脱硫石膏的质量控制培训课件

因此完全氧化不仅有利提高脱硫效率，而且是保证石膏 质量的重要因素。
通常氧化率每下降1.4%，石膏纯度将下降1%。
下表列出的分析结果能很好地说明上述观点。随着循环浆液 中可溶性亚硫酸盐(I-SO3)浓度的增大，浆液中全亚硫酸盐(TSO3)、CaCO3、(T-CO3)浓度增大，石膏副产物中未反应的 CaCO3含量也随之增加，石膏纯度下降。
根据CaCO3脱除SO2的总化学反应方程式可以计算出单位 时间CaSO4·2H2O产量、石灰石耗用量，根据ηCa可得出未反 应CaCO3量。假定石灰石中的酸不溶物、飞灰和未反应的 CaCO3全部进入石膏中，并假定氧化率为100%，即忽略石膏 中CaSO3·1/2H2O含量，由此可得出石膏产出量，从而计算出 石膏中CaSO4·2H2O、未反应CaCO3含量(wt%)，以此作为石 膏质量保证值。石膏中CaSO3·1/2H2O含量保证值可取 ≤0.1wt% ~ 0.35wt%。
图示出了珞璜电厂一期FGD系统石灰石纯度与图石膏成 分的关系。从图中可看出脱硫石膏的主要杂质是石灰石中惰 性物、未反应的石灰石以及飞灰。采用第二种方法提出石膏 保证值时要避免石灰石本身品位较低而保证值提得偏高，造 成今后难以获得稳定的石膏质量，或造成要求较高细度的石 灰石。
循环吸收浆液在反应罐中的停留时间对石膏质量的影响
通常在技术规范中规定τc大约不低于5min。
强制氧化程度对石膏质量的影响
影响强制氧化率的因素很多，当强制氧化装置设计不当 时，很可能造成氧化率达不到接近100%的要求，这对于高 硫煤是较易发生的问题。当氧化率下降时，循环浆液中的可 溶性亚硫酸盐浓度增大，严重时石膏中会出现较高含量的固 体CaSO3·1/2H2O。浆液中可溶性亚硫酸盐浓度的增大将抑 制CaCO3的溶解，使ηCa下降，使浆液中未反应的CaCO3浓 度增大，从而导致石膏纯度下降。
84.1
注：1.I-SO3浆体液相中可溶性SO32-浓度。 2.T-SO3浆液总SO32-浓度(包括可溶性亚硫酸盐和固态亚硫酸盐)。 3.T-CO3浆液总CO32-浓度。
造成氧化不充分的主要原因有，氧化装置设计不合理和 氧化区体积过小。对于搅拌器和空气喷枪组合式强制氧化装 置来说，设计不合理多表现于：
由于石膏中CaSO3·1/2H2O的含量通常在0.4%以下，因此对于特定的 石灰石，特定的烟气条件，提高石膏纯度的主要途径是降低石膏中未反应 的CaCO3含量。但是，循环吸收浆液pH值、浆液中CaCO3浓度与脱硫效 率有密切的关系。提高pH值和浆液中CaCO3浓度，脱硫效率增大。而提高 浆液中CaCO3浓度则会降低石灰石的利用率和石膏纯度。
例如，在某工况下，采用纯度为90%石灰石，可获得纯 度为90%的石膏。如果工况不改变，要想通过提高石灰石纯 度使石膏纯度提高到93%，那么需采用纯度95.1%的石灰石。
如前所述，石灰石研磨细度对石灰石的反应活性影响很 大，当吸收系统的运行条件未发大的变化，如果出现石膏中 CaCO3含量不正常的增加，而循环浆液可溶性亚硫酸盐浓度 不高，那么很可能石灰石研磨工序出现了异常，石灰石粒径 变粗。因此，定期检测石灰石浆液粒度和测定石灰石CaCO3 和酸不溶物含量是运行管理保证石膏质量的重要措施。
①布置的喷枪数不足；
