脱硫石膏质量控制要点

石灰石一石膏湿法工艺脱硫后的石灰石浆液，经强制氧化及脱水后所得的副产品称为烟气脱硫石膏(Desulfo-Gypsum，DSG)。脱硫石膏与天然二水石膏的化学成分和矿物组成基本相似，两者的主要矿物均为二水石膏。与天然石膏相比，脱石膏具有纯度高、成分稳定、有害杂质少等特点，是一种品质较好的石膏。

从实际石膏生产工艺流程过程来看，这一过程中影响石膏品质的因素较多。商业中对石膏产品的要求是:含水率小于10%，成色好，颗粒大，纯度高。控制石膏浆液达到以上要求的石膏品质，应从以下几方面来展开。

1.石膏结晶条件控制

控制好石膏结晶的条件，对石膏晶质有着较大的影响。烟气中的SO2与溶解的石灰石中的 Ca2+反应后生成半水亚硫酸钙，再用空气中的氧气强制氧化为硫酸钙，随着反应的不断进行，浆液中的 CaSO4浓度也逐渐升高，溶液中的石膏小分子聚集形成石膏晶种，而后晶种不断地长大形成石膏晶体。

(1)石膏结晶温度控制。研究表明，温度小于40℃时，随着温度的降低，二水亚硫酸钙的溶解度逐渐下降。当温度大于66℃时，二水石膏将脱水成为无水石膏CaSO4，这就是在热的组件上有石膏沉淀物的原因。为了使CaSO4以石膏 CaSO4·2H2O的形式从溶液中析出，工艺控制上要求将石膏的结晶温度控制在40~60℃之间。这样，既可以保证生成合格的石膏颗粒，也避免了系统的结垢。但是，如果有其他盐类的存在，此温度范围值可能会发生变化。

(2)石膏结晶时间控制。石膏结晶需要一定的时间，如果时间过短，则生成的石膏颗粒过小，不易脱水，如果结晶时间过长，则生成针状或者层状的晶体，如果进一步向片状、簇状或花瓣形发展，其黏性大难以脱水，所以控制石膏的结晶时间不够，脱水困难石膏含水率偏高，根据实际现场情况可分别采取以下三个措施:

1)提高吸收塔内的液位，让浆液达到脱水密度的时间变长，延长石膏的结晶时间。

2)提高吸收塔内浆液的密度，实际上也是在变相地延长石膏的结晶时间。

3)如果在采取上面两个措施后未取得明显效果后，对吸收塔内的石浆液进行彻底抛弃，将吸收塔密度降到1020kg/m3然后让石膏慢慢生长满足其结晶时间，待达到脱水密度后再进行脱水。满足晶体生长时间后的晶体从形状来看明显比抛弃之前规则，利于脱水。

(3)石膏浆液中氯离子的浓度控制。石膏浆液中氯离子的浓度过高，影响石膏晶体的形成及吸收塔内二氧化硫的吸收。石膏浆液中氯离子主要来源于烟气中的 HCl和工艺水。废水处理系统必须正常投入运行，保证废水排放，以降低吸收塔内氯离子浓度及杂质含量，一般氯离子浓度控制在2000mg/L以下。

(4)氧化空气量控制。浆液中的亚硫酸盐通过空气被充分地氧化为硫酸盐，生成石膏析出。强制氧化是形成石膏的一步重要工序，若氧化过程中氧化空气量不足，浆液中存在大量的亚硫酸盐，则易形成 CaSO3·1/2H2O晶体，颗粒小，黏性大，难以脱水，最终导致浆液品质恶化脱水困难;若氧化空气量过多，则会增加动力消耗，提高运行成本。同时，加大空气鼓入量，还会增大对浆液的搅拌强度，影响石的颗粒度。

(5)控制石膏的相对过饱和度σ。研究表明，保持溶液适当的过饱和度，结晶过程只形成极少的新晶体，新形成的石膏只在现有晶体上长大，才能保证生成大颗粒石膏晶体。若溶液的过饱和度过大，则会生成许多新的晶体，这就产生了晶种生成和晶体长大两个过程。这两个过程速率的大小与石膏的相对过饱和度σ有着直接的关系。σ<0时，晶体中的 CaSO4分子进人溶液直到饱和;而在σ>0(0.1左右)的情况下，现有的晶体继续长大，同时生成新的晶种。当达到一定值时，晶种生成速率会突然迅速加快，产生许多新颗粒(均匀晶种)，使得单个结晶颗粒比较小，此时就可能生成细颗粒的石膏;另外，在相对过饱和度较高的情况下，晶体的增大主要集中在尖端，使其结晶趋向于生成针状或层状结构。因此，在工艺上必须保证有一个合适的过饱和度。实际运行经验表明，采用石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺时，浆液中石膏的相对过饱和度一般维持在 0.20~0.30(即饱和度为 1.20~1.30)。

