張山山，陳　光，曾慶猛

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

火電廠濕法脫硫石膏含水率超標原因分析及控制建議

張山山，陳光，曾慶猛

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

某超臨界機組濕法脫硫裝置石膏品質較差，含水率偏高。結合實際運行情況，對影響石膏含水率的主要原因進行了分析，并針對性的提出了控制建議。

脫硫石膏；含水率；超標；控制措施

0　引言

某電廠一期為2×330MW超臨界機組，同步安裝脫硫裝置。其脫硫裝置采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔，處理全部煙氣量，無GGH，設計脫硫效率不小于95%。脫硫裝置設計的石灰石純度為89.3%（CaO含量為50%），引風機出口（吸收塔入口）煙氣中煙塵含量為100mg/m3，脫硫石膏的純度為90%，石膏自由含水率為10%。但其濕法脫硫石膏含水率偏高，對石膏的運輸和銷售產生一定的影響，直接影響石膏的商業(yè)價值，需加以控制。

1　石膏含水率超標情況

2015年4月，對該廠脫硫石膏品質進行了初步調研分析，結果表明：因石灰石純度、除塵器出口煙塵濃度及脫硫廢水等多方面的原因，脫硫石膏的純度大部分低于設計值，基本保持在85%～90%，石膏含水率（自由水分）基本在12%～15%。對石膏的主要性能參數進行了化驗，包括石膏含水率及純度等，具體化驗結果見表1。

表1　濕法脫硫石膏化驗結果%

通過表1可以發(fā)現(xiàn)，脫硫石膏中含水率達到15.6%，明顯高于要求，石膏中CaSO4·2H2O質量分數低于要求的90%，CaSO3·0.5H2O和CaCO3質量分數也高于最高標準。

2　石膏含水率超標的原因分析

石膏含水率超標是石灰石－石膏濕法脫硫裝置生產運行中經常遇到的問題，導致石膏含水率超標的原因較多，如真空脫水系統(tǒng)故障、石膏漩流器的運行狀況不良和石膏漿液品質差等。

2.1真空脫水系統(tǒng)運行狀況的影響

電廠的脫水系統(tǒng)真空度高，濾布上明顯很臟，也就說明濾水通過濾布的壓降增加，濾布有堵塞現(xiàn)象，使脫水效果不佳。真空脫水系統(tǒng)對石膏含水率的影響主要體現(xiàn)在脫水機的真空度（負壓）偏低、濾布的透氣（水）性差和濾餅厚度不合理等三個方面。

真空脫水機主要是利用濾布兩側的壓差來實現(xiàn)石膏漿液的液固分離，如因漏氣、真空泵出口濾網堵塞或密封水不足等原因導致造成真空泵壓力低，必然會導致漿液的固液分離效果差，石膏含水率超標［1］。

透氣性能是濾布的一個重要性能指標，主要表征氣（水）等介質在一定的壓力下流過濾布的能力，是濾布固有的一種性能。濾布的透氣（水）性能差，過濾通道堵塞嚴重，當脫水機運行一段時間后，石膏漿液中所含的飛灰或其它粒徑較小雜質在石膏脫水過程中被濾布截流并深入至濾布內部，濾布過濾通道堵塞，脫水性能下降，導致石膏含水率超標。石膏濾餅的厚薄對石膏含水率有較大影響，當真空脫水機上的石膏漿液流量、漿液密度及脫水機的真空度基本不變時，漿液在濾布上的過濾時間（濾餅厚度）就決定了石膏濾餅的含水率。

濾布轉速降低時，濾餅厚度增加，真空泵對表層石膏的抽濾能力明顯下降，導致石膏含水率升高；濾布轉速升高時，石膏濾餅薄變薄，則易導致石膏餅漏氣，不利于真空的形成，也會導致石膏含水率升高。

