石膏品质影响因素

影响湿法脱硫石膏脱水效率的因素

1前言

二氧化硫是“十二五”期间，国家明确的主要污染物减排指标之一，湿法脱硫工艺作为烟气脱硫的方法之一，已经在发电企业实施。该工艺的副产物脱硫石膏因可以回收利用，具有一定的经济价值。正常情况工艺设计要求脱硫石膏经脱水后含水率为10%，压滤后成形较好，成干态。但实际工程应用中脱硫石膏的脱水效果偶尔会出现不理想的状况，其含水率远大于设计要求，呈稀泥浆状，对脱硫石膏的排放及拖运造成很大的影响，甚至于直接影响脱硫石膏的外售。

2石膏脱水原理概述

吸收SO2后的脱硫浆液在脱硫塔内经氧化形成石膏浆液,当浆液达到一定密度后，被送入过滤系统进行脱水。石膏过滤系统主要设备包括水力旋流器和真空带式压滤机，二者分别承担了石膏的一级脱水和二级脱水的任务。经水力旋流器离心浓缩后的石膏浆液一般含水量为50%，通过真空带式压滤机作用石膏含水率才可能降低到10%。

真空压滤机是二级脱水系统的核心，其脱水原理是通过真空泵抽真空，在石膏表面形成负压力，强制分离石膏与水分。当含水的石膏均匀排放到真空皮带机的滤布上，随着滤布的运转在真空泵的吸力及重力作用下，脱硫石膏中的水分会被逐渐吸出。脱水后的石膏经滤布输送到皮带尾端后，经过滤分离系统，石膏从滤布上剥离，落入石膏仓内，同时石膏中抽出的废水可以循环利用送回洗涤系统再次使用。3石膏脱水效率的影响因素

脱硫石膏脱水效果不好，影响因素是多方面的，主要包括：石膏结晶体粒径的影响、石膏浆液性质的影响、脱硫塔及运行控制的影响等。

3.1石膏结晶体粒径的影响

石膏晶体的结晶状况直接对石膏浆液性质造成影响。有研究表明石膏结晶体粒径是影响脱水的主要因素，当石膏晶体粒径越小，则石膏浆液密度越大，脱水性能越差。

3.2 石膏浆液性质的影响

3.2.1.石膏浆液密度

石膏浆液密度的大小会直接影响到水力旋流器的工作效果，密度过小则浆液含固率低，不利于水分的分离。通常可以通过增加吸收液的循环使用次数提高塔内浆液密度，当浆液中固体含量增加，过饱度增大时，则石膏结晶时间同步增加，晶体长大的机率更高，更有利于石膏脱水。研究表明当吸收塔内固体含量达到15～18%时，石膏结晶体含量最高。

3.2.2 石膏浆液中的石灰石

实际运行中石膏浆液中含有一定量的石灰石杂质，其含量需控制在3%以下。因为石灰石中的杂质(惰性物)在吸收塔内会影响石膏结晶的粒度和纯度，不利于石膏的结晶，控制好石膏中石灰石含量是系统运行的重要指标之一。

3.2.3 石膏浆液中氯离子

石膏浆液中氯离子主要来源于烟气中的HCl和工艺水，特别是

HC来源于煤的燃烧，氯离子会随烟气进入脱硫塔浆液中。尹连庆等人的研究表明石膏浆液中的晶体在结晶过程中，氯离子会被晶体包裹，留在晶体内部或晶体之间，而溶液中存在一定量的钙离子会与之反应，生成性质稳定的六水氯化钙，锁定在石膏晶体内部的水分子，会造成石膏含水率上升。此外，氯化钙还可以存在于石膏晶体之间，阻碍结晶水在晶体之间的通行，对石膏脱水造成影响。为避免过量氯离子对石膏脱水造成影响，一般建议氯离子浓度控制在20,000ppm以下。

3.2.4 石膏浆液中烟尘及杂质含量

石膏浆液中的杂质主要包括烟气中飞灰和石灰石中杂质，这些杂质不参与吸收反应．通过废水排放到系统之外。在文献中指出烟气中的烟粉尘经电除尘设备后进入浆液系统，其粒径较小会包裹在石灰石颗粒的表面并对石灰石的溶解造成影响，由此导致浆液中石灰石颗粒增多，浆液密度增大，石膏脱水效率降低。烟气中的烟尘质量浓度必须控制在100 mg/m3以内，否则会影响脱水系统功能，也会降低石膏品质。此外，杂质含量长期过高，会使脱硫系统严重堵塞，也会对设备造成磨损。特别对于水力旋流器，杂质的磨损会造成旋流子口径变大，使得旋流效果达不到原设计效果，对于后续的石膏脱水过程更是影响严重。

