孫靖

（大唐寶雞熱電廠，陜西 寶雞 721000）

火電廠是電能生產(chǎn)中至關(guān)重要的造成部分，其發(fā)電量占全世界發(fā)電量的80%。而火電機(jī)組在燃燒發(fā)電的過(guò)程中，尤其是燃煤發(fā)電中，會(huì)排放出大量的二氧化硫，二氧化硫作為酸雨的元兇，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，火電廠要按國(guó)家規(guī)定，控制二氧化硫排放量。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，因其具有其適用范圍廣、脫硫效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，成為了目前濕法煙氣脫硫（FGD）中技術(shù)最為成熟，且應(yīng)用最為廣泛的脫硫方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界上已投運(yùn)的煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)中，石灰石-石膏濕法FGD占85%左右。如何確保脫硫設(shè)備高效穩(wěn)定地運(yùn)行及如何控制脫硫質(zhì)量，發(fā)揮FGD最大效益，成為了使用者非常關(guān)注的問(wèn)題。

石灰石-石膏FGD工藝，主要原理是用石灰石漿液作為吸收劑，與煙氣在吸收塔逆流混合，煙氣里的二氧化硫與漿液里的碳酸鈣反應(yīng)，生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣遇塔中鼓入的氧化空氣，生成石膏漿液。石膏漿液經(jīng)過(guò)石膏旋流器的初級(jí)脫水，真空皮帶的二級(jí)脫水，從而得到了含水率不超過(guò)10%的石膏。石膏的品質(zhì)直接影響到石膏的銷售和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但石膏脫水處理比較困難。

一、脫硫石膏脫水現(xiàn)狀

石灰石－石膏濕法脫硫采用石灰石（石灰）漿液作吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)后生成石膏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年待處理的脫硫石膏達(dá)1000萬(wàn)噸以上。脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣，可以代替天然石膏生產(chǎn)不同用途的石膏制品。石膏含水率、氯離子多少、重金屬離子、亞硫酸鈣含量、碳酸鈣含量、石膏純度等都會(huì)直接影響到脫硫石膏的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但石膏脫水處理較為困難。因石膏品質(zhì)不合格，造成大量石膏不能進(jìn)行綜合利用，作為一般固體廢物進(jìn)行處置，給企業(yè)增加了大量的成本。

二、造成石膏脫水的主要原因

（一）石灰石純度

脫硫工藝過(guò)程中，使用的石灰石的純度越高越有利于作業(yè)的完成，這和石灰石的構(gòu)造有關(guān)系，它的顆粒越細(xì)小，相對(duì)的表面積就會(huì)越大，和脫硫漿液的接觸面積也會(huì)相應(yīng)地增大，從而能夠有效加快反應(yīng)速度，增強(qiáng)吸收能力，提高石灰石的利用率。一般要求石灰石的純度不低于90%，不然就需要對(duì)石灰石進(jìn)行提純處理再進(jìn)行加工作業(yè)。

（二）入口煙氣含塵量

入口煙氣的飛灰在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的不斷增加的重金屬會(huì)對(duì)吸收塔內(nèi)的脫硫過(guò)程以及晶體的形成都會(huì)造成負(fù)面影響同時(shí)飛灰進(jìn)入漿液中不僅會(huì)增加脫水難度、增加石膏中雜質(zhì)含量，降低石膏的純度，進(jìn)而影響石膏的品質(zhì)。

（三）吸收塔漿液起泡、溢流

當(dāng)吸收塔中的漿液發(fā)生嚴(yán)重起泡現(xiàn)象的時(shí)候，泡沫會(huì)封閉漿液，導(dǎo)致脫水時(shí)石膏脫不干，脫水系統(tǒng)無(wú)法投運(yùn)，導(dǎo)致石膏無(wú)法正常排出，從而吸收塔液位難以控制、吸收塔漿液密度上升。

（四）漿液相對(duì)過(guò)飽和度的影響

石膏溶液只有在適當(dāng)?shù)倪^(guò)飽和度狀態(tài)下，才能實(shí)現(xiàn)晶體數(shù)量少，讓新生成的石膏都在為數(shù)不多的晶體上長(zhǎng)大從而形成大的石膏晶體。飽和度過(guò)低，漿液中石膏晶種不夠，結(jié)晶速度會(huì)受到影響；飽和度過(guò)高，晶體的數(shù)量和體積都會(huì)增長(zhǎng)，會(huì)抑制石膏結(jié)晶。因此在加工過(guò)程中，必須控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

