石灰石-石膏湿法脱硫工艺关键技术参数研究

在脱硫系统运行时，可以采取以下措施预防结垢：

4.2石灰石特性

石灰石特性对吸收过程的影响很大，主要体现在石灰石的纯度和活性。石灰石中过高的杂质如二氧化硅等虽不参加反应，但会增加循环泵、旋流器等设备的磨损，破坏真空带式过滤机的正常运行。同时严格控制氯化物、氟化物和煤灰等杂质不要混入石灰石中，以免影响烟气脱硫系统的正常运行和脱硫石膏的品质。

石灰石与SO2反应速度，取决于石灰石粉的粒度和颗粒比表面积。吸收剂的比表面积越大，越有利于脱硫效率的提高。烟气脱硫系统对脱硫剂要求的纯度是CaCO3质量分数在90%以上，粒度控制在透过200～400目（31～62孔/cm2）筛，筛下的CaCO3质量占石灰石总质量的95%以上。

4.3烟气飞灰

虽然脱硫前烟气经过静电除尘器除尘，但烟气中的飞灰浓度仍较高，经过吸收塔后，烟气中大部分飞灰都留在浆液中。飞灰在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触，降低了石灰石中Ca2+的溶解速率，同时飞灰不断溶出一些重金属，如Hg、Mg、Cd、Zn等离子会抑制Ca2+与HSO3-的反应。

如果石灰石-石膏循环浆液中粉尘、重金属杂质过多，则会影响石灰石的溶解，导致脱硫效率的降低，影响石膏品质。另外，飞灰会磨损喷淋管道和吸收塔内壁的玻璃鳞片。实际运行中发现，由于烟气飞灰浓度过高，脱硫效率可从98%降至75%，并且在石膏中的CaSO4•2H2O含量降低，白度减少，影响了石膏品质。若出现这种情况，开启真空带式过滤机或增大排放废水的流量，连续排除浆液中的杂质，脱硫效率即可恢复正常。

5影响脱硫石膏品质的因素

石灰石-石膏湿法烟气脱硫的脱硫副产物为脱硫石膏，其主要组分为二水硫酸钙晶体（CaSO4•2H2O）。

典型石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的副产物石膏呈粉状颗粒,颗粒较细，平均粒径约为30～60μm。颗粒呈短柱状，径长比在1.5～2.5范围，颜色呈白色、灰色或黄色。其主要组分为二水硫酸钙（CaSO4•2H2O）,它的质量分数一般在90%左右，其游离水质量分数一般在10%左右，其他组分还有飞灰、有机碳、碳酸钙以及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。

影响脱硫石膏品质的主要因素有以下6项。

①饱和度

当CaSO4过饱和度的数值>1时，会有石膏晶体从溶液中生成。石膏晶体最好成为粗颗粒，因为层状尤其是针状晶体颗粒细，一方面脱水困难，另一方面可能引起系统结垢。结晶速度过快，过饱和度过高或过低，都可能造成针状和层状结构的出现。因此，在工艺上一般维持浆液中CaSO4的过饱和度在1.25～1.30范围。

②石膏的结晶温度

浆液池位于吸收塔底部，是石膏结晶的场所。过低的温度（＜40℃）时CaSO3容易产生结晶。当发现浆液槽中有疏松的CaSO3结晶时，可暂停新鲜浆液的注入，使CaSO3结晶溶解。但是，当温度高于66℃时，CaSO4•2H2O将成为无水CaSO4析出而成为结构紧密的石膏垢，一般应控制浆液温度在60℃以下。因此，设计上要保证浆液池的温度在40～60℃范围，这样才能保证生成的石膏为二水硫酸钙。

③氧化空气用量

氧化空气的量主要是影响晶体的生长速度，空气量过高会提高CaSO4的浓度，从而提高晶种的生成速度。在实际操作中，通常根据浆液中亚硫酸钙（CaSO3）的含量，首先计算出所需的理论空气量，然后乘以一个大于1的系数。根据实际运行经验，这个系数一般在1.8～2.5范围。

④浆液搅拌强度

机械力对石膏的影响也是不可忽视的。实践中发现，机械力对晶体结晶的大小和形状均有影响。在机械力的作用下，一方面会使结晶尖角部位的晶束从晶体中分离出来，发生二次结晶而生成细小颗粒，给脱水造成困难；而另一方面由于机械力的作用，会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的控制难点。

⑤石膏排出时间

石膏排出时间指吸收塔浆液池容积与单位时间排出石膏量之比。晶体赖以形成的空间、浆液在吸收塔形成晶体及停留总时间取决于浆液池容积与石膏排出时间。浆液池的容积大，石膏的排出时间长，亚硫酸钙更易氧化，利于晶体长大。

⑥杂质

石膏中的杂质主要有两个来源：一是烟气中的飞灰，二是石灰石中的杂质。这些杂质不参与吸收反应，但会有一部分进入石膏，当石膏中杂质含量增加时，其脱水性能下降。此外，氯离子含量对石膏脱水效果也有重要影响，当氯离子含量过高时，石膏脱水性能急剧下降。

作者：张朝峻，陈文学;第一作者单位：高唐中石油昆仑燃气有限公司

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