麦电网讯：石灰石-石膏湿法脱硫装置石膏含水率高，是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中的常见问题。石膏含水率高会导致脱硫副产品石膏无法正常拉运，严重时影响脱硫系统的指标控制，造成环保数据超标，危及脱硫装置的安全运行。本文以脱硫运行经验为基础，从脱硫装置设备、浆液化学指标、运行参数方面，分析了石膏含水率高的原因，提出了相应的解决措施。望对脱硫运行操作及异常分析起到一定的参考作用。

1.概述

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前火电厂应用最为广泛、技术最成熟的烟气脱硫技术，采用“一炉一塔”配置，以石灰石为脱硫吸收剂，副产品为商品石膏。该工艺石膏的形成过程及脱除过程：

(1)石灰石浆液在吸收塔中与烟气逆流洗涤，脱除烟气中的二氧化硫，在吸收塔浆液中形成小颗粒的半水亚硫酸钙;

(2)利用氧化风机提供的氧化风将其强制氧化成二水硫酸钙，并在浆液中析出结晶。

(3)利用石膏排出泵将石膏浆液送至石膏旋流器，进行石膏的一级预脱水，细颗粒的石膏浆液溢流返回吸收塔，大颗粒的石膏浆液送至真空皮带脱水机;

(4)浆液通过真空皮脱水机后，形成含水量小于10%的石膏，输送至石膏库外运。在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中，石膏含水量高、石膏脱水困难是普遍存在的问题，石膏能否正常脱水，不但反应出吸收塔浆液品质活性，更是脱硫系统能否正常运行的关键。在实际运行工作当中，多次遇到由于各种原因导致石膏脱水困难的情况，通过采取相应的调整措施，恢复了系统的正常运行。

2.石膏含水率高的表现

(1)脱硫装置脱水系统无法形成含水率小于10%的商品石膏，只能形成含水率在15%-25%的稠糊状石膏，石膏库的石膏无法堆积、装车运输。

(2)吸收塔内浆液密度不断升高，脱硫效率明显下降，通过增加钙硫比、液气比后脱硫效果无明显提升，同等工况条件下供浆量大于正常运行值。

3.石膏含水率高的原因分析

在脱硫装置实际运行中，导致石膏含水率高的因素主要分为设备因素及浆液指标因素，通过分析各因素对石膏脱水的影响，有针对性的采取解决措施，确保石膏脱水系统的正常运行，使石膏含水率在正常范围内。

3.1石膏旋流器的影响

石膏旋流器的工作原理是：利用旋转离心力的作用，分离石膏浆液中的大小颗粒物，使石膏浆液分级，实现石膏浆液的预脱水，减小石膏二级脱水系统的处理量。在脱硫装置中，石膏浆液通过石膏排出泵加压进入石膏旋流器，石膏旋流器将石膏浆液分为二部分，一部分是含固量较高的大颗粒物底流浆液，进入石膏脱水机。另一部分是含固量较低的小颗粒物溢流浆液，返回吸收塔。

影响石膏旋流器性能的因素有：石膏旋流器进浆密度、石膏旋流器进浆压力、石膏旋流器溢流口径及溢流浆液密度、石膏旋流器沉砂嘴口径及底流浆液密度、旋流子运行数量。对于投产的石膏旋流器，主要调整石膏旋流器旋流子的运行数量及旋流子运行的通畅度和石膏旋流器的运行压力，定期监测石膏旋流器底流、溢流浆液密度。旋流子投运数量多，石膏浆液处理量大，反之则小。旋流器运行压力高，石膏浆液分离效果越好，利于石膏脱水，石膏含水率低;反之则分离效果差，不利于石膏脱水，石膏含水率高。

3.2真空皮带脱水机的影响

真空皮带脱水机的工作原理是：从石膏旋流器底流下来的大颗粒石膏浆液，均匀地分布于真空皮带脱水机胶带的滤布上，滤布表面分布有大量的透气孔，脱水机胶带下部装有与真空泵连接的真空盒，在胶带携带滤布同步缓慢转动的过程中，利用滤布下方的真空将水分抽出，实现石膏浆液的固液分离。