3.2.5石膏浆液中CaSO3含量

石膏浆液中CaSO3含量过高易生成CaSO3·1/2H20，该物质呈针状晶体，其粒径偏小，粘性高，密度大。当CaSO3·1/2H20含量过高时，会造成浆液粘稠、密度偏大，即便真空压滤机吸力再大也难以分离出水分。造成石膏浆液中CaSO3含量过高的主要原因之一是脱硫塔内浆液氧化不充分，由于塔内氧化空气量不足，使得浆液中的亚硫酸钙难以被完全氧化为硫酸钙。此外，pH值也会对石膏脱水造成影响，特别是pH值低于4.8时，浆液内亚硫酸钙含量又会大幅增加，如果pH值在此基础上再次升高，亚硫酸钙则会大量析出。闫维明[1]在相关文献中指出，所需的氧化空气量可由浆液中亚硫酸盐的含量进行推算，再乘以1.8-2.5的经验系数，而浆液pH 值控制在4.3-5.5之间最为合适。

3.3 脱硫塔及运行控制的影响

脱硫塔内浆池容积，浆液停留时间、循环倍率、搅拌强度以及水力旋流器的入口压力、真空压滤机的运行等都会影响石膏品质。

3.3.1设计参数及运行参数

(1) 脱硫塔内浆液池的容积及浆液停留时间

因为浆液中石膏晶体长大需要一定的时间和空间，只有晶体长大到一定程度才能达到好的脱水效果。脱硫塔内浆液停留时间太短会导致石膏颗粒过于细小，使得脱硫石膏膏体细密，不利于脱水。与此同时，脱硫塔内的浆液池容积设计也必须尺寸合理，这一方面要确保石膏晶体有足够的生长时间，另一方也要保证石膏晶体不会因循环浆液的冲击受到影响。

(2)脱硫浆液的搅拌强度与循环倍率

石膏浆液的搅拌强度及浆液循环倍率，也会对石膏结晶造成影响。搅拌不充分，石膏结晶体会出现片状、针状等，脱水时容易成毡体状。而浆液的循环倍率与浆液密度成正比，浆液密度越大利于石膏结晶，即越有利于石膏脱水。

3.3.2 水力旋流器的运行状况影响

水力旋流器的入口压力及旋流器沉砂嘴和溢流嘴尺寸是影响石

膏脱水效果的主要参数。水力旋流器的入口压力会影响旋流器的分离效果，当旋流器的入口压力过高或过低都会出现旋流器溢流的现象。此外，旋流器的入口压力还会影响底流浆液的含固量，当旋流器入口压力偏低，会造成底流颗粒过大；当旋流器入口压力偏高则会造成底流颗粒过小。而沉砂嘴尺寸太大或溢流嘴尺寸太小均会导致旋流器底流颗粒过小，影响真空皮带脱水效果。

3.3.3 真空压滤机的运行状况影响

（1）真空度

根据脱水原理，石膏脱水主要依靠压滤机的真空吸力，也就是压滤机真空度大小直接对脱水吸力造成影响。真空度不足，吸力不够，脱水效果自然不好。一般压滤机真空度偏低主要由滤布破损、皮带机运行轨迹不平、真空泵本体故障等原因造成的。而气液分离器液位过高或滤布出现堵塞时，真空度则有可能突然变高，这同样会对石膏脱水造成不利影响。根据研究[3]显示，气液分离器的真空度控制在

-45kPa～-55kPa之间是最为合适的。

（2）滤布的选型

滤布的选型会涉及到滤布材料、滤布孔径、滤布结构等因素，对于不同成分的石膏，应根据其性质和压滤机的型号，对应选择好匹配的滤布。通常，在设备运行中滤布堵塞的现象相对较多,特别是石膏浆液中杂质含量偏多，氯离子成分超标，以及滤带冲洗水量不足等都会造成滤布堵塞。

（3）石膏膏体厚度

正常情况石膏浆液通过水力旋流器后，会经给料系统落放到压滤机皮带上，其膏体厚度是通过变频器进行控制，与皮带的转速成反比。当石膏膏体厚度过大，其含水量必然偏高，但膏体厚度偏低又有可能造成石膏膏体在滤布上分布不均，出现局部真空泄漏，这样同样影响脱水效果。根据资料[3]、[5]显示，石膏膏体控制在20～25mm，可以获得较好的脱水效果。

4结束语

脱硫石膏脱水,这个看似简单的工艺过程,其实是个复杂,由多

个因素控制并影响的工程。日常工作中，要针对上述各因素依次做好相关检查，并及时对出状况的环节进行再调试，才能确保脱硫系统及脱硫石膏脱水过程正常运行，这样才能保证脱硫石膏的产出品质达标。