化學分析參數在石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫運行中的應用

譚忠

(中電投遠達環保工程有限公司,重慶 400060)

1 化學分析的作用

石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫技術是目前世界上運用范圍最廣且技術最成熟的煙氣脫硫技術。石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫技術是以石灰石為脫硫劑,脫硫劑在吸收塔中對煙氣中二氧化硫進行洗滌,洗滌后的煙氣經煙囪排入大氣的一項脫硫工藝。

在石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫工藝中,化學分析的工作主要是對石灰石、石灰石漿液、吸收塔漿液、石膏進行分析,根據化學分析得到的數據判斷系統的運行情況并做相應的調整,以達到系統最優化運行之目的。

2 化學分析主要測試項目與數據分析

2.1 主要測試項目

石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫中化學分析主要的測試項目見表 1。

表1 主要測試項目

2.2 石灰石的測試與數據分析

石灰石作為二氧化硫的吸收劑其品質對整個脫硫系統有著舉足輕重的作用。石灰石的主要成分——碳酸鈣是吸收二氧化硫的主要物質,其質量分數一般要求大于 90%。碳酸鎂對二氧化硫也有一定的吸收作用,過多的碳酸鎂會抑制碳酸鈣的溶解,從而影響到碳酸鈣對二氧化硫的吸收。另外,碳酸鎂與二氧化硫反應生成大量泡沫,容易造成吸收塔的虛假液位和溢流,對設備和系統運行帶來危害。因此,一般要求碳酸鎂的質量分數小于 3%。石灰石活性即石灰石的反應速度是通過石灰石粉與酸的反應速率進行測定的,以石灰石粉轉化率為 80%時所需的時間來表征石灰石活性的大小,它是影響脫硫效果的主要參數之一。碳酸鈣的含量與石灰石活性之間有一定的關系,在一般情況下,石灰石中碳酸鈣含量增加,石灰石活性也相應增加,但石灰石含量達到脫硫系統要求時其活性并不一定同時滿足要求。因此,要求在分析石灰石純度的同時,還要測試石灰石的活性,兩者必須都達到要求才能應用于脫硫技術中。

2.3 石灰石漿液的測試與數據分析

石灰石漿液的測試項目主要是漿液密度和粒度。石灰石漿液密度決定了石灰石漿液中石灰石的含量多少。在系統所需石灰石總量一定的情況下,石灰石漿液密度越大,脫硫系統所需的石灰石漿液體積越小;反之,石灰石漿液密度減小則需要更多的石灰石漿液才能滿足系統正常需求。在正常情況下,石灰石漿液質量密度保持在 1 200～1 250 kg/m3。石灰石漿液的細度是指石灰石漿液中石灰石固體顆粒能夠通過一定標準篩的百分數。在一般情況下,要求細度是在 325目時 90%通過。石灰石漿液細度越大表明其中的石灰石顆粒較小的越多。石灰石顆粒越小,則石灰石顆粒更易溶解,在溶液中的鈣離子越多,鈣離子與煙氣中二氧化硫接觸的幾率越大,有利于脫硫率的提高。