从其工作原理可以看出，影响石膏脱水性能的主要是真空度、滤布透气率。真空度越高、皮带机真空损失率越低，石膏脱水效果越好，反之则越差。石膏浆液中细小颗粒增加及异形石膏晶体的形成，或滤布长期无法冲洗干净，亦或是滤布存在较小的结晶体，导致滤布脱水孔堵塞不能及时恢复，降低滤布透气率，造成石膏含水量超标。

3.3吸收塔石膏浆液pH的影响

吸收塔浆液pH值是控制脱硫装置化学反应钙硫比的重要参数，它的变化直接影响脱硫效率、石灰石利用率、石膏浆液品质等。pH值升高提高了浆液碱性，利于SO2的吸收，从而提高了脱硫效率，但是降低了石灰石利用率，增大了石膏结垢倾向，影响石膏品质。pH降低浆液酸度升高，利于石灰石的溶解，提高石灰石利用率，有利石膏晶体的形成，但低pH值降低了脱硫效率，增大设备腐蚀，降低了系统可靠性。

根据脱硫吸收塔内化学反应机理可知，脱硫过程反应方向很大程度上取决于吸收浆液的pH值。当pH<2时，被吸收的so2主要以h2so3的形式存在;当ph上升到4-5时，主要为hso3-;当ph>6.5时，主要生成SO32-;总的趋势是pH越大，SO2的溶解度越大，越有利于传质，可获得较高的脱硫效率。而亚硫酸盐的氧化速率主要受pH的影响，随着pH上升，浆液中Ca2+浓度降低，不利于石灰石的溶解，大大降低亚硫酸盐的氧化速率，从而直接影响石膏的过饱和度。

因此，长时间保持高pH运行会导致石膏品质下降，表现为石膏中未反应的CaCO3含量增大，亚硫酸盐氧化速率降低，造成石膏脱水困难。当pH>5.9时，石灰石中Ca2+溶出速率降低，HSO3-的氧化也会受到抑制，浆液中CaSO3˙1/2H2O和CaCO3的含量增大，易发生结垢堵塞现象。当pH在4.5-4.7时，被吸收的SO2主要以HSO3-的形式存在，此时只要鼓入足够的氧化空气，HSO3-几乎可以全部氧化，氧化效率较高，可以保证石膏的结晶，利于石膏脱水。

3.4吸收塔内氧化风量的影响

氧化风量对石膏浆液的氧化效果影响很大，氧化风量的大小直接影响CaSO3˙1/2H2O的氧化程度。氧量充足、氧化充分，可以得到粗壮、易于脱水的CaSO4˙2/2H2O石膏晶体。反之则生成的CaSO4˙2/2H2O石膏晶体短小，浆液中会析出大量的小CaSO3˙1/2H2O晶体，同时大量的小CaSO3˙1/2H2O晶体随着饱和度的增加及溶解度的变化会在设备构件上析出结晶，不但造成设备结构、堵塞，甚至会包裹石灰石颗粒，造成石灰石浆液屏蔽失效，导致石膏脱水困难，影响脱硫装置的安全稳定运行。

3.5吸收塔浆液过饱和度的影响

吸收塔石膏浆液过饱和度是影响石膏结晶的重要参数，晶体的生长与浆液的过饱和度密切相关。当石膏浆液的过饱和度达到一定程度时就会形成晶核，并逐渐长大形成大石膏晶粒，利于石膏脱水。但当石膏浆液的过饱和度超过一定值后，就会快速析出大量细小晶核，并在塔内构件上聚集、生长，发生结垢与堵塞。同时大量细小的石膏晶核会在石灰石颗粒表面生长包裹石灰石颗粒，造成石灰石屏蔽导致浆液失效，脱硫效率降低，石膏脱水困难。

3.6吸收塔浆液密度的影响

吸收塔石膏浆液密度是脱硫装置运行控制的重要参数之一，反应了各反应物及生成物的过饱和情况。浆液密度低时，表明浆液中CaSO4的含量较低，CaCO3的含量相对较大，此时出石膏不利于石膏脱水，同时还会造成石灰石浪费，降低石灰石利用率。但浆液密度低利于氧化风的扩散，提高浆液氧化速率。