②氧化空气流量不足或各喷枪氧化空气流量不均衡；
③搅拌器输出功率不足或氧化罐体直径过大，使氧化空气泡 分布不均匀；
④喷嘴浸没深度不足，氧化空气泡在浆液中停留时间过短；
⑤吸收塔循环泵吸入浆体对罐体浆液流态的影响，使氧化空 气泡分布不均，甚至大量被吸入循环泵中。
• 对于固定管网式氧化装置则主要表现在：
一种是在设计条件下(既额定工况下的烟气条件、达到规 定的脱硫率和给定的石灰石品质)要求石膏副产品的以下组 成成分含量达到规定的保证值：游离水含量(wt%)、 CaSO4·2H2O含量(wt%)、可溶性Cl-、F-、Mg2+含量(mg/kg 干基)或总可溶性盐含量；
另一种表示方法是对石膏副产品游离水、未反应的 CaCO3和MgCO3(wt%)、CaSO3·1/2H2O(wt%)以及可溶性 Cl-、F-、Mg2+含量提出保证值要求。
脱硫石膏的质量控制
马双忱
影响FGD石膏质量的因素
第二代湿法石灰石FGD系统的特点是就地强制氧化和生 产商业质量的石膏副产品，目前采用这种工艺的系统占已装 湿法FGD装置总容量的90%，在欧洲和日本、脱硫石膏几乎 得到100%的利用。虽然湿法石灰FGD系统也可以设计成能 生产出商业质量的石膏副产品，但很少被采用。因此，本章 仅介绍石灰石FGD系统石膏副产物的质量控制。
石膏质量保证值的确定可根据以下已知条件预测后提出：
(1)单位时间SO2脱除量(mol/h或kg/h)。 (2)石灰石等效CaCO3含量(wt%)。 (3)石灰石中酸不溶物含量(wt%)。 (4)Ca/S比，可在1.02~1.06范围内取值(即ηCa94%~98%)。 (5)烟气中飞灰含量(mg/m3)以及烟气流量(m3/h)。
电厂提出石膏质量保证值后，应将石灰石的细度留给FGD
供应商去确定。因为细度的确定除了与石膏质量保证值有关
外，还涉及到研磨设备和吸收塔模块的设计和运行pH值的选
择。如果电厂既规定石膏质量保证值又给出石灰石细度，往
往会限制卖方的优化设计。
FGD装置石灰石纯度与石膏成分的关系
需要指出的是，电厂在确定石膏质量保证值时可以参考已 建电厂的技术规范，但不可照搬有关保证值，因为石灰石的 特性不尽相同。表列出了我国一些电厂FGD系统石膏质量保 证值，并附有石灰石主要特性，可供参考。
分级效果较好的水力旋流器大致可提高石膏纯度1%左右。
保证石膏质量的措施
对石灰石吸收剂的管理
图所示石灰石的酸不溶物占5.16wt%。从该图可看出， 石膏中由石灰石酸不溶物入的杂质所占的比例最大，接近 5%。石灰石中的酸不溶物一部分是石灰石矿的伴生物，部 分是采矿时带入的黏土、泥沙。通过冲洗、分筛可以大量减 少后一部分。因此，采用较高纯度的石灰石，降低石灰石原 材料中夹带的黏土、石英、砂石是提高石膏质量的重要手段。 按物料平衡计算，石灰石纯度与石膏纯度的关系大致是石灰 石纯度提高1.7个百分点，石膏纯度可上升1%。按第一种方法：灰/SO比2
213(mg / m3 ) 10000 0.95(mg /
m3 )
2.24%(标准状态)
所以，石膏中飞灰含量（wt%） 2.24 % 0.75%
3
按第二种方法：
灰 / S 0.213 /(1 5.59%) 0.056 4.02
那么，石膏中飞灰含量 (wt%) 0.056 100% 0.81%
水力旋流分离器分离效率对石膏质量的影响