2.4 吸收塔漿液的測試項目與數據分析

吸收塔漿液需要測試的項目比較多,包括 pH值、碳酸鈣含量、亞硫酸鈣含量、濾液中氯離子含量、密度等。

吸收塔漿液的 pH值是漿液中碳酸根、硫酸根含量的綜合反映。pH值的變化將會影響脫硫效率、石膏品質、石灰石的耗量。系統的脫硫率與漿液 pH值之間有一定的關系,吸收塔漿液 pH值在 4～6之間逐漸增大時,脫硫率也隨著升高。在 pH值低于一定值時,脫硫率則達不到 95%。這就需要找到一個合適的 pH值范圍以保證脫硫率達到 95%,這個范圍可以從煙氣分析儀測試的數據結合漿液的 pH值得到。pH值與吸收塔漿液中碳酸鈣含量之間也有一定的關系,pH值隨碳酸鈣含量的增大而升高,這就說明 pH值越高碳酸鈣含量越大。在正常情況下,要求吸收塔漿液中碳酸鈣的質量分數小于 3%,通過多次化學分析的結果可以得出一個簡單的 pH值 -碳酸鈣含量的對應關系。根據脫硫率與 pH值和 pH值與碳酸鈣含量的關系可以建立一個脫硫率 -pH值 -碳酸鈣含量的基本關系表,根據此表的數據可以找出一個 pH值的最佳運行范圍,在這個范圍內,系統的脫硫率能達到要求且漿液中的碳酸鈣的質量分數也低于 3%,這樣就能達到系統脫硫率滿足要求的同時,石灰石的消耗也最小的經濟運行目標。

吸收塔漿液密度必須保證在一定范圍內,密度小則漿液中石膏晶體少不利于石膏的形成和形成大顆粒的石膏。若石膏顆粒小則石膏旋流器溢流密度高,會給廢水處理系統的運行帶來不便,同時,石膏旋流器底流密度也不能達到脫水要求或者對濾布造成損害,堵塞濾布。吸收塔漿液密度過大則給系統帶來不必要的消耗(如電耗量會增大,管道、設備磨損也會加劇),這就要求密度被限定在一定范圍內,在密度大于這個范圍時,就啟動脫水裝置,把多余的石膏帶出系統。

吸收塔漿液中的亞硫酸鈣過多會抑制二氧化硫的溶解從而影響系統的脫硫率,也會造成管道的結垢。存在過多亞硫酸鈣的主要原因包括氧化空氣量不足或氧化效果差。氧化空氣不足可從以下幾個方面來解決:氧化空氣管道堵塞可能造成氧化空氣量不足,在這種情況下,應該疏通管道以增加風量。在氧化風機出力不夠的情況下,可以增加氧化風機投運臺數來增加氧化風量。氧化效果不好可通過改變吸收塔內氧化管道的布置來改善氧化效果(如把布置方式改為錨式或者水平布置方式)。

漿液中的氯離子主要來自于煙氣中的粉塵。氯離子會使脫硫系統中設備引起金屬腐蝕和應力腐蝕,還能抑制吸收塔內的化學反應,改變 pH值,降低二氧化硫的去除率,消耗石灰石等吸收劑。氯離子對石膏脫水有較大影響,漿液中氯離子含量較多時,使石膏含水量增加,影響石膏品質。因此,根據化學分析測得的氯離子濃度可以決定增加或者減少系統的廢水排放。

2.5 石膏的品質與分析

石膏是吸收塔漿液脫水的產物。以石膏中碳酸鈣和亞硫酸鈣含量的數據來分析判斷同吸收塔漿液中的碳酸鈣和亞硫酸鈣的數據。石膏的含水率一般要求小于 10%,如果石膏的含水率不合格,則可從真空度不夠、濾布堵塞、漿液中氯離子濃度高、旋流器底流密度低、脫水時間短、吸收塔漿液雜質多等因素來考慮。石膏的主要成分是二水硫酸鈣和碳酸鈣,石膏純度即二水硫酸鈣含量與碳酸鈣含量密切相關。石膏中碳酸鈣含量多則石膏純度下降,碳酸鈣含量減小則石膏純度增大。碳酸鈣含量的多少與吸收塔漿液的 pH值密切相關,要提高石膏的純度,在保證脫硫率達標的情況下,可適當降低 pH值運行。石膏中的氯離子的質量分數要求小于 0.01%,如果氯離子含量超標則可以從降低吸收塔漿液氯離子含量、提高脫水機真空度、增加濾餅沖洗水等方面采取措施以降低石膏中氯離子含量。

3 結束語

本文對石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫工藝進行了分析,通過這些數據可以判斷目前系統存在的問題以及需要改善的地方,從而提高系統的利用率并降低運行成本,達到系統的最優化運行。因此,應加強日常的化學分析,及時了解運行狀況并做出相應的調整。