石灰石-石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率

摘要：目前，脱硫技术广泛应用于大型电厂，而被广泛应用的一项高效脱硫技术是石灰石－石膏湿法脱硫技术。该技术较为成熟，具有较高的稳定性和较好的效益，但在实际使用过程中，常会出现结垢、堵塞以及腐蚀等技术问题，如果不有效处理存在的问题，则脱硫效果就会大大降低。本文分析了石灰石-石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率。

当前时期下世界上使用最多的以及最为广泛地湿式脱硫技术就是石灰石一石膏湿法脱硫技术。该技术之所以能够被世界广泛地应用。主要还是在于其工艺较成熟、稳定度较高以及效益较好的原因。而且对于各种类型的煤都可以进行很好地脱硫，据研究报道。该技术脱硫效率高这95％以上。然而，该技术也存在着一定的问题，如结垢、堵塞等方面的问题，这些问题严重影响了该技术的脱硫效率。

一、概述

石膏脱水系统主要包括：水力旋流器、石膏浆液缓冲箱、皮带脱水机、气液分离器、真空泵、滤布冲洗泵、滤饼冲洗泵、滤液水箱、石膏仓等设备。吸收塔内石膏浆液达到一定浓度后，由石膏排出泵排出至石膏浆液旋流站，在旋流站内实现浆液的浓缩分离，旋流站底流自流至石膏浆液缓冲箱，再到真空皮带脱水机，溢流进入滤液水箱。含水的石膏均匀排放到真空皮带机的滤布上，依靠真空泵的吸力和重力在运转的滤布上形成石膏饼，石膏中的水分沿程被逐渐抽出，脱水石膏由运转的滤布输送到皮带机尾部，在皮带通过卸料滚子时，滤布与石膏滤饼分离，石膏在重力作用下落入石膏仓中，石膏中脱除的水分则进入滤液水箱。在皮带机尾部，输送完石膏饼的滤布由冲洗水进行清洗，并转回到皮带机入口，开始新的脱水循环工作。为除去石膏中的可溶性成份（特别是氯离子），在脱水机的中前部设有滤饼冲洗水，不断冲洗石膏饼，使石膏品质满足要求。从脱水机吸来的空气经气液分离器被排入大气中。

二、石灰石-石膏湿法脱硫技术问题

1.结垢以及堵塞。当石膏最终形成产物的能力＞石膏浆液的吸收能力时，石膏瞬间形成晶体，其次，晶体会在不同程度上发生沉淀，而当晶体所形成的沉淀在一定温度影响下，就会达到最高限度，这时，石膏所形成的晶体就会在悬浮液中一直存在的石膏晶体的基础上进一步生长，直到晶体的生长中心形成，其才停止继续生长。另外，石膏所形成的晶体在其它一些物体的表面上也会生长，从而使得吸收塔内部会出现石膏垢。灰垢在吸收塔人口干／湿交界处十分明显，高温烟气中的灰分再遇到喷淋液的阻力后，与喷淋的石膏浆液一起堆积在入口。吸收液pH值的剧烈变化，低pH值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。

2.腐蚀。腐蚀主要包括：（１）酸性物质的腐蚀。由于煤中具有诸多化学成分，使其在燃烧过程中所产生的烟气，与诸多化学成分发生氧化反应，通常生成酸性氧化物，主要有ＳＯ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｓ、ＨＦ等酸性气体；（２）环境温度造成腐蚀。环境温度的不同腐蚀情况的出现；（３）晶体的腐蚀。溶液中的硫酸盐与亚硫酸盐随着溶液渗透到防腐内衬与毛细孔内部，当系统停止运行后，吸收塔内部就会慢慢变干，溶液中涵盖的硫酸盐与亚硫酸盐就会分离出来并生成晶体。环境温度也是发生腐蚀作用的一个可能凼素。结晶腐蚀，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，吸收塔内逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶。