通常从吸收塔反应罐排出的浆液先送至第一级脱水装 置—水力旋流分离器，浓缩至含固40～50wt%，然后再经真 空皮带过滤机脱水。旋流器不仅有浓缩浆液的作用，由于石 灰石飞灰较石膏结晶粒度小，易富集在旋流器的溢流稀浆中， 降低了底流浓浆中石灰石和飞灰含量，因而具有提高石膏质 量的作用。旋流器溢流稀浆中富集的石灰石返回吸收塔，有 利提高石灰石利用率。
第二代湿法石灰石FGD系统的特点决定了石膏副产品质 量成为一项重要的设计保证值，成为FGD装置运行控制的重 要参数之一。脱硫石膏质量的高低和质量的稳定性直接影响 石膏销售价格，要保证脱硫石膏的质量应从设计和运行管理 两方面采取措施。下面将从这两方面讨论石膏质量的控制。
石膏副产品质量保证值的提出
选择湿法石灰石强制氧化FGD工艺的电厂通常会在其 技术规范中提出石膏质量保证值，目前国内对石膏质量的 保证项目有两种表示方法：
6.9
上述两种计算方法得
出的结果与图示出的石 膏中飞灰含量值一致或 很接近。从上述估算和 图示的线性关系可看出， FGD系统入口烟尘浓度 增加一倍，石膏中飞灰 含量也增加一倍。因此， FGD系统上游侧除尘设 备的正常运行是保持 FGD装置稳定运行不可 忽视的条件之一。
脱硫装置入口烟尘浓度 和石膏中的飞灰含量的关系
此外，当石灰石浆液浓度波动较大，对于未采用石灰石 浆液密度来修正按化学计量确定石灰石供浆流量的系统来说， 可能造成供浆量的紊乱，反应罐浆液pH值出现不正常的波动， 从而使得浆液中过剩CaCO3浓度大大超过预定值，影响石膏 质量。
对烟尘的控制
从烟气中脱除的飞灰可以通过“封闭”石灰石 的活性来间接影响石膏质量。飞灰的直接影响是飞 灰的大部分将进入石膏，通常成为石膏中含量居第 三位的杂质成分。烟尘对石膏纯度影响程度与烟尘 浓度和脱除SO2的相对量有关。也就是说，烟尘含 量越高，脱除的SO2越低(或燃煤含硫量越低，或入 口SO2浓度越低)，烟尘对石膏质量的影响越大。
解决这一矛盾的方法之一是增大吸收塔反应罐的有效体积，即提高循 环浆液固体物在反应罐的停留时间τ，亦即提高浆液循环一次在反应罐中的 停留时间τc。
据计算，循环吸收浆液通过吸收塔吸收区一次，浆液中仅约1%的 CaCO3参与了反应，绝大部分CaCO3在反应罐中进行反应。例如某电厂 FGD装置，在设计工况下，为了达到规定的脱硫率，需在较高的pH值(5.6 左右)运行，由于τc值设计得过小(2～3.3min)，石膏纯度下降，石膏中未反 应的CaCO3高达5.4%～9.7%。如降低pH值运行，石膏质量得到提高，脱 硫效率又低于保证值。因此，为了提高石灰石利用率ηCa，保证石膏质量和 有利反应罐中石膏结晶体的长大;
另一种方法是根据FGD系统入口烟尘浓度、燃煤含硫 量与石膏中飞灰含量的关系来预估。当煤中含硫量超过 1.2%时可按灰(g/m3)/S(%)来计算，此处的灰/S比取无量纲， 而灰/S比与石膏中飞灰含量(wt%)的比值为一常数，等于6.9。 因此，知道了灰/S比便可估算出石膏中飞灰含量
现举例说明：
某电厂燃煤设计煤种含硫4.02%，燃用设计煤种FGD装置 入口SO2浓度为10000mg/m3(标态、5.59%H2O、4.94%O2)， 入口烟尘浓度213mg/m3 (标态、5.59%H2O、4.94%O2)，设 计脱硫效率为95%。