2.2石膏漩流器運行狀況的影響

石膏漩流器是石膏脫水裝置的重要組成部分，主要是利用離心分離的原理將吸收塔內漿液進行濃縮和分離。經漩流器分離后，漩流器底流漿液（進入石膏脫水機）密度高、所含顆粒物粒徑大、質量重、二水硫酸鈣純度高；溢流漿液（主要返回吸收塔）則密度小，所含顆粒粒徑小、質量輕、二水硫酸鈣純度低。如旋流器的運行狀況不良，石膏的分離效果差，對石膏含水率產生不良影響。就漩流器而言，影響漩流器分離效果差的主要原因有漩流器的運行壓力偏低和襯砂嘴的直徑偏大。

石膏漩流器的運行壓力對其分離效果產生明顯影響：當運行壓力高，則分離效果好，但設備磨損嚴重；當運行壓力低，則分離效果差，底流漿液含固量低，不利于石膏脫水，導致石膏含水率偏高。

襯砂嘴是漩流器的一個重要部分，對漩流器的分離效果會產生顯著影響：當襯砂嘴直徑過大，則漩流器的分離效果差，底流漿液含固量低，石膏含水率偏高。

2.3石膏漿液品質的影響

在石膏脫水工藝中，石膏漿液品質是石膏含水率的主要影響原因，從以下3個方面進行石膏漿液品質對石膏含水率的影響分析：

（1）石膏漿液密度低

石膏漿液密度對石膏含水率的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，即影響石膏漩流器的分離效果和石膏的結晶時間。當石膏漿液密度低，漩流器底流漿液的含固量也會偏低，導致石膏含水率偏高；另一方面，石膏漿液密度低，同等條件下石膏晶體在吸收塔內的停留時間短，導致石膏晶體粒徑偏小，不利于石膏脫水，導致石膏含水率偏高。

（2）脫硫廢水排放量小，氯離子等濃度高

石灰石漿液在吸收二氧化硫的同時，煙氣中的HCl和HF以及飛灰等都會進入吸收塔漿液中，長期運行后漿液中的氯離子濃度會增加，因氯和鈣易結合生成吸水性能很強的氯化鈣，導致石膏含水率增加［2］。此外，脫硫系統(tǒng)工藝水普遍采用添加了具有一定粘度的阻垢劑和殺菌劑的循環(huán)水排水。在吸收塔內，工藝水被數十倍濃縮，漿液的粘度增加，使?jié){液的脫水性能降低，導致石膏含水率偏高。

（3）半水亞硫酸鈣的含量高

因CaSO3·0.5H2O晶體粒徑小、粘性較強、呈晶簇狀，且其晶簇呈開放多孔，受壓且易破碎，釋放晶簇內的水，即而導致濾餅看似干燥，經抖動或擠壓后容易釋放出水，導致石膏含水率偏高。

造成CaSO3·0.5H2O含量偏高的主要原因有：原煙氣SO2含量高和運行pH控制不合理。當原煙氣SO2含量超出設計值，吸收塔內氧化空氣量不足，即而生成Ca-SO3·0.5H2O。pH對CaSO3·0.5H2O生成的影響從兩個方面進行論述［3］：1）pH計測量的準確性：當pH計測量不準，則需要添加的石灰石漿液量就不能準確控制，而過量的石灰石使石膏純度降低，造成石膏脫水困難。2）最佳氧化pH：對于石灰石-石膏施法脫硫工藝，為了保證脫硫產物石膏的生成，需要向吸收塔內補充一定的氧化空氣來實現(xiàn)亞硫酸根和亞硫酸氫根（為主）的氧化。因CaSO3的溶解度遠小于CaSO4，如塔內pH過高，則SO32-與石灰石溶解電離的Ca2+快速反應，生成不溶于水的CaSO3·0.5H2O；如塔內pH過低，漿液中的SO2主要以H2SO3的形似存在，氧化空氣不能實現(xiàn)H2SO3的有效氧化。由圖1亞硫酸的平衡曲線可知，吸收塔內的最佳氧化pH為4.5，過高（＞6）或過低（＜3）的pH均不利于亞硫酸根的氧化和石膏的生成。

