影响燃煤电厂脱硫石膏品质的主要因素及改善措施王建平

影响燃煤电厂脱硫石膏品质的主要因素及改善措施王建平
摘要：从20世纪70年代开始，欧美等发达国家已经开始利用脱硫石膏，近些
年随着我国环保力度的持续加大，人们也越来越认识到脱硫石膏利用的重要性。

可以被利用的脱硫石膏需满足两个条件，颗粒大小在100μm左右且含水率不高于10%，所以，如何控制脱硫石膏的产出品质是其再利用的前提。

关键词：燃煤电厂；脱硫石膏品质；改善措施
引言
随着国家对燃煤发电机组提出二氧化硫超低排放35mg/m3限值的要求，煤
电机组配套脱硫装置快速增长，脱硫石膏的年产量可达到一亿吨以上。

由于其品
质较低，尤其是其中的氯离子等杂质含量普遍超标，严重影响了脱硫石膏制品的
脱水性等，这在很大程度上限制了脱硫石膏的应用范围。

目前脱硫石膏主要用作
水泥中的缓凝剂，如果不能对脱硫石膏进行有效的处理与应用，会造成脱硫石膏
的大量堆放，这不仅是对资源的浪费，在其堆放过程中还会对环境造成二次污染。

利用脱硫石膏生产石膏板属于节能利废，不仅可以扩展应用范围，还能提高其应
用价值，更是对解决我国日益严重的环境问题的一个重要贡献。

1脱硫石膏品质差主要表现
从外观观察，石膏品质差主要表现为：1）滤布上几乎很难形成厚度为1cm
以上的滤饼，滤饼成浆液状态；2）由于滤饼薄且黏性较大，滤布表面粘结现象
非常明显，滤布携带石膏现象非常严重；3）有时滤饼的表面有一层湿粘、油黑
发亮的物质，这层物质主要是煤和油混烧产生的飞灰和油未完全燃烧形成的物质；4）颜色较黑（正常石膏颜色应为微黄）；5）石膏含有刺激性气味。

2影响燃煤电厂脱硫石膏品质的主要因素
2.1石灰石品质
石灰石品质主要包括石灰石的纯度、粒径、表面积、活性等。

石灰石一般含
有少量二氧化硅、MgCO3、铁和铝等杂质，一般要求燃煤电厂脱硫石灰石纯度大
于90%。

MgCO3在石灰石中通常以溶解形式或白云石形式存在，在吸收塔中不易溶解，无法进行反应，只能进入脱硫石膏中。

如果MgCO3的含量越高，那么石
灰石的活性就越低，不但影响脱硫反应的效果，还会降低脱硫石膏品质。

石灰石
粒径及表面积是影响烟气中的二氧化硫与石灰石反应性能的重要因素，石灰石粒
径越大，其表面积就越小，越难以溶解，导致接触反应不彻底，影响反应效果。

但石灰石粒径过细，不仅增加石灰石研磨系统能耗，还会增加设备投资。

2.2浆液pH值
脱硫系统工作中，浆液pH值是一项重要的参考数据，pH值的高低可直接影
响到石膏的生成品质。

浆液pH值提高时可提高二氧化硫吸收率，但设备结垢现
象明显增多；而二氧化硫吸收速率随着pH值的降低会逐渐减缓，在pH值低于4
时趋近于0。

浆液pH值在4~5.1时，由于石灰石颗粒被F-Al络合物包裹，从而导致了石灰石溶解速率的降低；浆液pH值高于5.8时，浆液中的H+持续变低，浆
液中会析出CaSO3·1/2H2O并包裹在石灰石表面，使得石灰石的活性降低。

因此
在脱硫系统的实际工作时，浆液pH值一般控制在5.0~5.8，超出这一区间均会影
响到石膏的品质。

2.3浆液密度
石膏浆液密度通过影响石膏漩流器的分离效果和石膏的结晶时间来影响石膏
的含水率。

据资料显示，石膏结晶体含量最高的时刻是在吸收塔内固体含量在
15%~18%时。

石膏含量随浆液密度的降低而降低，当浆液密度过低时，不仅石膏
的品质得不到保证，并且因石灰石细颗粒的影响，后续的石膏脱水也将变得异常
困难；浆液密度过高一般发生在石灰石过量的情况下，在石灰石过量的情况下，
二氧化硫的吸收被抑制，产生与浆液密度过低时相同的困境。