浆液密度过高时，表明浆液中CaSO4的含量过量，过量的CaSO4会抑制SO2及CaCO3的溶解，同时减小喷淋层浆液覆盖率，并大大降低浆液的氧化效果，导致脱硫效率降低，为了控制出口SO2排放浓度，往往需要增加CaCO3的供给，以提高脱硫效率，从而导致了CaCO3的过剩。过高的石膏浆液密度导致石膏过饱和度严重超标，同时由于氧化效果的降低，浆液内又析出大量细小的CaSO3˙1/2H2O晶体，在加上过量CaCO3的存在，导致SO2、CaCO3溶解度的急剧下降，最终形成浆液失效，脱硫效率快速降低，石膏含水量严重超标脱水困难。

3.7吸收塔浆液停留时间的影响

吸收塔石膏浆液停留时间为：吸收塔氧化池容积与石膏排出泵流量之比。浆池容积与石膏排出时间决定了石膏晶体形成及停留的时间。

浆池容积大、停留时间长，能够使CaSO3˙1/2H2O充分氧化，有利于石膏晶体的长大，利于石膏脱水。但浆液停留时间太长，浆液的机械搅动及循环泵会破坏已形成的大颗粒石膏晶体，形成较多的细小、不规则石膏晶体，不利于石膏脱水。

3.8吸收塔浆液中烟尘、CL-、F-的影响

浆液中的烟尘、CL-、F-主要来源于烟气携带，少数来源于石灰石原料及湿式除尘器冲洗水直排。近年来由于煤炭价格高涨及国内电力市场的饱和，电厂为了经济效益往往很难保证设计煤种，加上布袋及电除尘器性能及运行特点，使得进入吸收塔的烟尘含量超过设计值，如果废水排放量较小，就会导致吸收塔浆液中的烟尘、CL-、F-含量不断富集。

浆液中的烟尘很容易随石膏进入二级脱水系统，细小的灰尘微粒会堵塞水分子游离通道，导致石膏浆液中的水分难以脱除，石膏含水量超标。

烟尘中的CL-、F-会随着浆液中烟尘含量的增加而不断富集，CL-浓度过高不但会引起金属的孔蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀，同时还会抑制吸收塔内的物理和化学反应，影响SO2吸收的传质过程。由于碳酸钙浆液吸收SO2的速率为气膜和液膜共同控制，而氯离子比HSO3-和SO32-具有更大的扩散系数，溶解于液膜中的氯离子会排斥HSO3-和SO32-使其难于溶解，从而影响SO2的物理吸收和化学吸收，抑制脱硫反应的顺利进行。F-对脱硫系统的影响与CL-基本类似，但F-比CL-具有更强的络合能力，特别是当浆液pH值升高时，更容易与烟尘带入的Fe3+、Al3+和Zn2+形成络合物，将CaCO3、CaSO3˙1/2H2O包裹起来，降低石灰石的化学活性，导致浆液中碳酸钙含量增加，无法氧化CaSO3˙1/2H2O，不利于石膏晶体的形成和生长，产生更多的多样化晶核，造成石膏脱水困难。

4.解决措施

4.1加强技术培训及管理

开展运行、检修培训，提升员工技术水平，制定设备巡回检查制度、运行分析制度、化验监督制度。加强运行监盘与调整，明确巡回检查项目及标准，提升巡回检查质量。定期开展化学检测，做好运行人员与化学的横向联系工作，由化学指标指导运行调整，实现闭环调整控制。并根据化验数据开展技术分析及运行调整，积累运行经验，编制运行技术措施及事故预案，提升运行技术管理水平。同时加强设备缺陷管理，定期开展设备检修维护工作，特别是要保证测量表计的准确性、可靠性，保证设备健康运行。