(6)浆液的pH值控制。浆液的pH值对石膏结晶的影响可以说是间接的，但也是决定性的因素之一。因为通过pH值的变化来改变亚硫酸盐的氧化速率有可能直接影响石膏的相对过饱和度，为了保持高的脱硫率要进行空气强制氧化，以便获得高质量的石膏，但它的前提是必须保持稳定的化学条件，尤其是浆液的pH值应尽可能恒定，这样对保持石膏的相对过饱和度是有利的，也就有利于优质石膏的生成。

(7)机械力控制。在脱硫工艺中，为了使循环槽内的浆液始终保持均匀而不沉淀，槽内都设有搅拌装置。但是，搅拌产生的机械力同时还会对石膏的结晶产生影响。在机械力的作用下，一方面，会使结晶体尖角部位的晶束从晶体中分离出来，发生二次结晶而形成小颗粒，给脱水造成困难;另一方面，由于机械力的作用，使得晶体的形状向非针状方向发展，有利于脱水。可见，机械力对石膏结晶的影响是双向的，因此，搅拌强度是工艺设计和运行方式控制的难点。

2.石膏浆液旋流器的运行状况控制

(1)石膏浆液旋流器入口压力过高，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，最终导致石脱水性能下降。

(2)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。应选择尺寸大小合适的沉砂嘴。运行中监测，若石膏旋流底流固体含量低于40%~50%时，及时检查旋流器运行情况，发现堵塞及时清理。

3.真空皮带脱水系统的运行状况控制

(1)真空度控制。真空度过高或过低对石膏的脱水性能均有很大影响，真空度过低则脱水过程中对石膏中水分的吸力不足，难以保证石膏产品的含水率;正常运行中若真空度突然变高则可能存在滤布堵塞，同样对脱水性能有很大影响。真空度过低的主要原因包括脱水机真空盘到真空泵入口管路存在泄漏、脱水机真空盘与皮带之间有缝隙、真空泵出口滤网堵塞、真空泵水环密封水流量不足、滤液水箱液位极低、真空泵本体故障等。正常运行中，真空度突然变高的主要原因为滤布堵塞和气液分离器液位过高等。

(2)滤布堵塞的影响。滤布堵塞直接影响脱水效果，使石膏含水率增加。造成滤布堵塞的主要原因包括石膏浆液中氯离子含量超标、石膏浆液中飞灰和杂质含量增大、长期滤饼冲洗水量不足或喷嘴堵塞、滤布冲洗水量不足或喷嘴堵塞等。

(3)滤饼厚度的控制。滤饼厚度通过变频器控制皮带机转速而加以控制。滤饼厚度过大或过小都会使石膏含水率上升，影响石膏的脱水效果。滤饼太厚使脱水效率不足，含水率升高;滤饼厚度减小，使含水率降低，但随着滤饼厚度的进一步降低，可能造成滤饼发布不均，造成局部真空泄漏，石膏含水率又会逐步升高，因此相对于最低的含水率，石滤饼厚度有一个最佳值。一般将滤饼厚度控制在 20~25mm，可以获得最好的脱水效果。

在运行过程中要严密监视皮带机运行参数，控制真空皮带机真空度的变化。真空升高时应关注塔内浆液监测指标是否在正常范围内。特别是真空超过-50kPa时，检查真空升高的原因，并及时调整，并联系监测站对石膏水分进行取样分析。要对滤布、滤饼冲洗水量进行监控，定期对真空皮带机的冲洗水系统进行检查。

当浆液中石膏达到一定的浓度时，抽出一部分浆液送入石膏脱水系统。石膏脱水分两步进行，第一步先经过旋流器脱水，使石膏的含水率降到40%，然后再利用真空皮带脱水机，使其含水率小于10%。石膏的纯度是通过第一步控制的。进入脱水系统的浆液中除含有大量的石膏外，还含有一部分未反应的吸收剂和铁、锰等杂质。水力旋流分离器使吸收剂与石膏分开，然后通过水洗，除去石膏中的杂质，在实际运行中，为达到一定要求的石膏品质，应从以下几个方面做好监控:

(1)吸收塔内石膏浆液本身特性是否正常，如浆液氧化是否充分，浆液中灰分、性物是否增多，pH值是否控制不好而使石灰石含量高，浆液密度是否合理，Cl-、Mg2+离子是否偏大。

(2)石灰石品质是否优良，工艺水质是否合格，石灰石中CaCO3含量低、白云石及各种惰性物质如黏土、砂等含量是否过高。

(3)主机锅炉燃烧、电除尘器运行是否正常，FGD入口粉尘含量是否偏高，废水是否排量及排放量的多少是否满足系统的正常运行需要。

(4)石膏水力旋流器的入口压力是否合适，石膏底流密度是否在设计范围内。

(5)真空皮带脱水机运行是否正常，石膏底流是否分布均匀，石膏滤饼厚度是否合适，滤布是否堵塞或损坏，真空度是否偏低或偏高，管道是否泄漏，布、滤饼冲洗水是否正常等。

来源：低碳与环保

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