圖1　亞硫酸的平衡曲線

2.4漿液中煙塵等雜質含量高

因塔內雜質主要來源于煙氣中的細微粉塵和石灰石粉，其共同的特點是粒徑小、質量輕、不像石膏一樣因結晶而粒徑變大。當雜質含量過高，在石膏脫水過程中，這些粒徑較小的雜質會夾雜在石膏晶粒之間，阻礙水從石膏晶粒之間通過，導致石膏含水率偏大；此外還會使濾布的孔隙堵塞，使?jié){液的脫水性能降低，導致石膏含水率偏高。

2.5石膏晶體粒徑的影響

石膏晶體粒徑的大小對石膏的含水率有較大影響。同等情況下石膏晶粒的粒徑越大，其脫水性能越好，石膏含水率越低；反之，石膏粒徑越小，其脫水性能越差，石膏含水率越高。從脫硫石膏取樣做的電鏡掃描分析，可以看出石膏晶體中細顆粒粒徑較小，如圖2所示。

圖2　電廠石膏電鏡掃描

在吸收塔內，石灰石溶解的Ca2+與氧化所得的SO42-離子結合，生成二水硫酸鈣晶粒（石膏顆粒）?？刂剖嘟Y晶，使其生成易于分離和脫水的石膏顆粒，在工藝以上主要控制漿液的過飽和度。

2.6機組頻繁投油助燃的影響

在機組的實際運行過程中，因機組負荷（低）及煤質（發(fā)熱量低、灰分高、揮發(fā)份低）等原因，在鍋爐的運行過程中需投運一定的工業(yè)柴油進行助燃。該廠鍋爐助燃柴油為0號輕柴油，其粘度明顯比水大，水和0號柴油的粘度比較結果見表2。

表2　水和0號柴油粘度比較

當含油的漿液經過脫水機時，因油的粘度大，石膏與油難分離，必然導致石膏含水率偏高；另一方面，含油的漿液經過濾布時，油易粘附在濾布表面，導致濾布堵塞，脫水機的透氣性能變差，導致石膏含水率偏高。

3　結語

石膏含水率偏高是濕法脫硫裝置普遍存在的問題，本文對FGD石膏含水率超標原因進行了分析。對于石膏含水率超標，可通過石膏漿液的沉淀性能來對石膏的脫水性能進行預判，便于及時進行運行調整。針對FGD石膏含水率超標的現(xiàn)象，建議從以下幾個方面進行控制，降低石膏的含水率：

（1）運行中注意監(jiān)督脫水機的運行負壓、石膏濾餅厚度，石膏旋流器的工作壓力，控制合理的漿液密度和pH。

（2）定期檢查襯砂嘴，及時更換堵塞或磨損較為嚴重的濾布。

（3）加強脫硫主要儀表的校準和維護，保障其正常投運。

（4）控制燃煤灰分和石灰石雜質含量，加強除塵器的運行調整，減少進入吸收塔的雜質含量。

（5）加強機組運行調整，減少鍋爐滅火頻次，降低燃油對漿液品質的影響。

（6）加大脫硫廢水處理設施的運行維護，保障脫硫廢水的正常投運，減少塔內雜質及氯離子含量。

［1］徐崢，胡明華，孫建峰.電廠脫硫石膏含水率超標原因分析及控制措施建議［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2012，38（9）：28～30.

［2］尹連慶，徐錚.氯離子對脫硫石膏脫水影響研究及機理探討［J］.粉煤灰，2008，12（3）：13～17.

［3］曾庭華.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調試、試驗及運行［M］.北京：中國電力出版社，2008.

Analyses on the Reasons and the Appropriate Control Measures of High Moisture Content of FGD Gypsum

ZHANG Shan-shan，CHEN Guang，ZENG Qing-meng
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

The quality of FGD gypsum which was installated in a supercritical unit is poor and the FGD moisture content of it is too high.The major factors and reasons of which affected the moisture content of FGD gypsum are researched by analyzing the actual operating conditions in this study，and the specific control advice are given out.

FGD gypsum；moisture content；exceed standard；control measures

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.04.013

X710.3

B

2095-3429（2015）04-0045-03

2015-07-17

修回日期：2015-08-26

張山山（1987-），碩士，工程師。