脱硫石膏含水量高原因分析及应对

陈景

摘要：现阶段我国范围之内各个发电厂实际运行的过程中脱硫系统当中脱水石膏含水量高这个问题出现的几率比较高，因此会对处理系统运行安全性及稳定性造成一定程度的影响，积极的找寻脱硫系统中石膏含水量过高的原因，并找寻有效性比较强的解决措施，希望可以有一定的借鉴性作用，促进我国社会经济发展。

关键词：脱硫石膏含水量高，原因分析，控制措施

1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺流程

石灰石-石膏湿法是应用石灰石浆液作为吸收剂，其与高温烟气中的SO2接触后，二者发生化学反应形成一种副产物CaSO4·2H2O即石膏，从而实现对烟气脱硫的目的。吸收塔内的石膏浆液，会通过石膏排出泵，输送到石膏浆液旋流器当中完成一级脱水。此环节通常会脱去二分之一的水分。一级脱水之后石膏饼会进入到真空皮带脱水机当中进行二级脱水。在完成了一级、二级脱水后，最终产物的脱水量会达到90%以上。二级脱水后的石膏送回到石膏仓内。品质好的石膏可以对市场销售，为企业获取更多的经济效益。

2 石膏含水率高原因分析

针对石膏脱水系统运行现状，先后联系电科院、航天环境及兄弟电厂人员作了详细的原因分析，通过逐个排查影响石膏含水率高的因素后，现分析情况如下。

2.1 烟气SO2浓度突变

燃煤硫分或烟气SO2浓度是脱硫系统的重要设计参数。在实际运行中，如果烟气SO2浓度高于设计值，超出吸收塔处理能力，则脱硫效率会显著下降，而且石膏品质也得不到保证。SO2浓度升高会加大石灰石浆液给料量，导致石膏中碳酸盐含量超标。由于烟气量或原烟气SO2浓度突变，造成吸收塔内反应加剧，CaCO3含量减少，PH值下降，此时为保证脱硫效率而增加石灰石供浆量以提高吸收塔浆液的PH值，但由于反应加剧吸收塔浆液中的CaSO3·1/2H2O含量大量增加，若此时不增加氧量使CaSO3·1/2H2O迅速反应成CaSO4·2H2O，则由于CaSO3·1/2H2O可溶解性强先溶于水中，而CaCO3溶解较慢，过饱和后形成固体沉积。

2.2 吸收塔浆液密度高

吸收塔浆液密度高达1.190t/m3没有及时外排，浆液中的CaSO4·2H2O饱和会抑制CaCO3溶解反应，脱硫效率下降，石膏脱水困难。

2.3 烟气含尘浓度

电除尘后粉尘含量高或重金属成分高，高浓度的粉尘会降低石灰石利用率，甚至引发氟化铝闭塞。燃油时，由于不完全燃烧产生的油烟、碳核、沥青质、多环芳烃等，不但影响电除尘效率，造成粉尘含量增大，而且粉尘会直接包裹在石灰石和亚硫酸盐晶体表面，阻止反应，降低石膏浆液品质。

2.4 氧化不充分引起CaSO3含量大

石灰石浆液通过循环泵经喷嘴喷入吸收塔内，石灰石浆液的液滴在气动脱硫单元内充分接触与烟气进行发生化学反应，把烟气中的SO2吸收，生成CaSO3·1/2H2O后汇入吸收塔下部浆液储存段。氧化风机向浆液储存段内鼓入空气，将CaSO3·1/2H2O氧化成CaSO4·2H2O并最终形成石膏。当氧化风量不足、不均时，浆液中CaSO3质量浓度增高，石膏浆液无法脱水，石膏含水量增加。

2.5 石膏旋流器顶部压力

水力旋流器是基于离心沉降作用：待分级的细颗粒和粗颗粒随流体以一定的压力从水力旋流器上部周边切向进入器内之后，产生强烈的旋转运动，由于细颗粒和粗颗粒间存在粒度差异，所受的离心力和流体曳力的大小不同，在离心沉降作用下，大部分粗颗粒经水力旋流器底流口排出，而大部分细颗粒则由溢流口排出，从而达到分级的效果。

