脱硫石膏含水率偏高的原因探索田茜

脱硫石膏含水率偏高的原因探索田茜

田茜

（阜阳华润电力有限公司安徽省阜阳市236158）

摘要：本文主要阐述了电厂脱硫石膏含水率偏高的一些摸索和实践，并根据长期的运行经验，针对生产实际中的脱硫石膏含水品质无法达到控制指标的问题，采用梳理统计的方法，分别针对石灰石品质、吸收塔运行过程中的pH、密度、氧化效果、石膏结晶情况等控制指标进行分析，确定影响脱硫石膏含水偏高的因素。

关键词：石灰石；石膏含水率；石膏结晶；真空皮带机

一、系统概述

1、电厂湿法石灰石-石膏烟气脱硫工艺中，石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行逆流洗涤，生成小颗粒状半水亚硫酸钙（CaSO3•1/2H2O），通过氧化风机鼓入空气将其氧化生成二水硫酸钙（CaSO4•2H2O）结晶（即石膏）。石膏排出泵将吸收塔内的浆液送往石膏旋流器，进行浓缩及颗粒分级，稀的溢流（细颗粒）送至废水旋流器；浓缩的底流（较粗颗粒）送往石膏浓浆箱进而至真空皮带机进行石膏脱水。

二、石膏含水现状

脱水后的石膏含水率一般控制在10%（质量含量）以下。若石膏水分过高，不仅影响脱硫系统和设备的正常运行，而且对石膏的储存、运输及后加工等都会造成一定的影响。石膏含水量偏高指石膏表面的游离水（外水）偏高。

三、石膏含水偏高的原因分析

1、石膏浆液的结晶情况。

下图3-1为CaSO4•2H2O结晶晶体：石膏结晶为单斜晶系，呈斜方形，下图3-2为CaSO3•1/2H2O结晶晶体：晶体呈薄片状。

从上可见，小于石膏晶体的正常结晶值。

3、影响结晶过程的因素

a、石灰石浆液颗粒度

一般说来，石灰石磨得越细，可提供酸分解的表面积也愈大，其反应速率也就越大，有研究表明，在相同pH值和脱硫率的情况下，石灰石研磨的越细，石灰石利用率就越高。

b、石灰石杂质含量

（1）镁（Mg2+）

石灰石中往往含有少量的MgCO3，它通常以溶解形式或白云石形式存在，当通过浆液进入吸收塔时，白云石往往不溶解，而是随副产物离开脱硫系统，因此造成石灰石活性较低，它的存在会影响结晶形状、大小，或者增大将也得粘度，从而影响后阶段的过滤。

（2）二氧化硅

在大量活性硅（活性SiO2是能起反应的，存在于黏土或酸溶性硅酸盐中）的存在下，他的存在可以大大改变结晶的习性。

杂质的影响只是控制结晶习性和粒度的一种，不同的杂质也可能起相互矛盾的作用，最终将是各种影响因素的综合结果。

c、浆液停留时间

吸收塔控制在较低液位工况运行，导致脱硫系统石膏结晶时间短。一般的，脱硫储浆池的体积要求满足消除石膏过饱和度的时间是8分钟的停留时间，提供给石灰石溶解的时间是10~16分钟，石膏的结晶时间是10~25小时，以上时间都是和浆液池的实际容积相一致的。

通过吸收塔浆液高度与含水率的关，吸收塔浆液的液位与石膏含水有强相关性。

d、氯离子浓度

脱硫石膏中浆液氯离子浓度会直接影响石膏晶体的水化结晶，导致石膏浆体部凝结、无法形成强度，严重影响石膏性能。

e、氧化空气

吸收塔浆液氧化分为自然氧化、抑制氧化、强制氧化工艺。我司目前采用的是强制氧化，已形成的亚硫酸钙，被浆液中所鼓入的空气强制氧化，发生氧化反应，H+离子由浆液中过剩的石灰石所中和，其结果是生成硫酸钙，连续产生的硫酸钙导致溶液过饱和，从而形成石膏晶体，通过维持浆液中固体含量，石膏结晶的过程最优化，新生成的石膏在晶种上逐步长大成石膏晶体。因此，氧化风压头、风量、氧化风管网布置方式等影响石膏性能。

