影響石膏脫水困難的分析及處理

付寶慧

（中國石油化工股份有限公司天津分公司熱電部，天津300271）

1 石灰石- 石膏濕法脫硫工藝原理

以密度在1200kg/m3左右的石灰石漿液作為脫硫劑。在脫硫塔貯漿段內(nèi)，脫硫劑與石膏混合形成石灰石- 石膏漿液，通過一臺循環(huán)泵、三臺噴淋泵進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)過霧化噴嘴噴出，充分接觸向上流動的煙氣，煙氣中的SO2溶于溶液中，與石灰石漿液中的碳酸鈣發(fā)生中和反應(yīng)，從而脫除掉煙氣中的硫，生成的亞硫酸鈣與鼓入脫硫塔內(nèi)的空氣經(jīng)過氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，然后生成二水硫酸鈣[1]，通過排漿泵抽出，流經(jīng)水力旋流器，進(jìn)行一級脫水及二級脫水最后脫水生成的石膏掉落至石膏間，由汽車定期運出進(jìn)行綜合利用。

2 吸收塔內(nèi)漿液的主要化學(xué)反應(yīng)

吸收反應(yīng)：

中和反應(yīng)：

氧化反應(yīng)：

結(jié)晶過程：

3 脫硫裝置投運以來我車間石膏存在的主要問題

我廠將石膏樣本送至檢測，從委托的石膏檢驗報告可以看出，以下是目前我廠的石膏存在的主要問題：（1）二水硫酸鈣（干基）含量實測值74.4%，低于標(biāo)準(zhǔn)值≥85%；（2）石膏中附著水量（濕基）實測值18.16%，高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值≤10%；（3）氯離子（干基）實測值7210mg/kg，嚴(yán)重高于標(biāo)準(zhǔn)值≤400 mg/kg；（4）半水亞硫酸鈣（干基）實測值14.15%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值≤0.5 %，氧化反應(yīng)及不充分，未完全生成硫酸鈣；（5）顏色較黑，石膏應(yīng)該是微黃；（6）根據(jù)以往出現(xiàn)的問題還有漿液中的銨鹽高，脫石膏時廠房內(nèi)氣味刺鼻。由于沒有脫硫?qū)嶒炇?，不能試驗?shù)據(jù)比對，只能從現(xiàn)象上觀察：（1）真空皮帶機濾布上很難生成1cm 厚度以上的石膏餅，有時甚至生不成，石膏餅成較濕狀態(tài)成水狀。（2）在鍋爐投油時，石膏餅的表面覆蓋一層油質(zhì)，此物質(zhì)主要是投入的油未完全燃燒生成的產(chǎn)物及煤油混合燃燒生成的含油質(zhì)產(chǎn)物。（3）石膏餅薄，粘性較大，濾布表面粘結(jié)現(xiàn)象明顯，濾布攜帶石膏現(xiàn)象非常嚴(yán)重。

4 石膏含水量高的原因分析

4.1 煙氣中含油

當(dāng)鍋爐啟停爐或燃燒投油時，由于我廠已將旁路煙道拆除，煙氣直接流經(jīng)穿過脫硫塔，未完全燃燒含有油污的雜質(zhì)進(jìn)入脫硫塔，極易污染脫硫塔內(nèi)漿液，含有油污的漿液會在碳酸鈣和亞硫酸鈣顆粒表面形成一層油膜，阻礙石灰石溶解，抑制吸收反應(yīng)，并阻止亞硫酸鈣的氧化很難形成碳酸鈣晶體。

4.2 漿液中含有大量銨鹽

當(dāng)氨逃逸嚴(yán)重時，硫酸銨等銨鹽會進(jìn)入到脫硫塔溶于漿液中，銨鹽量隨之升高，除產(chǎn)生刺鼻性氣味外，在常溫下容易結(jié)晶，對石膏脫水將會造成很大影響。在2015 年就曾發(fā)生氨逃逸導(dǎo)致的廠房內(nèi)氨味刺鼻，及脫石膏困難等問題發(fā)生。車間的脫硫系統(tǒng)處于被動狀態(tài)等嚴(yán)重問題。

4.3 入口含塵量偏高的影響

入口含塵量偏高阻礙了二氧化硫與脫硫劑的接觸，從而使石灰石中鈣離子的溶解速度降低，煙氣中還含有重金屬離子，該物質(zhì)也會抑制鈣離子亞硫酸離子反應(yīng)。此外，粉塵中鋁離子與漿液中的氟離子反應(yīng)生成氟化鋁絡(luò)合物，在石灰石表面形成一層包裹，降低脫硫效率。同時粉塵粒徑遠(yuǎn)小于石膏粒徑，會將濾布堵塞，導(dǎo)致石膏含水量增大。

4.4 石灰石的品質(zhì)

影響脫硫運行的一個重要因素就是石灰石的品質(zhì)，尤為關(guān)鍵的是石灰石中碳酸鈣含量及石灰石研磨細(xì)度，其中含有的雜質(zhì)量增多或下降都會惡化漿液品質(zhì)，細(xì)度越細(xì)反應(yīng)越充分效果越好。當(dāng)碳酸鈣含量及成品細(xì)度發(fā)生變化時，其反應(yīng)活性降低，極易增加供漿量，造成塔內(nèi)碳酸鈣含量增大，石灰石顆粒易粘結(jié)在一起，會出現(xiàn)脫水困難的現(xiàn)象。[2]

