1、火电厂湿法烟气脱硫的工艺与现状利用研究摘要：从烟气脱硫石膏的来源与性能介绍了火电厂脱硫, 并简单阐述了火电厂烟气脱硫石膏的生成及脱水工艺流程,结合我国实际,对火电厂脱硫石膏综合利用现状进行了分析。 关键词：火电厂；烟气脱硫；湿法脱硫；SO2 Abstract: Thermal power plant desulfurization were introduced from the origin and performance of flue gas desulfurization gypsum, and briefly discusses the formation and dehydrati
2、on process of flue gas desulfurization gypsum in thermal power plant, combining the reality of our country, analyze current situation of comprehensive utilization of FGD gypsum. Key words: thermal power plant; flue gas desulfurization; desulfurization; SO2 中图分类号：TM621 火电厂是用水、排水大户，其中排放的废碱水主要由冲灰水、锅炉排
3、污水、化学车间碱性废水等组成。废碱水中，冲灰水排放量大、污染物含量变化大，对水环境影响大，据统计，排放的灰水 pH 值高于 0，这也是目前灰场排水主要污染因素。我国大气中的 SO2 主要来源于燃煤锅炉的尾部烟气，所以烟气脱硫是治理大气环境的关键。目前常用的湿式烟气脱硫技术投资多、运行费用高、能耗和占地面积大，不适合我国大力推广，因此开发和推广投资少、工艺简单、操作方便的脱硫技术显得尤为重要。 1 烟气脱硫石膏的来源与性能 1.1 脱硫石膏产生过程 石灰石经破碎、制粉、配制浆液进入吸收塔,在吸收塔内烟气中的二氧化硫首先被浆液中的水吸收再与浆液中的 CaCO3 反应生成 CaSO3, CaSO3
4、氧化后经旋流分离、洗涤和真空脱水,最终生成石膏晶体CaSO42H2O。反应式如下: SO2 + H2O H+ + HSO3-(1) CaCO3 + 2H+ Ca2+ + H2O + CO2 (2) HSO3- + 1 /2O2 H+ + SO42-(3) Ca2+ + SO42- + 2H2O CaSO42H2O(4) 脱硫石膏主要成分与天然石膏相同,为 CaSO42H2O,呈粉末状。当石灰石纯度较高时,脱硫石膏纯度一般为 90% 95%, 含水率一般为 10% 15%。由于其含水率高、黏性强,在装载、提升、输送过程易黏附在各种设备上,造成积料堵塞,影响生成正常进行。 1.2 脱硫石膏性能 烟
5、气脱硫工艺决定了脱硫石膏的性质,其特点是纯度高,成分稳定,游离水分含量约为 10%,粒度小,粉状,含较多的水溶性盐。一般根据燃烧的煤种和烟气除尘效果不同,脱硫石膏从外观上呈现不同的颜色,常见颜色是灰黄色或灰白色,灰色主要是由于烟尘中未燃尽的炭质量分数较高的缘故,并含有少量 CaCO3 颗粒。天然石膏与之相比,呈粉状,化学成分与脱硫石膏相差不大,杂质主要以黏土类矿物为主。 2 石膏的生成及脱水工艺流程 2.1 烟气中的 SO2 和石灰石浆液中的 CaCO3 在吸收塔内反应生成CaCO31/ 2H2O,再经氧化生成 CaCO042H2O, 结晶后形成晶体, 然后含有 CaCO042H2O 晶体的吸
6、收塔浆液被石膏排出泵打到石膏旋流器进行一级脱水,石膏旋流器溢流浆液进入滤液水箱,底流的石膏浆液进入真空脱水机进行二级脱水,脱水后的石膏可以销售。 2.2 石膏的结晶过程。石膏结晶是湿式石灰石 - 石膏法烟气脱硫工艺流程的最终阶段, 控制好石膏结晶的条件,对最终产品的质量将产生决定性影响,其生成过程为: 烟气中的 SO2 经过一系列的化学反应生成SO32-和 HSO3-离子,生成的 SO32-和 HSO3-离子与石灰石(石灰)浆液中的Ca2+反应生成 CaSO3 和 Ca(HSO3)2,并被空气氧化成 CaSO4。 随着反应的进行,浆液的 CaSO4 浓度逐渐升高。当达到饱和浓度时,浆液中出现石
