影响电厂脱硫石膏品质的原因分析及控制措施

陈宝贵 石予操 李炳 王海峰 赵伟

华能洛阳热电有限责任公司 河南省 洛阳市 471000

摘要：本文主要阐述了在燃煤电厂生产运行中，影响石膏品质好坏原因分析，包括脱硫工艺水质变化、石灰石品质以及设备运行状况等方面，从这几个原因出发，结合现场运行检修经验，总结出几方面控制措施。本研究的主要目的在于提高脱硫石膏品质，保证电厂脱硫系统的有效投用。

关键词：石膏品质，工艺水，石灰石，运行状况

石灰石—石膏烟气脱硫工艺（FGD）是以石灰石作为吸收剂吸收烟气中的SO₂，经过一系列的化学反应生成副产物石膏（CaSO₄·2H₂O）。为了达到超低排放标准、更好的脱硫效果，我国90%以上的烟气脱硫项目均采用的石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺。由于电厂排放标准的严格、水资源短缺的加剧、石灰石品质等原因，在一定程度上影响了石膏的品质，主要反映在石膏脱水困难、杂质多和氯离子含量高。

一、影响石膏品质的原因

标准的脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径40~60μm，颗粒呈短柱状，径长比在1.5~2.5之间，颜色呈灰色或者淡黄色，有少量未反应的石灰石、CaF₂和少量的飞灰等。

1.1 脱硫工艺水的改变

脱硫工艺水水源一般为循环排水或者工业水，但随着水资源的短缺或者缺水地区，部分电厂改用了经混凝沉淀过滤处理后的城市中水作为脱硫工艺水。城市中水来水的氯离子随着季节不同会有所变化，通长处于160mg/L左右范围变化。因循环水浓缩倍率在3.5倍上下，因而机组循环水冷却水氯离子会达到550mg/L。正常情况下，脱硫系统每小时耗用水量约150m³。随着长期运行，氯离子会在吸收塔内富集，造成石膏浆液氯离子含量过高，过高的氯离子会抑制半水石膏的氧化，降低碳酸钙的转化反应，使石膏结晶多样化等，导致石膏在正常情况下脱水困难并且氯离子含量居高不下。

1.2 污泥进入脱硫系统

电厂的污泥主要有废水预沉箱污泥、电絮凝污泥、中水化学污泥和机加池污泥等。脱硫废水预沉箱污泥和电絮凝污泥主要污染物是重金属和化学药剂等，直接混入石膏中会影响石膏的含量，细颗粒的污泥会堵塞脱水机滤布，影响设备处理能力和过滤效果。处理中水的化学污泥浓度低、粒度细，一般是输送到吸收塔内为系统的补水。细颗粒的化学污泥会包裹住石膏小晶粒，使晶粒难以长大，影响固液分离效果。机加池污泥的主要成分是Ca(OH)₂，也作为SO₂的吸收剂输送回吸收塔，但是Ca(OH)₂与CaCO₃反应速率不同，会因为氧化风量不足产生过量的亚硫酸钙，影响脱水效果。

1.3 为稳燃锅炉投油

燃煤发电机组在启动、停运、低负荷稳燃及深度调峰阶段由于设计、燃煤等原因均需要大量的燃油助燃。由于工况运行不稳定和锅炉燃烧不充分，会有相当一部分未燃尽的油污或油粉的混合物随燃气进入吸收塔浆液内。浆液中的油污对吸收塔内石灰石和亚硫酸钙形成包裹，阻碍石灰石的溶解和亚硫酸钙的氧化，严重影响石膏的品质。含油的石膏浆液进入到脱水系统，由于油污及未完全氧化的亚硫酸钙产物的存在，极容易堵塞滤布，造成脱水困难。