4.5 入塔煙氣中的含硫量大

當(dāng)鍋爐增加負(fù)荷時，進(jìn)入脫硫塔內(nèi)SO2濃度隨之增大，而鼓入吸收塔內(nèi)的氧化空氣量并未隨之增加，特別是SO2的濃度超過設(shè)計值，且無法改變氧化風(fēng)量，會造成漿液中亞硫酸鈣氧化不充分含量偏高，而亞硫酸鈣呈針狀，容易堵塞濾布，從而增加脫水難度，造成石膏含水量高。

4.6 石膏水力旋流器出現(xiàn)異常

通過采取檢查及測量的方法來判斷水力旋流器是否正常工作，分別沉淀石膏旋流器旋流子頂部及底部的漿液，將沉淀后的含固量差別進(jìn)行對比，頂流的含固量差別在底流含固量的40%-60%范圍內(nèi)，旋流子正常運行，如果低于此范圍就要檢查更換旋流子?，F(xiàn)場出現(xiàn)異常情況時，對水力旋流器的頂流和底流進(jìn)行了比對，從漿液的沉淀量可以直接看出水力旋流器的效果，對問題的判斷非常有利。

4.7 真空皮帶機出現(xiàn)異常

脫硫塔底部反應(yīng)充分的石膏漿液由排漿泵抽出，流至水力旋流器。旋流器具有雙重作用：石膏漿液預(yù)脫水和石膏晶體分級。細(xì)小的微粒進(jìn)入一級溢流箱，重的固體微粒進(jìn)入真空皮帶機。真空皮帶機的真空度與石膏含水率有直接關(guān)系，一是脫水設(shè)備運行異常；二是石膏漿液本身原因。[3]

4.8 氧化空氣量不足

亞硫酸鈣需氧化成硫酸鈣，當(dāng)進(jìn)入到脫硫塔內(nèi)二氧化硫增大時，很容易出現(xiàn)氧化不充分的現(xiàn)象。當(dāng)進(jìn)入脫硫塔內(nèi)氧化空氣量不足時，漿液中的亞硫酸鈣濃度增大，抑制碳酸鈣的溶解，轉(zhuǎn)化成石膏量隨之減少，由于碳酸鈣的粒徑較小漿液又抑制碳酸鈣的溶解，從而造成脫水困難。如果有實驗室，可以直接檢測，更利于判斷。

5 解決以上問題的對應(yīng)方法

5.1 改用點火方式。將點火方式改用離子點火或微油點火，或盡量較少機組啟停或鍋爐投油時間，在投油過程中可酌情加入消泡劑，同時將劣化的漿液外排或置換。

5.2 降低爐內(nèi)脫硝過程的氨逃逸量。氨逃逸對脫硫裝置的影響較大，除了脫石膏過程中，味道刺鼻以外，由于銨鹽在常溫下易結(jié)晶，漿液中的銨鹽對濾布也會造成堵塞，也是造成石膏的含水量高的重要原因，熱電部應(yīng)加強氨逃逸管理，防止對下游脫硫系統(tǒng)造成影響。

5.3 加強電袋除塵器的管理，確保電袋除塵器的出口粉塵達(dá)到設(shè)計值。加強電袋除塵器的全面檢查，電除塵器的參數(shù)和振打方式，確保電場投用率，盡量避免電袋除塵器切旁路或退出運行。

5.4 嚴(yán)密監(jiān)督石灰石質(zhì)量。我廠采用外購的石灰石粉，碳酸鈣含量應(yīng)應(yīng)高于90%，氧化鎂及碳酸鎂的質(zhì)量含量小于3%，避免含有大量雜質(zhì)。

5.5 控制燃煤含硫量。燃燒含硫量低的煤種，加強爐內(nèi)脫硫，降低煙氣中二氧化硫的含量，及時補充新鮮的石灰石漿液和工藝水，如漿液劣化必須將其外排或置換。

5.6 增加旋流器的監(jiān)控及維修。石膏旋流器的操作并不多，只有檢查壓力。日常加強檢查底流口流出漿液的狀態(tài)，旋流后達(dá)不到40%-60%的脫水效果就要考慮更換沉沙嘴了。

5.7 保持真空皮帶機的最佳運行狀態(tài)。皮帶機的問題一個是濾布的狀況，應(yīng)及時查找真空異常原因。另一個是皮帶、濾布跑偏的狀況，出現(xiàn)該問題及時聯(lián)系檢修。

5.8 提高漿液氧化程度。確保氧化風(fēng)系統(tǒng)正常運行，根據(jù)石膏脫水效果及石膏內(nèi)亞硫酸鈣的含量確認(rèn)合適的氧量，升高脫硫塔液位，降低漿液密度，增加氧化時間等手段來控制氧化時間。

結(jié)束語

造成石膏含水率的因素比較多，通過對脫硫系統(tǒng)石膏含水量大的原因進(jìn)行分析，從而提高石膏品質(zhì)，降低石膏的含水量必須在完善各項措施后，才可以把石膏脫水環(huán)節(jié)做得更好，實現(xiàn)石膏的經(jīng)濟效益，使石膏得到有效的利用。