4.2加强设备维护与管理

定期检查氧化风机入口滤网及检修维护工作，加强氧化风量数据监测，保证氧化风增湿水及搅拌器的正常运行，停机检修期间做好氧化喷枪及搅拌器叶片的维护，并根据石膏脱水效果及化验数据调整合适的氧化风量。

对于石膏旋流器要定期做好底流、溢流数据监测，发生磨损不能达到设计值及时维护。做好日常巡检工作，调整旋流器压力至设计值，旋流子堵塞后及时疏通，保证浆液的分离效果。定期检查真空皮带脱水机的运行情况，加强设备检查，避免发生胶带、滤布跑偏、滤布堵塞等现象发生，真空度降低时应及时分析原因并采取措施。

4.3建立化验监督检测制度

建立化学监督检测制度，明确化验监督检测项目及标准。定期开展在线表计的化学标定检验工作，根据运行工况及时增加化学检测频率，加强化学专业与运行人员的横向联系沟通，将化学监督报表及时送达运行人员，指导运行操作调整。

4.4加强石灰石原料品质监控

严格执行石灰石化验制度，落实采样要求。要求石灰石中CaCO3含量>90%、MgCO3含量<4%、盐酸不溶物<3%、含水量<2%，特别是避免石灰石中含有大量的泥土，确认品质合格后方可上料。

4.5杜绝湿除冲洗水直排进入吸收塔

由于湿式除尘器收集的是微小颗粒的烟尘及脱硫产物，大量的细微烟尘进入吸收塔不但造成浆液中的酸不容物、CL-、F-等不断富集，降低吸收剂浆液活性，而且难以外排出脱硫系统。要杜绝湿式除尘器冲洗水直排进入吸收塔，将湿除冲洗水外排至脱硫系统，或经过沉淀处理后再排入吸收塔。

4.6加强除尘器的运行与管理

根据燃煤煤种的变化及时调整除尘系统的运行工况，加强设备检查与维护，确保除尘系统的正常运行。加强化验监测，当浆液中的盐酸不溶物、CL-、F-浓度达到一定值时，投运废水系统或者通过浆液置换来控制浆液中的酸不溶物、CL-、F-浓度。

4.7加强运行参数监视与调整

运行参数是运行监盘调整的重要依据，也是长期运行调整分析及根据现场设备特点、运行工况，制定的主要参数的调节范围。

根据浆液中碳酸钙、亚硫酸钙含量及运行工况及时调整系统的钙硫比、液气比、空气过量系数，并避免pH的剧烈波动。并根据浆液密度及时启停石膏脱水系统，将各运行参数调节在控制范围之内。

在运行调整过程中，不但要做好设备的巡视检查工作，更要根据运行工况及时调整运行指标，在监盘过程中不断积累经验、加强数据分析，定期开展运行分析，提高运行调整水平。

5.实例解析

某公司#1脱硫装置石膏含水率逐渐升高，导致真空皮带脱水机无法正常连续投运，吸收塔浆液密度逐步升高，长期维持在1200kg/m3以上运行，不但造成石膏无法正常拉运，脱水系统无法投运，脱硫效率降低，而且影响脱硫装置的安全稳定运行。在此期间检修人员加强一、二级脱水系统设备维护，监测石膏旋流器底流、溢流浆液密度，确保脱水系统设备的稳定运行。

增加石灰石、吸收塔石膏浆液、石膏的化验频次，加强指标控制与调整，但仍无法解决石膏含水率高的问题。通过数据分析，认为是由于浆液中酸不容物、CL-浓度超标导致石膏脱水困难。通过置换石膏浆液，大量补充工艺水，降低石膏浆液中酸不容物、CL-浓度，提高浆液活性后，逐步循环回用置换浆液的方式解决了石膏含水率高的问题，确保了脱硫装置的安全稳定运行。以下为分析资料：

(1)#1吸收塔石膏浆液理化分析指标

(2)#1吸收塔石膏理化分析指标：

说明：吸收塔石膏浆液池容积为1200m3，27-29日共置换吸收塔石膏浆液600m3。

(3)#1塔11月20、11月27、11月30石膏晶体显微镜图像

(4)不同品质石灰石子化验数据对比