燃煤電廠脫硫石膏的產(chǎn)生及綜合利用

燃煤電廠脫硫石膏的產(chǎn)生及綜合利用

摘要：石灰石脫硫-石膏廣泛用于燃煤電廠煙氣脫硫。該法生產(chǎn)的工業(yè)副產(chǎn)品是脫硫石膏，通常用于建筑材料、工業(yè)原料、水泥釋放劑和土壤改良劑。根據(jù)《煙氣脫硫石膏》（GB/T37785—2019）的規(guī)定，脫硫石膏資源化需將附著水量降至15%以下。目前，燃煤電廠脫硫副產(chǎn)石膏首先經(jīng)旋流器濃縮，再使用脫水機(jī)脫水。然而，受限于設(shè)備運(yùn)行、脫硫劑品質(zhì)、亞硫酸鹽氧化效果等因素，脫硫石膏常常出現(xiàn)脫水困難，最終使產(chǎn)品含水率高的問題。脫硫劑純度不高或粒徑不合要求，會導(dǎo)致石膏晶體生長困難，同時(shí)雜質(zhì)分子會堵塞晶體孔隙，致使石膏難以脫水。除了脫硫劑純度不高或顆粒直徑不理想外，氧氣不足或氧化效率低也可能導(dǎo)致石膏中亞硫酸鹽含量高，影響石膏質(zhì)量，并造成脫水困難。關(guān)鍵詞：燃煤電廠；脫硫石膏；產(chǎn)生利用引言我國火電廠燃煤機(jī)組煙氣脫硫技術(shù)主要為煙氣濕法脫硫（WFGD），其副產(chǎn)品主要為硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。我國脫硫石膏年產(chǎn)量急劇增加，近兩年雖有減少，但也都保持在7×107t以上，是燃煤電廠主要的固廢之一。脫硫石膏可以進(jìn)行資源化綜合利用，為了提高脫硫石膏的利用效率，必須保證其優(yōu)良的品質(zhì)。在煙氣脫硫系統(tǒng)中，硫酸鈣含量不僅影響石膏品質(zhì)，還影響石膏脫水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，因此需要及時(shí)準(zhǔn)確掌握吸收塔漿液中硫酸鹽含量，以便調(diào)整氧化風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，提高亞硫酸鈣氧化率。1試驗(yàn)步驟（1）將脫硫石膏破碎過篩，烘干后，加入雙氧水、除鹽水和陽離子交換樹脂，攪拌，調(diào)節(jié)pH值，濾紙過濾，定容，得脫硫石膏氧化溶液；（2）移取步驟（1）所得脫硫石膏氧化溶液，加入無水乙醇和茜素紅S指示劑，混合均勻后，用氯化鋇標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，黃色溶液緩慢出現(xiàn)渾濁物，邊滴定邊晃動，當(dāng)出現(xiàn)微紅色，即為滴定終點(diǎn)，記錄消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積；（3）將步驟（2）所得消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積代入計(jì)算公式，計(jì)算得二水硫酸鈣含量。2運(yùn)行方面2.1廢水排放目前大多數(shù)脫硫系統(tǒng)的廢水來自石膏旋流器和廢水旋流器溢流，也有部分脫硫系統(tǒng)廢水來自真空皮帶脫水機(jī)真空罐。廢水的主要成分是粉煤灰、石灰石和工藝中的雜質(zhì)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雜質(zhì)密度較低，當(dāng)石膏漿液進(jìn)入真空皮帶機(jī)時(shí)，常常浮在面糊液的頂部，甚至粘在濾餅的表面，廢水正常排放也是控制吸收塔漿液Cl-含量的主要手段。如果不能正常排放脫硫廢水，Cl-和脫硫系統(tǒng)中的雜質(zhì)將會逐漸累積，在影響漿液品質(zhì)、增大設(shè)備腐蝕的同時(shí)也會導(dǎo)致石膏脫水越來越困難。2.2脫硫石膏初始質(zhì)量濃度對脫水性能的影響隨著污泥質(zhì)量濃度升高，脫硫石膏單位懸浮固體質(zhì)量的毛細(xì)吸水時(shí)間（CST/SS）從0.33s/g降至0.23s/g，比阻呈現(xiàn)出與CST/SS相同的變化趨勢。在PAM單位投加量不變的情況下，固體質(zhì)量濃度升高會使PAM投加總量增多，這增加了PAM與石膏顆粒之間的碰撞概率，更有可能形成大絮體顆粒，從而使脫水性能得到顯著改善。以上結(jié)果表明，旋流器運(yùn)行時(shí)的濃縮倍數(shù)越高，濃縮后脫硫石膏的脫水性能越好。但在實(shí)際工程運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意，脫硫石膏質(zhì)量濃度越高越接近固態(tài)，容易造成管道結(jié)垢和堵塞。另外，在使用帶式壓濾機(jī)時(shí)，過高的脫硫石膏質(zhì)量濃度會增加壓濾機(jī)負(fù)荷，存在脫水機(jī)皮帶崩斷的風(fēng)險(xiǎn)；使用板框式壓濾機(jī)則會使濾布負(fù)荷過高，縮短濾布壽命的同時(shí)降低脫水效果。因此，實(shí)際工程運(yùn)行中，旋流器底流石膏質(zhì)量濃度不宜高于500g/L，但旋流器底流石膏質(zhì)量濃度過低會增加脫水機(jī)處理量。旋流器底流石膏質(zhì)量濃度宜保持在相對較高的范圍內(nèi)，以提升脫水效率同時(shí)降低運(yùn)行成本。3燃煤電廠脫硫石膏的產(chǎn)生分析煙氣系統(tǒng)是煙氣的一系列處理過程，標(biāo)識了煙氣的流動工程。