脱硫石膏的质量控制

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1、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。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

2、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：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

3、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。这两种表示方法，只要提出的保证值指标合理，并无本质的区别。第一种表示方法较为直观，对石膏的有效成分以及有害成分提出了明确的指标要求。但当进行性能考核验收试验时，当石灰石质量和烟尘含量偏离设计条件时，则需对石膏纯度(CaSO4·2H2O含量)保证值进行修正，因此需要卖方事先提出石灰石纯度、烟尘含量对石膏纯度的修正曲线。第二种表示方法由于不

4、涉及石膏有效成分含量，石灰石纯度和烟尘含量的变化(只要变化不很大)不影响对石膏质量保证的考核。卖方只需保证石灰石利用率、氧化率和对石膏滤饼的冲洗质量。由于石灰石中酸惰性物含量过多或烟尘含量偏高造成的石膏有效成分含量的下降则由买方承担责任。所以性能考核验收时一般无需考虑对石膏质量保证值进行修正。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~

5、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)。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

6、/2H2O含量保证值可取≤0.1wt%~0.35wt%。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

7、，可供参考。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

8、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。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，