浅谈湿法烟气脱硫及DG型石膏真空脱水技术

丁琨

【摘 要】论文研究了脱硫石膏质量影响因素与烟气脱硫反应参数控制范围，分析了石灰石-石膏烟气脱硫反应中的石灰石品质、石膏浆液固体含量、石膏浆液pH值合理范围、吸收塔氧化空间与停留时间、烟气入口烟尘浓度等各参数的理想值，探讨了水力旋流器脱水系统与DG型石膏真空脱水机系统这两种常用的物理脱水系统的技术特点及在石膏脱水中的应用。

【Abstract】This article researches the factors affecting the quality of FGD gypsum and the control range of FGD reaction parameters， analyzes the quality of limestone， the solid content of gypsum slurry， the reasonable range of pH value of gypsum slurry， absorption tower oxidation space and residence time and the ideal value of smoke concentration and other parameters in the FGD reaction of limestone and gypsum， discusses the technical characteristics of two commonly used physical dehydration systems， namely， the hydrocyclone dewatering system and the DG type gypsum vacuum dewatering system， and their application in gypsum dewatering.

【關键词】石灰石-石膏湿法脱硫技术；石膏脱水系统；旋流器；DG型石膏真空脱水机

【Keywords】limestone-gypsum wet desulphurization technology； gypsum dewatering system； cyclone； DG gypsum type vacuum dewatering machine

【中图分类号】TM621.8 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0160-02

1 引言

环境保护和电力生产对于我国的经济社会发展都具有重要意义。其中火力发电是现阶段我国最主要的发电形式。电厂烟气污染问题成为了降低人们居住生活质量的关键因素，做好其环境保护措施是保障环保效益的必要措施。石灰石-石膏湿法是从源头上控制二氧化硫排放量的一种脱硫技术，它具有经济效益高、脱硫效果好、应用范围广等特点[1]。

2 脱硫石膏影响因素与参数控制

2.1 石灰石品质

作为脱硫吸收剂原料，石灰石不仅与石膏浆液的品质有联系，也影响着脱硫效率。在实践中，由于白云石比方解石碳酸钙的溶解速率低三到十倍，所以当工业生产要求提高石灰石利用率或石灰石的碳酸钙含量小于百分之八十五时，人们就不能忽视白云石等杂质对于石灰石溶解的影响。同时，由于碳酸镁中镁离子的存在可以促进氟-铝钝化膜形成，进而降低石灰石的溶解速率，从而降低脱硫效率，所以控制碳酸镁含量也是保障石灰石品质的重要环节。

2.2 石膏浆液的固体含量

在实践中，浆液密度与塔内石膏饱和度成正比，人们通过分析石膏浆液的密度就可以了解吸收塔内石膏的饱和度。浆液密度过低会导致碳酸钙含量增多。如果把石膏浆液从吸收塔排出，那么碳酸钙含量就会增加。这样不仅会降低石膏品质也会造成资源浪费。另一方面，如果浆液密度过高，导致硫酸钙含量增多，那么二氧化硫的吸收与碳酸钙溶解的效率就会贬低，进而影响脱硫效果。需要注意的是，石膏脱水中容易导致石灰石粒径堵塞滤布，影响石膏品质。综合而言，为保证脱硫石膏质量，人们需要将硫酸钙、碳酸钙等固体含量控制在百分之十五至十八之间。

3 石膏脱水的物理系统

3.1 设备运行条件与选材

石膏脱水设备的选材主要从氯离子浓度和pH值两方面来考虑。在pH值较低的环境下，石膏脱水系统很容易受到腐蚀然后发生断裂。同时，石膏浆液与滤液水中氯离子百万分比浓度通常可以达到一万到两万，这对设备的性能有很大的影响。研究发现，用聚氨酯材料做成的旋流器具有更高的耐腐蚀性。DG型石膏真空脱水机的管道选用PP或FRP材质，真空罐采用碳钢衬胶，框架采用船舶级防腐材料。这样一来，DG型石膏真空脱水机的耐腐蚀性就有所提升。

3.2 常用的石膏脱水系统

3.2.1水力旋流器脱水系统

在脱水系统中，浆液从吸收塔排出，被送至水力旋流分离装置，浓缩至百分之四十到百分之五十含固量，然后经真空皮带过滤装置脱水。石膏旋流器的稳定性也是影响石膏品质的重要因素。石膏旋流器是根据石膏浆液所遵循的粒径、密度原理来实现其功能的。利用离心力，水力旋流器脱水系统分离出石膏浆液的大小颗粒，将其分为固体含量不同的溢流液与底流液。固体含量高的底流液直接进入二级脱水系统。除了浓缩浆液作用，旋流器还能够提高石灰石利用率。由于石膏结晶粒度大于石灰石飞灰，所以石灰石和飞灰容易掺杂在溢流稀浆中，掺杂的石灰石返回吸收塔，这样就降低了石灰石和飞灰在底流浓浆中的含量，发挥了保障石膏质量的功能。