3、真空皮带机滤布阻塞

真空皮带机是石膏二次脱水的重要设备，脱水效果与浆液的性质、滤布的清洁程度有较大的关系。皮带机滤水收集箱真空表计直观地反映了皮带机的真空，真空皮带机的真空与石膏含水率呈有规律的变化，皮带机真空升高，反应出石膏含水率增大。

皮带机的真空升高，反映出滤水通过滤布时的压降增加，其增加的原因，一是脱水设备运行不正常，如滤布冲洗不干净或滤布使用周期过长都会使皮带机脱水效果变差，脱水不畅；二是石膏浆液本身性质的变化，如浆液中小颗粒石膏晶体增多或浆液中的杂质含量增加等引起滤布过滤通道的堵塞，使浆液中的水不容易从滤布孔隙分离出来。如果真空泵及皮带机的管道漏真空、气液分离罐到真空泵的管道结垢堵塞,那么真空泵的抽吸能力就会减弱,就不能将皮带机上石膏滤饼中的游离水吸出,导致石膏含水率超标。另外滤布孔径过小则可能被杂质堵住,也会影响脱水效果。

4、脱硫废水排放

原烟气进入吸收塔与石灰石浆液接触脱除SO2的同时，烟气中HCI、HF和飞灰以及石灰石中的杂质都会进入吸收塔浆液中，长期运行后吸收塔浆液的氯离子和飞灰中不断溶出的一些金属离子浓度会逐渐升高，不断增加的氯根和重金属离子浓度对吸收塔内SO2去除以及石膏晶体的形成产生不利的影响，并且过量氯根将大量吸收Ca2+，增加石灰石的消耗。因此，为保证塔内化学反应的正常进行，运行中从浆液中排出一定量废水是非常重要的。废水系统不能正常投用,系统中杂质无法排出。脱硫系统中排出的废水取自废水旋流器的溢流,主要为飞灰、石灰石中带来的杂质以及未溶的石灰石。由于这些杂质大多质量相对较轻,当石膏浆液流到皮带机滤布上时,较轻的杂质漂浮在浆液的上部,并且颗粒较石膏颗粒细且粘性大,因此石膏饼表面常被一层呈深褐色物质覆盖,这层物质手感很黏,且很快会析出水分。如果废水系统不能正常投用,系统中杂质就会累积,导致石膏脱水越来越困难。

5、石膏浆液固体含量对石膏含水的影响

吸收塔内浆液的密度直观地反映塔内反应物的浓度（固体含量）高低，密度值升高，浆液的固体含量增加。

石膏浆液密度设定值根据反应产物—石膏形成和结晶情况来确定，一般要求是形成大颗粒易脱水的石膏晶体，运行过程中根据浆液性质的不同，设定值有所不同，一般控制在1090～1100之间，固体含量在12%左右。

吸收塔内浆液密度设定值与石膏含水率关系见表3-1。

石膏浆液固体含量偏低的另一个原因是石膏旋流器堵塞。石膏旋流器承担着石膏浆液的浓缩和分离作用。石膏旋流器的溢流含固量一般控制在1%～3%（质量含量）左右，固体颗粒细小，主要为未完全反应的吸收剂、石膏小结晶等，前者继续参加反应，后者作为浆池中结晶长大的晶核，影响着下一阶段石膏大晶体的形成。旋流的底流含固量一般在45%～50%（质量含量）左右。

五、结论

本文对石膏含水率高的分析过程中，着眼于整个FGD系统，分析了可能影响石膏含水率高的各个因素，并结合电厂实际遇到的情况。FGD工艺系统复杂，影响石膏含水率的因素比较多，各因素之间又存相互影响。文章通过对FGD石膏含水率超标的原因分析，在充分开展试验研究的基础上找出了超标的主要原因。废影响了石膏的结晶和生长，使石膏结晶体颗粒大小、形状发生变化，晶体中细颗粒比例增大造成真空皮带机滤布堵塞是引起石膏含水率超标的根本原因。

参考文献

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