1.4 电除尘效率低

出于运行成本的考虑，电厂实际运行的煤种品质会低于设计煤种，使用高硫灰、高灰分的煤进行掺烧。对电除尘和吸收塔压力比较大，所以在脱硫系统中发挥了吸收塔的协同除尘的能力。经电除尘净化后进入吸收塔的烟尘粒径绝大部分小于10μm，甚至小于2.5μm，远远小于石膏浆液粒径。这部分飞灰进入到石膏浆液中会阻碍二氧化硫与脱硫剂的反应程度。其中亦含有Fe³⁺、Cl^-、Al³⁺等大量的金属离子，重金属离子会抑制Ca²⁺与HSO^3-的反应，浆液中的F^-和Al³⁺含量较高时会生产氟铝络合物AlFn，覆盖在石灰石颗粒表面，造成浆液中毒。

1.5 浆液强制氧化程度

高硫煤的燃烧使入煤含硫量突然增大，导致吸收塔入口SO₂浓度增大较大，而鼓入吸收塔的氧化空气量并未随之增加，当SO₂浓度超过设计值，氧化风量也是无法改变，由于氧化严重不足，溶液中可溶性亚硫酸盐浓度增加将抑制CaCO₃的生成。可溶性亚硫酸盐结晶即是CaSO₃·1/2H₂O晶体，该物质是层装或者针状晶体，形成石膏颗粒小、粘性大。

1.6 设备运行状况

石膏浆液从吸收塔排出后，主要有两级脱水设备，第一级是石膏旋流器，第二级是真空脱水机。石膏旋流器在实际运行时有一定的分离效果，将大颗粒石膏晶体进行浓缩从底流排出，小颗粒晶体和没有反应的CaCO₃从溢流排出，再返回吸收塔进行反应，所以旋流器的运行也是影响石膏品质的关键。二级脱水系统真空度的高低、滤饼吸干时间是影响滤饼水分的关键。

二、控制措施

2.1 对脱硫工艺水水源进行改造，在电厂石灰预处理清水池处，安装清水输送泵，输送到脱硫系统工艺水箱内，保留原水系统做备用。脱硫系统使用城市中水通过石灰进行预处理得到的澄清水，氯离子含量降为现有的1/3~1/4，氯离子降至160mg/L左右，有效改善吸收塔浆液品质，促进石膏品质稳定。

2.2 如果脱水机系统中添加脱硫废水污泥势必要影响到石膏品质，只能通过少量长时间的供料减少对石膏浆液脱水效果的影响。处理中水的化学污泥进行浓缩后，与石膏浆液一同进行脱水，浇在已形成滤饼的带式真空过滤机表面进行分层脱水，即达到污泥脱水目的又减少对脱硫系统影响。

2.3 加强锅炉运行燃烧的调整，减少锅炉启停阶段或低负荷运行时投油稳燃对脱硫系统的影响。调整过滤设备，不堵塞滤布的情况下，将油污和杂质从石膏表面带走。

2.4 从对脱硫系统长期稳定运行和整体经济性方面考虑，加强除尘器运行调整，控制除尘器出口（脱硫入口）烟尘浓度在设计值之内。加强对电除尘器全面检查，确保设备各部件正常运行，增加振打频率等。

2.5 注意控制吸收塔内浆液密度，尽可能延长塔内反应时间，在密度达到规定时，方可启动石膏排出泵。积极协调燃料配煤，确保脱硫运行中烟气含硫量在设计值之内。在同样浆液液位时，如果氧化风机电流升高，需及时清理氧化风管结垢，保证系统运行稳定。

2.6对旋流器的沉沙嘴进行检查，是否由于磨损严重造成尺寸过大，影响分离浓缩效果。如果浆液性质有变化，并不能很好的进行浓缩，也可以对沉沙嘴进行更换，达到比较好的分离效果。当石膏浆液品质不好，脱水困难时，需提高二级脱水设备的真空度来降低水分。

三、总结

影响石膏品质的原因有很多，主要有脱硫系统的浆液调整和系统设备稳定运行两个方面。电厂的检修维护人员要研究设备运行特性，保证设备可以正常高效稳定的使用；运行人员需要综合多方面因素分析及调整，深入了解脱硫反应机理，合理控制系统主要运行参数，才可以保证脱硫石膏品质。

参考文献

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