3 建议及防范措施

通过以上对影响石膏含水率高的因素分析，做出如下建议及防范措施：第一，吸收塔入口SO2浓度严重超过设计值时，受气/液接触面积和传质速率的限制，由于氧化速度跟不上，浆液中CaSO3质量浓度增高，影响石膏脱水系统的正常运行。同时，进入浆液中的SO2摩尔数增加使得浆液池中的吸收反应和氧化结晶的时间和空间不足，浆液的pH值将下降，这时更要控制PH尽量在5.0左右（较正常低一些），盲目供浆只会加快吸收塔浆液品质变坏，造成石膏脱水系统运行困难，石膏含水率高。第二，经常检查氧化风机电流和压力、流量在正常范围内，及时清扫氧化风机滤网、定期置换氧化风机的油，以确保氧化风机的风压正常出力。第三，严格控制入炉煤含硫量，尽量采用与设计煤种相近的燃煤，保证进入脱硫的烟气品质符合设计参数要求，这是保证脱硫系统安全、稳定、达标、高效运行最简单可行的方法。第四，旋流器入口压力重设。在脱硫系统最初投入到运行使用状态时，可以在解决了脱水系统真空度问题之后，重点对旋流器的工作状况进行分析。比如，在系统运行状态下，通过对运行工况以及DCS的数据记录可以看出，石膏旋流器当中的四个旋子如果同时处于运行状态下，压力会维持在0.188MPa的状态下，如果四个旋子当中的三个处于运动状态，系统内部的压力保持在0.250MPa状态下。因为系统的设计工作压力为0.120MPa。所以，在日常的运行和管理中，使用其中三个旋子，将剩余的旋子作为备用旋子，不仅可以提高系统的运行效率，同时还可以为系统的稳定性产生保障。为进一步提高系统运行的科学性和有效性，需要将石膏排出泵改为变频控制模式，或者，在排出泵出口的位置，增加吸收塔。通过再循环回路的方式，并设置相应的调节门，可以确保石膏排出泵位置到石膏旋流器的管路上，能够安装大小合适流量合理的节流孔板，减少系统可能出现堵塞的概率。第五，旋流器沉沙嘴状况调整。当旋流器的沉沙嘴运行过程中，系统内部喷射出的浆液呈现出喷雾放射状时，表示系统的沉沙嘴尺寸过大。此种情况下，旋流器系统底流的浓度会降低。此外，如果将溢流嘴喷射出新的浆液呈现出绳状时，表示溢流嘴的尺寸偏小，如果不能够得到有效地控制，会导致溢流浓度过大。对此，要在解决旋流器入口压力之后，对沉沙嘴与溢流嘴进行重新更换。选择尺寸较小的沉沙嘴和溢流嘴，能够达到提高底流浆液含固率的目的。第六，加强化学监督，定期对石膏浆液进行化学分析，及时向运行人员反馈分析结果，供运行调整参数。石膏浆液监测参数主要有：石膏纯度、碳酸盐含量、亚硫酸盐含量、氯离子含量、pH值、密度、石灰石粉粒径及CaO含量等。实际上，对于有经验的运行操作人员，可从吸收塔浆液的密度、化学成分、旋流站和脱水皮带机的运行状况等几方面综合判断石膏的结晶状况。

结束语：

发电厂及其它工业锅炉尾气需要进行脱硫处理，以使其达到环境许可的排放标准。工业上通常采用技术较为成熟的石灰石-石膏湿法脱硫工艺。但是脱硫后的产物石膏饼含水率会出现偏高的情况。导致此种问题出现的原因较为复杂。需要对石灰石-石膏湿法的操作工艺流程以及机械设备等各项问题进行分析，明确问题产生的原因，进而制定出合理的问题解决方案。

参考文献：

[1]杜立新.石灰石-石膏湿法脱硫石膏含水率控制及运行管理[J].化工管理.2019（04）

[2]王鑫，闫淑梅，席朝辉，孙冬冬.火力发电厂石膏含水率高的原因分析及建议[J].吉林电力.2015（06）

[3]張山山，陈光，曾庆猛.火电厂湿法脱硫石膏含水率超标原因分析及控制建议[J].发电与空调.2015（04）