三、影响脱硫效率的因素分析

1.石膏浆液品质的影响。一是石膏浆液密度的影响。密度过低，将影响旋流器工作，使出口浆液含固率达不到要求，影响脱水效果。提高浆液密度则使浆液在吸收塔循环次数增加，浆液的固体含量升高，过饱度增大，延长了石膏结晶和晶体长大的时间，大颗粒的石膏容易脱水。因此，提高塔内石膏浆液的密度，可有效的降低石膏的含水率，提高石膏的脱水效果。二是石膏浆液中氯离子浓度的影响。石膏浆液中氯离子主要来源于烟气中的HCl和工艺水，氯离子的浓度过高，影响石膏晶体的形成及吸收塔内二氧化硫的吸收。一般氯离子浓度控制在20000ppm 以下。三是石膏浆液中CaSO3 的影响。CaSO3 含量过高，则易形成CaSO3•1/2H2O 晶体，颗粒小，粘性大，难以脱水。造成CaSO3 含量过高的主要原因为氧化效果不好、氧化空气量不足、吸收塔内的pH值过高等。四是石膏浆液中烟尘及杂质含量的影响。吸收塔中的杂质主要是由烟气中飞灰和石灰石中杂质组成。当烟气中飞灰含量过高时，将会对石灰石的溶解性产生负面影响。经电除尘处理后的烟气中的飞灰，其颗粒度很小，进人浆液系统后，覆盖在石灰石颗粒的表面，对石灰石的溶解产生屏蔽作用，使石膏浆液中细小的石灰石颗粒含量增加，同时还会造成浆液pH 值下降，对石膏结晶造成不利影响，导致石膏的脱水性能下降。

2.石膏浆液旋流器的运行状况影响。一是石膏浆液旋流器入口压力的影响。入口压力过高，会造成旋流器溢流及底流颗粒过小，入口压力过低，会造成旋流器溢流及底流颗粒过大。因此，压力过高或过低，均会影响旋流器的分级效率，影响底流浆液的颗粒度和含固率，最终导致石膏脱水性能下降。二是旋流器沉砂嘴和溢流嘴的影响。沉砂嘴尺寸太大或溢流嘴尺寸太小均会造成旋流器底流颗粒过小，影响真空皮带脱水机性能，使石膏含水率增大。

四、预控措施

1.腐蚀预控措施。为了降低吸收塔焊接口处发生腐蚀，就必须在制作吸收塔的过程中将其焊接口焊缝填充量填满，以防止焊接口处出现裂缝，吸收塔内部的支撑架应尽可能使用圆形钢材或者是方形钢材，绝不可以使用角形钢材或者是凹槽性钢材。在外接管上不可以采用焊接方式，而应采用法兰连接法将其管道先各自固定在１个法兰盘上，并在２个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起。在实际采购材料时，应以防腐程度高的为主。对浆液的Ｈ＋ 总数与总物质量数值全面调节与控制。要选择科学合理的脱硫设施烟气入口温度，并且还要选择与其相一致的防腐内衬。

2.结垢、堵塞预控措施。采用强制氧化工艺，使氧化反应趋于完全，控制亚硫酸钙的氧化率在95％以上，保持浆液中有足够密度的石膏晶种。严格除尘严防喷嘴堵塞。控制吸收塔浆液中水份蒸发速度和蒸发量，运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130％。控制溶液的PH值，尤其避免运行中pH值的急剧变化，吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种。向吸收液中加入添加剂酸。适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。提高锅炉电除尘的效率和可靠性，使FGD入口烟尘在设计范围内。适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。

虽然石灰石－石膏湿法脱硫技术较成熟、稳定程度高、实际效益好，但其仍然存在着一些问题需要解决，如结垢、堵塞等问题，这些问题的存在严重制约了此项技术的脱硫效率，通过以上方法可基本解决实践中的脱硫技术问题，使脱硫效率达到设计要求，确保系统长期稳定的运行。