影响水流旋流器运行的因素主要包括旋流器入口压力、沉沙嘴尺寸。一般情况下，人们会适当增加水流旋流器入口压力，以减少石膏中的杂质，保障脱水效果。另外，增加旋流子的投运量有利于增加石膏的产出速率。旋流器沉沙嘴的尺寸需要在适当的范围内，过大或过小都会降低旋流器底流颗粒尺寸，不利于脱水功能的实现。需要注意的是，人们需要定期维修旋流器，检查其沉沙嘴磨损情况。此外，人们也需要采取措施控制旋流器入口浆液压力，压力下降或稳定性下降都会降低分离品质。浆液泵叶轮磨损、管道部分堵塞、掺杂氧化空气气泡等诸多因素都会导致旋流器入口浆液压力发生变化。虽然就理论层面而言，旋流器进口压力与分离效果成正性关系，但是在实践中，旋流器入口浆液压力过高会增加旋流器的负担，增加磨损程度，减少其使用寿命，因此，相关部门需要对旋流器入口浆液压力给予综合考虑。同时，相关人员应定期测定底流和溢流浆液的浓度，以保证分离效果的稳定性。在工业实践中，提升水力旋流器的运行效率大约能够提高石膏百分之一的纯度。

3.2.2 DG型石膏真空脱水系统

在旋流器中，浓缩石膏浆液经过初级脱水后，就进入到DG型真空脱水机系统进行第二级脱水。百分之四十至百分之五十含水率的浓缩石膏浆液，经过两级脱水后，其含水率降低到百分之十以内。在实践中，DG型石膏真空脱水系统是决定石膏质量的关键。具体而言，浆液经过初级脱水后，进入DG型石膏真空脱水机的石膏浆液给进器，驱动辊拖动滤布，然后真空泵把浆液中的水分抽吸出来，水分经真空管道汇入滤盘底部，石膏的固体部分则被留在滤布上，直接输送到石膏仓库。

DG型脱水机整个操作过程采用PLC可编程序控制。滤布驱动装置采用变频电机。DG型脱水机上的环状滤布经滤布压辊紧贴在过滤盘的多孔滤板上，过滤盘出口真空总管及真空排液器与抽真空系统相连。石膏悬浮液由布料器連续、均匀地分布在专用滤布上面，在真空负压作用下石膏滤液通过滤饼、过滤介质和多孔过滤板汇集到真空总管，然后经真空排液器分离后排出。固态颗粒被截留在滤布上形成滤饼，从而实现了固液二相的分离。滤布上滤饼在滤布驱动装置的带动下依次经过滤区、洗涤区、抽干区，经过脱水机尾部的卸料辊转向，绝大部分滤饼被排出到石膏仓库。滤布经过卸料刮刀辊时，再由刮刀装置将残留在滤布上的滤饼卸入卸料仓。

DG型脱水机在过滤及滤饼洗涤操作时滤布处于静止状态，此时滤盘与真空系统相通。在卸料操作时滤盘与真空系统断开，滤布驱动装置和滤布洗涤装置启动，此时滤布洗涤水阀打开，将滤布向前移动一个行程，同时进行滤布的清洗及再生。如此循环不断操作，依次完成过滤、洗涤、抽干及卸料的过程[2]。DG型脱水机完全可以免维护运行，将检修工作人员的工作强度大幅度降低，使设备用起来更加高效，配件更换起来更加方便和快捷。实践证明，石膏滤饼厚度也是决定石膏脱水效果的关键因素。石膏滤饼越薄，脱水越容易，含水率越低。需要注意的是，石膏滤饼不能过薄，否则滤饼就会出现裂缝，导致浆液分布不均，变相增加石膏含水率。研究发现，合适的石膏滤饼厚度是二十五到三十五毫米[3]。使用DG型石膏真空脱水机系统可以让脱硫系统更加稳定，推进脱水机免维护运行也是中船天恒环保多年技术的累积，更是提升运行稳定的基础，我们始终要坚信科技改变一切，思维承兑未来。

4 结语

工业化的加快促使人们开始重视起人与环境的协调相处。随着社会经济的飞速发展和工业技术水平的日益提高，石灰石-石膏湿法技术水平也在不断提高，该技术能够从源头上控制二氧化硫的排放，具有很高的环境保护效益。其副产品优质石膏也具有较高的市场价值，能够保障企业的经济效益。

【参考文献】

【1】张军梅，李临临.湿法脱硫石膏脱水系统设备配置及优化[J].电力环境保护，2009（6）：16-22.

【2】孙洪杰，王文忠，李婷婷.2012-2017年中国火电厂烟气脱硫技术市场调研及投资前景预测报告[J].环境与发展，2012（12）：55-64.

【3】孙洪杰，詹秋.中船天恒环保相关DG型脱水机技术资料[J].环境与发展，2015（4）：6-12.