（五）漿液的pH值的影響

漿液的PH值對(duì)石膏結(jié)晶的影響不是直接而是間接的，但是這并不影響它對(duì)于整個(gè)過(guò)程影響的決定性地位。漿液的PH值對(duì)整個(gè)脫硫過(guò)程的影響是通過(guò)影響亞硝酸鹽的氧化速度從而影響石膏的相對(duì)飽和度這樣的一個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐研究表明，PH值控制在4.5，亞硝酸鹽的氧化作用最強(qiáng)，換言之，PH為4.5是一個(gè)最佳的作業(yè)狀態(tài)，是一個(gè)理想的狀態(tài)。但4.5的PH值會(huì)降低SO2的吸收，對(duì)整個(gè)脫硫過(guò)程影響比較大。一般情況下，PH值在4.9-5.5左右比較常見(jiàn)。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)很好的脫硫效果，這就不得不采取其他的措施來(lái)提高氧化的速度，從而提高脫硫的效果，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的石膏產(chǎn)品。這樣做的過(guò)程中需要注意的是需要保證所有物料處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)狀態(tài)之下，特別是漿液的PH值最好保持在一定的水平上，這樣整個(gè)化學(xué)狀態(tài)比較穩(wěn)定，對(duì)于其它的作業(yè)流程比如保持石膏的過(guò)飽和度等都是十分有利的，這樣也就對(duì)優(yōu)質(zhì)石膏的形成打好了一個(gè)基礎(chǔ)。

（六）溫度

經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究表明，在工藝控制中把溫度控制在40-60度之間，既能夠保證可以生成合格的石膏顆粒，同時(shí)又能夠避免系統(tǒng)結(jié)垢，是最理想的溫度狀態(tài)。但是需要注意的是，這個(gè)狀態(tài)是材質(zhì)中沒(méi)有其他雜質(zhì)的情況，如果物料中雜質(zhì)成分過(guò)高對(duì)于溫度也是有一定的影響的，這個(gè)溫度范圍是會(huì)有一定的變化的不是一成不變的。

（七）氧化空氣量

用空氣對(duì)生成的亞硫酸鈣進(jìn)行強(qiáng)制氧化是一道重要工序。這個(gè)過(guò)程對(duì)于鼓入的空氣的量換言之也就是氧氣的量是有一定要求的。過(guò)少，不能實(shí)現(xiàn)亞硫酸鹽的充分氧化；過(guò)多，則會(huì)提高整體運(yùn)行成本，影響脫硫電耗。

（八）機(jī)械力

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，機(jī)械力對(duì)結(jié)晶體的大小和形狀均有影響。在機(jī)械力的作用下，一方面會(huì)使結(jié)晶體尖角部位的晶束從晶體中分離出來(lái)，發(fā)生二次結(jié)晶而形成小顆粒，給脫水造成困難；另一方面，由于機(jī)械力的作用，使得晶體的形狀向非針狀方向發(fā)展，有利于脫水?？梢?jiàn)，機(jī)械力對(duì)石膏結(jié)晶的影響是雙向的，攪拌強(qiáng)度是工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式控制的難點(diǎn)。

（九）脫硫廢水

脫硫廢水中含有的雜質(zhì)普遍有質(zhì)量較清、易懸浮的特點(diǎn)。日常生產(chǎn)過(guò)程中，脫硫廢水受設(shè)備故障，廢水分離效果差或廢水處理不能正常投用，就會(huì)造成吸收塔漿液中雜質(zhì)的積累，降低石膏品質(zhì)的同時(shí)，增加的脫水難度。

（十）脫水工序的影響

當(dāng)漿液中石膏達(dá)到一定的過(guò)飽和度時(shí)，抽出一部分漿液送入石膏脫水系統(tǒng)。石膏脫水分兩步進(jìn)行，第一步先經(jīng)過(guò)旋流器脫水，使石膏的含水率降到50%，然后再利用真空皮帶脫水機(jī)，使其含水率小于10%。石膏的純度是通過(guò)第一步控制的。進(jìn)入脫水系統(tǒng)的漿液中除含有大量的石膏外，還含有一部分未反應(yīng)的吸收劑和氯、氟、鐵等雜質(zhì)。水力旋流分離器使吸收劑與石膏分開(kāi)，然后通過(guò)水洗，除去石膏中的雜質(zhì)，從而得到純凈的石膏產(chǎn)品。

三、如何盡量規(guī)避石膏脫水問(wèn)題

（一）入口煙氣的含塵量

經(jīng)除塵器凈化后進(jìn)入吸收塔的粉塵和飛灰粒徑很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石膏粒徑，故石膏在真空皮帶機(jī)上脫水時(shí)，濾布的細(xì)孔容易堵塞，導(dǎo)致石膏中的水分難以去除。且飛灰中含有金屬離子，金屬離子溶出會(huì)對(duì)吸收塔內(nèi)二氧化硫的吸收造成影響，石膏的質(zhì)量難以保證。主要解決方法是提高燃煤質(zhì)量，增強(qiáng)電除塵的投入率，加強(qiáng)電除塵的捕捉效率，將入口煙氣含塵量控制在200mg/m3以下，并定期清洗濾布。

