發(fā)泡能力，且發(fā)泡后泡沫不穩(wěn)定，靜置14分鐘后，泡沫完全消除。后續(xù)繼續(xù)稀釋，變化不明顯。

此時Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三項指標理論計算，分別為1694㎎/L、3187㎎/L、0.1㎎/L。第20頁/共26頁四、防治措施第21頁/共26頁

因三種物質(zhì)均有助于泡沫形成或直接導致泡沫，鑒于技術(shù)條件，不能確定工況條件下，每一種物質(zhì)對泡沫形成的貢獻率，所以目前先對三種物質(zhì)的引入途徑采用技術(shù)手段分別進行控制，確保Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三項指標不超過1694㎎/L、3187㎎/L、0.1㎎/L。第22頁/共26頁

1）定期對吸收塔漿液、生石灰進行化學分析，及時發(fā)現(xiàn)漿液品質(zhì)出現(xiàn)惡化趨勢，制定措施。如發(fā)現(xiàn)漿液異樣，可增加化學分析的試樣；2）降低吸收塔漿液密度，將石膏的壓濾次數(shù)由4次/日提高到6次/日，保證壓濾出的石膏重量是投入石灰重量的6倍以上；3）采用MgO含量較低的生石灰；4）因MgSO4溶解度較高，而Mg(OH)2幾乎不溶于水，因此有效利用燒結(jié)的檢修時間，在無風險情況下，提高漿液PH值，促成Mg(OH)2形成，再通過壓濾將其排出，此舉可有效降低Mg2+含量；第23頁/共26頁5）在油類物質(zhì)含量高期間，加大揮發(fā)份低的焦沫使用量，減少揮發(fā)份高的無煙煤使用量，有效降低油類物質(zhì)含量；6）定期將脫硫塔內(nèi)的部分漿液排放到燒結(jié)系統(tǒng)，再補充新水入脫硫系統(tǒng)，是降低Cl-含量的有效措施；7）正常情況下，脫硫塔液位控制在4.0m以下；在特殊情況下，為降低風險，將液位控制在3.5m以下。第24頁/共26頁

綜上所述，“石膏雨”是由于脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導致