通過與FGD系統(tǒng)的接入和分離，實(shí)現(xiàn)由原煙氣到凈煙氣排放。煙氣經(jīng)過除塵后，在換熱器中降溫，當(dāng)煙氣溫度在100℃左右，進(jìn)入脫硫塔，煙氣中的二氧化硫與塔中的碳酸鈣以及氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)脫除二氧化硫，脫硫后，凈煙氣溫度通常會降到50℃以下，再次脫水升溫氣化后，排入大氣中。煙氣系統(tǒng)流程為：除塵→煙道進(jìn)口→增壓風(fēng)機(jī)→GGH原煙側(cè)→吸收塔→GGH凈煙側(cè)→煙道出口→煙囪。4設(shè)備方面機(jī)械攪拌產(chǎn)生的機(jī)械力可能影響石膏的結(jié)晶。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械力的作用下，晶體銳角處的晶體束與晶體分離，二次結(jié)晶形成小顆粒，造成脫水困難；另一方面，由于機(jī)械力的作用，晶體的形狀向非針型方向發(fā)展，有利于脫水。因此要合理地控制攪拌強(qiáng)度，必要時(shí)要結(jié)合實(shí)際對氧化風(fēng)管布置形式及開孔數(shù)量等進(jìn)行技術(shù)改造，加強(qiáng)氧化風(fēng)管沖洗，做好吸收塔攪拌器及電動機(jī)的選型。雖然大型燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫的石膏質(zhì)量通過分析影響石膏質(zhì)量的各種影響因素、提出改進(jìn)措施和提高石膏質(zhì)量，可以大大提高使用比例，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，然而影響脫硫石膏質(zhì)量的因素是相互依存和復(fù)雜的，所以質(zhì)量控制仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。為此目的，不能只從一個(gè)角度來看待整個(gè)脫硫系統(tǒng)，必須從三個(gè)方面進(jìn)行分析，如硬件因素、操作參數(shù)、設(shè)備管理等。與此同時(shí)，有必要嚴(yán)格開展現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測和優(yōu)化工作，以確保優(yōu)化脫硫系統(tǒng)參數(shù)，從而從根本上提高脫硫石膏的質(zhì)量。5脫硫石膏綜合利用的途徑制備石膏板，石膏板是最常見的建筑材料，其生成工藝簡單、保溫耐熱性好、質(zhì)量輕、價(jià)格低，相比于磚瓦，同樣硬度下厚度僅為磚塊的1/15，而導(dǎo)熱系數(shù)僅為磚瓦的1/6，遇火還能釋放出化合水降溫，非常適合用于替代磚塊來做隔墻等建筑材料。石膏板是在熟石膏中加入纖維和添加劑，用板紙覆蓋于表面，工藝流程簡單，主要包含澆注、凝結(jié)、切斷、烘干等步驟，可分為普通型、防水性、耐火性三種。脫硫石膏想要制作成石膏板，需要先煅燒成β型半水石膏，然后再經(jīng)過石膏板制作的摻雜、澆筑、凝結(jié)、切斷、烘干等就可完成。在脫硫石膏煅燒過程中，影響煅燒物質(zhì)量的主要有氯離子、水溶性鹽離子。高濃度的離子雜質(zhì)會改變石膏板成型的時(shí)間，進(jìn)而影響其強(qiáng)度。而在石膏板干燥過程中，水溶性鹽離子會逐漸聚集到石膏板表面，時(shí)間長了以后，發(fā)生堿化造成外觀不平整，既不能很好的粘黏貼合板紙，又影響石膏板的美觀。脫硫石膏中的Cl-、鈉鹽、鎂鹽等主要來自飛灰，為了后續(xù)保障石膏板的性能，需要在脫水的濾餅沖洗階段盡量降低無機(jī)鹽的濃度。結(jié)束語燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的脫硫石膏的主要成分與天然石膏一樣是雙水硫酸鈣。脫硫石膏中水硫酸鈣含量高于天然石膏。然而，由于燃煤發(fā)電廠采用不同的脫硫方法，影響因素各不相同，脫硫石膏含有氯氣和氟等雜質(zhì)離子，同時(shí)鉛、Zn和Hg等重金屬含量較高，限制了脫鹽石膏的應(yīng)用，與此同時(shí)燃煤發(fā)電廠的脫硫石膏往往具有一定的色彩，影響了脫硫石膏的應(yīng)用。隨著濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國脫硫石膏產(chǎn)量增長快速，但目前的利用率還比較低，尤其是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，石膏消耗很少，是迫切需要關(guān)注的問題。未來在脫硫石膏的生產(chǎn)和綜合利用上，還具有很多的應(yīng)用市場可以挖掘，在建筑業(yè)、建材業(yè)、制造業(yè)、工農(nóng)業(yè)中創(chuàng)造更多的價(jià)值。Reference[1]高影.淺談燃煤電廠脫硫石膏的綜合利用[J].中國工程咨詢,2019(04):67-68.[2]潘荔,毛專建,楊帆.中國燃煤電廠脫硫石膏綜合利用研究(下)[J].設(shè)備監(jiān)理,2018(05):19-21.[3]孫明洋.燃煤電廠脫硫石膏中汞的形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律及穩(wěn)