（二）漿液飽和度

石膏漿液過(guò)飽和度反應(yīng)了吸收塔漿液中石膏的飽和度，石膏漿液的密度過(guò)低，表明吸收塔內(nèi)石膏含量低，碳酸鈣仍大量存在，此時(shí)如果將石膏漿液排出塔，將導(dǎo)致石膏中碳酸鈣含量增加，即浪費(fèi)石灰石，也降低了石膏品質(zhì)；漿液的密度過(guò)高，則石表明膏和碳酸鈣均過(guò)量，過(guò)量的硫酸鈣會(huì)不利于二氧化硫的吸收且不利于碳酸鈣溶解，而且由于石灰石粒徑小，會(huì)堵塞濾布，使石膏脫水困難。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)漿液中固體含量在15~18%時(shí)，石膏結(jié)晶含量最高。

（三）漿液的pH值

一般來(lái)說(shuō)，pH值高的吸收液環(huán)境有利于二氧化硫的吸收，反之，pH低的環(huán)境有利于碳酸鈣離子的溶解和亞硫酸鈣的氧化?？偟膩?lái)說(shuō)，pH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使石膏品質(zhì)下降，反應(yīng)不完全。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，控制漿液的pH值在5.0~5.8左右會(huì)較合理。

（四）吸收塔液位

適當(dāng)提高吸收塔液位會(huì)使得氧化區(qū)增長(zhǎng)，有利于二氧化硫的吸收和亞硫酸鹽的充分氧化，但同時(shí)由于漿液達(dá)到脫水密度的時(shí)間延長(zhǎng)，晶體有從易于脫水的棱柱狀晶體轉(zhuǎn)化成不易于脫水的片狀、花瓣?duì)罹w發(fā)展的趨勢(shì)。

（五）雜質(zhì)含量

反應(yīng)體系的雜質(zhì)主要來(lái)自煙氣的飛灰中和石灰石的粉塵中，主要影響雜質(zhì)有、等。其中對(duì)石膏影響最大，這是由于氯離子比碳酸根離子酸性強(qiáng)，會(huì)抑制二氧化硫溶解成亞硫酸根，不利于石膏的形成。另一方面，氯離子極易與鈣離子結(jié)合，生成6個(gè)結(jié)晶水的·6O，把水留在晶體中，使含水量上升。且由于六水氯化鈣的生成，漿液中的鈣離子濃度增大，由于同離子效應(yīng)，使碳酸鈣分解的平衡向左移動(dòng)，抑制亞硫酸鈣的生成。和的影響主要在這些離子會(huì)與氯離子形成膠體，膠體粒徑小、粘性大的特性影響石膏的脫水。雜質(zhì)的多少可以從石膏餅的形態(tài)看出，雜質(zhì)含量高的石膏餅表面會(huì)成深褐色且入手很黏，和含量超標(biāo)會(huì)使石膏餅出現(xiàn)嚴(yán)重難脫水和皸裂現(xiàn)象。在水洗步驟中適當(dāng)加大用水量和保證廢水系統(tǒng)的正常投用會(huì)有效去除雜質(zhì)，保證石膏質(zhì)量。主要解決方法：針對(duì)傳統(tǒng)廢水處理不合理方面，改變廢水處理過(guò)程，特提出以下改正方案，廢水主要任務(wù)是清除漿液中的雜質(zhì)，而雜質(zhì)在二級(jí)脫水過(guò)程中有兩個(gè)去向，一部分隨石膏外排，這一部分不做考慮，另外一部分經(jīng)脫水機(jī)分離后，存在于氣液分離器的液體中，擬利用將氣液分離器中的液體直接進(jìn)入三聯(lián)箱作為廢水進(jìn)行處理。其優(yōu)點(diǎn)在于，1分離后的液體石膏含量低，減少石膏對(duì)廢水的影響；2.氯離子、重金屬的含量較高；3.降低投資費(fèi)用，降低運(yùn)維成本；4.運(yùn)行可靠，廢水投入量大等優(yōu)點(diǎn)。

（六）積極協(xié)調(diào)燃料配煤，降低燃煤硫分

通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，將之前幾天脫硫入口硫含量數(shù)據(jù)匯報(bào)給生產(chǎn)調(diào)度，及時(shí)調(diào)整電廠供配煤，確保煙氣含硫量在設(shè)計(jì)值內(nèi)運(yùn)行。因此如果煙氣中的含硫量過(guò)大，最直接的辦法還是以采購(gòu)合格含硫量的燃煤為根本。