因此在实际的脱硫
工作中，打开排出泵进行石膏脱水的时机是当石膏浆液密度达到1120~1140kg/m3（含固量为18%左右）。

2.4浆液过饱和度
石膏晶体首先是由浆液中石膏浓度饱和时产生石膏晶束，晶束再逐渐形成晶种，晶种逐渐长大而形成的。

因此，吸收塔内的石膏浆液应当稳定在一个恰当的
饱和度，从而确保石膏晶体的生成。

晶种生成和晶体长大这2个阶段的反应速度
与石膏浆液的相对饱和度相关，当石膏浆液的相对饱和度小于零时，无晶体生成，当石膏浆液的相对饱和度大于零（一般情况下在0.1左右）时，晶体逐渐长大，
而石膏浆液的相对饱和度较高时，极易产生针状结构。

根据实际的运行经验来看，石膏浆液的相对饱和度稳定在0.25~0.30最佳。

2.5氧化空气量
氧化反应在一定程度上也会影响脱硫石膏的品质。

其原理是部分HSO3-在吸
收塔喷淋区被烟气中氧气所氧化，其他的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化，进而产生碳酸钙，生成石膏产品。

当氧化空气量较少时会产生结垢现象，进而影
响了石膏的品质；当氧化空气量较多时则会增加能耗，提高成本。

所以在烟气量、二氧化硫浓度、Ca/S摩尔比、烟温等参数基本恒定的情况下，若石膏中
CaSO3·1/2H2O含量大于0.5%时应及时调整氧化风机增加供氧量。

3燃煤电厂脱硫石膏品质改善措施
本文以某电厂#1脱硫系统浆液中毒，脱膏异常为例进行分析，某电厂因设备原因连续两次启动锅炉，导致大量油烟进入脱硫吸收塔，且两次启运锅炉间隔较短，吸收塔浆液中聚集了大量的油污和粉尘。

运行人员对脱硫塔浆液进行脱水，石膏品质较差，含水率较高，呈黄泥汤状。

化验分析显示，脱硫塔浆液中碳酸钙含量较高，这主要是因为浆液中的油污能够
在碳酸钙颗粒表面形成一层保护膜，阻止了其溶解于水，其溶解动平衡被打破，
脱硫效率降低，浆液pH值持续下降，过量的碳酸钙悬浮在浆液中而无法反应。

石膏晶体含量较少，这是因为包裹在亚硫酸钙表面的油污隔绝了氧气，导致亚硫
酸钙生成量大大减少，鼓入再多的空气也无法提高脱硫效率。

运行人员采取以下
措施：
（1）对脱硫塔浆液进行连续脱水，增大废水排放量。

在脱水过程中开启除
雾器冲洗水，给脱硫塔补充新鲜工艺水。

（2）大量置换浆液后向脱硫塔内投加脱硫增效剂，增强石灰石粉末溶解速度，前期大量投加1200kg，随着动态置换逐渐稀释后期间断性少量补充；向脱硫
塔内投加120kgNaOH，增加塔内浆液pH值提高脱硫效率。

4结语
燃煤电厂烟气脱硫工艺所产生的石膏，其品质的高低决定了利用的价值，只
有提高脱硫石膏的品质，才能够应用到更多的领域，创造更多的价值。

但是，受
限于诸多因素对脱硫石膏生成过程的影响，石膏品质的控制一直较为困难。

为此，需要将整个脱硫系统看做一个有机整体，从化学物质、运行条件和系统设备三个
方面共同着手，在结合运行实践的基础上进行系统监管，保证脱硫系统各参数的
实时、可控，才能真正实现脱硫石膏品质的改善和稳定。

参考文献
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