7、膏的小分子团,称为晶束,晶束聚集将生成晶种,与此同时,也会有石膏分子溶入浆液,这是一个动态平衡过程。但是,随着脱硫反应的进行,浆液中 CaSO4 将出现过饱和,动态平衡被打破,晶种逐渐长大而成为晶体,新形成的石膏将在现有晶体上长大。同时,还伴随有新的晶种生成。晶种生成和晶体长大这两个过程速率的相对大小,将直接影响石膏的质量,而影响这两种速率的主要因素是浆液中石膏的相对过饱和度。 3 国内烟气脱硫石膏排放和综合利用研究状况 3.1 排放状况 我国烟气脱硫石膏产生的时间较短,对其应用价值和市场普遍认识不足,对脱硫石膏的性能,处理加工设备和加工工艺还没有详细的、系统的、科学的基础性研究, 从目前脱硫
8、石膏的处理工艺和设备并不完全与天然石膏相同,如在物料输送、粉尘处理、煅烧工艺等；就物性方面脱硫石膏与天然石膏也有不同之处,如脱硫石膏纯度高、游离水大、粒度细; 颗粒大小粒径分布均匀、级配较差、标稠用水量大, 水溶性盐较多; 还值得注意的是脱硫石膏与天然石膏二者来源不同,脱硫石膏中以未反应的碳酸钙为主要杂质及未被完全氧化的亚硫酸钙存在、杂质状态相差较大,另在脱硫生产工艺中技术处理的不同,石灰石原料成分的不同,加工石灰石细度的不同等都会影响脱硫石膏的品质,所以脱硫石膏在应用加工时一定要结合具体实际,采用科学手段进行深入的研究。 3.2 综合利用现状 国内脱硫石膏的综合处理和应用已起步,利用前景蕴藏
9、着巨大的市场机遇,特别是那些天然石膏缺乏而脱硫石膏资源丰富的经济发达地区,经应用实践证明脱硫石膏是一种品位较高的宝贵资源 它可适合于不同用途的石膏建材制品的生产。脱硫石膏与天然石膏有一定的区别,但从根本上讲,由于它们的主要成分相同,并且脱硫石膏的主要成分含量高,故处理后的脱硫石膏是一种比天然石膏还要好的胶凝材料。 1)脱硫石膏通过干燥,脱水处理成为熟石膏 熟石膏按制品可分浇注石膏、灰泥石膏、陶瓷工业用石膏、铸造工业用石膏、牙料用石膏、骨科绷带医用石膏、煤矿防火加强巷壁用石膏、土壤改良用石膏等,用量最大的是建筑用熟石膏,一般认为对建筑脱硫石膏的脱水温度应在 125 145 为；煅烧设备和工艺不一
10、样,煅烧温度也要有不同的变化,从相组成看,熟石膏中可溶性无水石膏含量应较高一点为好,因熟石膏中可溶性无水石膏亲水性极强,接触潮湿空气后,很容易转化为半水石膏,通过转化效应增加熟石膏粉中半水石膏的含量,使其相变过程趋于稳定,可改善熟石膏的物理力学性能,能够满足用于石膏制品生产的质量要求具有重要意义。 2)脱硫石膏也可制做高强石膏 将脱硫石膏制成浓度适宜的石膏浆体,加入一定量的转晶剂,在搅拌加压的条件下,石膏浆体的处理温度、时间及压力控制在一定范围内生成柱状石膏晶体,然后经脱水,干燥制得高强熟石膏,在生产中转晶剂的种类及加入量,浆体的热处理温度及时间和压力,料浆浓度等都是决定产品质量的重要因素。
11、3)脱硫熟石膏和粉煤灰或矿渣制备新型胶结料 脱硫熟石膏和粉煤灰加矿渣为主要原料,并掺入激发剂制成的新型胶结料,这种胶结料在前苏联的资料中有大量介绍,这可使脱硫石膏拓宽使用范围,得到更广泛的利用,并能使熟石膏的耐水性与强度方面都有明显改善,近 2 年来利用电厂生产的建筑用脱硫石膏和一级粉煤灰,生产的矿渣磨细粉与本研究所研发的增强激发剂 G,试验结果是在大量利用脱硫石膏与粉煤灰或渗加矿渣磨细粉时,可在保持石膏制品基本性能的基础上,大幅度提高粉煤灰和矿渣磨细粉在激发剂作用下生成的水硬性水化产物,改善了胶结料的耐水性与强度。石膏仍是胶结料中发挥强度的主体,粉煤灰及矿渣磨细粉的水化反应是在石膏硬化体中进行。这样提高后期强度,密实度增大,吸水率下降,抗冻性改善使胶结材料硬化体中即有气硬性水化产物,又有水硬性水化产物,该硬化体干缩小,体积稳定性好,确实是一条即节能又同时利用两种工业废渣生产建筑材料的工艺途径。