（七）對(duì)除塵全面檢查，確保高壓柜及布袋除塵設(shè)備投入

需要加強(qiáng)對(duì)除塵器的全面檢查，分別查看各個(gè)高壓柜的二次電流是否在合適的范圍內(nèi)。在此提一點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)高壓柜全部在投，且電壓正常，但效果還是較差時(shí)，就要對(duì)現(xiàn)在常用的頂部電磁振打進(jìn)行檢查，振打好壞，頻率如何都是關(guān)鍵。

（八）嚴(yán)密監(jiān)督石灰石質(zhì)量

大部分廠是采用外購(gòu)石灰石粉，對(duì)此確保車車化驗(yàn)，制定嚴(yán)格的考核管理。如果石灰石粉不合格，明顯表現(xiàn)是加大供漿量后PH值也達(dá)不到規(guī)定值，停止供漿后PH值也下降的很緩慢。石灰石粉的指標(biāo)控制是250目過(guò)篩，純度不小于90%，CaO~”l不小于50%。

（九）加強(qiáng)對(duì)石膏旋流器的監(jiān)控及維修

對(duì)于石膏旋流器的操作并不多，最直接的方法就是通過(guò)石膏排出泵出口或石膏旋流器旋流子閥門來(lái)調(diào)整壓力。日常維護(hù)要加強(qiáng)檢查石膏排出泵出口壓力，旋流器底流口液體流出的狀態(tài)，當(dāng)噴出的為霧狀時(shí)效果為最佳，接近直流時(shí)效果已經(jīng)變差，此時(shí)可以考慮更換噴嘴。也可以通過(guò)測(cè)量旋流器出口濃度，當(dāng)旋流后達(dá)不到40-50%的分離效果就要考慮更換旋流器或旋流子。

（十）保持真空皮帶機(jī)的最佳工作狀態(tài)

皮帶機(jī)的問(wèn)題也就是通過(guò)關(guān)注真空度的高低、石膏含水率及石膏分離效果關(guān)來(lái)確定脫水運(yùn)行狀況的好壞，當(dāng)鍋爐投油燃燒，油脂進(jìn)入吸收塔內(nèi)與漿液混合也會(huì)影響脫水效果，也就是鍋爐要盡可能減少投油燃燒時(shí)間。另外真空泵的運(yùn)行狀態(tài)、沖洗水壓力、皮帶轉(zhuǎn)速等都會(huì)影響脫水效果。

（十一）提高漿液氧化程度

正常運(yùn)行時(shí)氧化風(fēng)機(jī)要注意出口壓力及流量的變化，并定期切換氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)出口壓力增大時(shí)(吸收塔液位、濃度正常)，流量降低時(shí)，估計(jì)氧化風(fēng)管已經(jīng)結(jié)垢嚴(yán)重，在吸收塔大檢修時(shí)要對(duì)氧化風(fēng)機(jī)及氧化風(fēng)管進(jìn)行清垢處理。

（十二）其他措施

某廠就曾發(fā)生過(guò)密度計(jì)故障后，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行脫水，導(dǎo)致塔內(nèi)石灰石粉含量逐漸升高，導(dǎo)致脫水困難。所以保持儀表準(zhǔn)確程度是脫硫運(yùn)行的關(guān)鍵，運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)儀器的檢查，定期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)查找原因解決。保持吸收塔漿液PH值在5．2—5．8之間，防止吸收塔漿液PH值過(guò)高或過(guò)低。PH值過(guò)低漿液呈酸陛不能吸收s0使脫硫效率降低同時(shí)對(duì)塔內(nèi)設(shè)備腐蝕較大，PH值過(guò)高導(dǎo)致漿液中的石灰石量增多，多以PH值過(guò)高或過(guò)低都不利于運(yùn)行穩(wěn)定。另外，加強(qiáng)廢水系統(tǒng)的投運(yùn)效率，使吸收塔內(nèi)漿液重金屬離子含量及吸收塔內(nèi)CL-含量在20000ppm以下不超標(biāo)。

四、總結(jié)

影響脫硫石膏質(zhì)量的因素很多，如石膏在漿液中的過(guò)飽和度、漿液的pH值、石膏的結(jié)晶溫度、氧化空氣用量、漿液攪拌強(qiáng)度以及石膏脫水工序等。此外，晶體的總表面積以及晶體的生長(zhǎng)時(shí)間也會(huì)影響脫硫石膏的質(zhì)量。而且，上述諸因素之間會(huì)產(chǎn)生相互影響和制約。比如漿液的pH值、氧化空氣用量等直接影響石膏在漿液中的過(guò)飽和度。因此，在研究其中一種影響因素時(shí)，必須同時(shí)考慮其他因素的相關(guān)影響，脫硫石膏的質(zhì)量控制還應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)際，采用科學(xué)手段進(jìn)行更加深入的研究。