燃煤电厂脱硫石膏质量控制技术

燃煤电厂脱硫石膏质量控制技术

烟台业达热电集团有限公司山东省烟台市264006

摘要:从18世纪中叶的工业革命以来,人类的生产生活量大幅度提升,机械化生产和燃烧各类化石燃料使大气环境急剧恶化,各国都采取相应的措施,来挽救大气环境,降低大气污染对人体健康的损坏。我国将煤炭作为主要能源,在治理大气污染时主要任务便是降低煤燃烧生成的污染大气的气体,尤其是燃煤产生的二氧化硫和氮氧化合物。基于此,本文主要对燃煤电厂脱硫石膏质量控制技术进行了简要的分析,希望可以为相关的工作人员提供一定的参考。

关键词:燃煤电厂;脱硫石膏;质量控制技术

引言

煤炭是我国的主要能源,但是燃煤电厂在生产过程中会产生大量的二氧化硫,为了降低煤燃烧产生的废气对环境的污染,大多数燃煤电厂都是用脱硫技术,因此,需加强脱硫石膏质量控制技术的研究。

1石膏法脱硫技术特点

(1)吸收剂适用范围广。在FGD装置中可采用各种吸收剂,包括石灰石、石灰、镁石、废苏打溶液等;(2)燃料适用范围广。适用于燃烧煤、重油、奥里油及石油焦等燃料的锅炉的尾气处理;(3)燃料含硫变化范围适应性强。可以处理燃料含硫量高达8%的烟气;(4)机组负荷变化适应性强。可以满足机组在15%~100%负荷变化范围内的稳定运行;(5)脱硫效率高。一般大于95%,最高达到98%;(6)专利托盘技术。有效降低液/气比,有利于塔内气流均布,节省物耗及能耗,方便吸收塔内件检修;(7)吸收剂利用率高。钙硫比低至1.02~1.03;(8)副产品纯度高。可生产纯度达95%以上的商品级石膏;(9)燃煤锅炉烟气的除尘效率高。达到80%~90%;(10)交叉喷淋管布置技术。有利于降低吸收塔高度。

2燃煤电厂脱硫石膏分析

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是燃煤电厂应用最为广泛的脱硫工艺,该技术会产生大量的工业副产物———脱硫石膏。随着国家对燃煤发电机组提出二氧化硫超低排放35mg/m3限值的要求,煤电机组配套脱硫装置将快速增长,脱硫石膏的年产量将会达到8000万t以上。如果脱硫石膏不能得到妥善处理,不仅是对资源的浪费,还会造成占用大量土地、地下水污染等二次环境污染。

烟气脱硫石膏又称FGD石膏(FlueGasDesulphurizationGypsum),是对烟气进行湿法钙基脱硫净化处理后得到的副产物,主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),含水率一般在10%~20%,颜色呈浅黄色、淡灰色,平均粒径在30~50μm,呈中性或微酸性,主要含有未完全反应的碳酸钙、亚硫酸钙、飞灰和可溶性盐(Cl、Mg、Na)等杂质。

国外对脱硫石膏的利用有成熟的工艺和技术。德国、日本对脱硫石膏的资源化利用率较高,基本达到100%,美国的脱硫石膏综合利用率也达到75%,脱硫石膏主要被用于石膏板生产,其它用于水泥缓凝剂、建筑材料和改良土壤等。我国脱硫石膏主要利用在建筑材料、水泥添加剂和土壤改良等领域。

3脱硫石膏的质量控制

3.1管理石灰石吸收剂

吸收剂是磨成粉的块状石灰石,加一定量的水配置成质量分数为10%~15%的浆液。石灰石颗粒越细,总的与气体接触的表面积越大,吸收的含硫物质越多。因此,石灰石中氧化钙的含量极大程度上影响着吸收二氧化硫的效率,若是石膏中碳酸钙的含量过高,在循环浆液中可溶性亚硫酸盐的浓度就会降低,石灰石的活性就会降低,因此要定期检查石灰石浆液中碳酸钙以及不溶物的含量,只有在石灰石的纯度和细度都比较合理时,才能有利于生成高质量的脱硫石膏。所以相关部门要进行定期检测石灰石厂商的样品,确定石灰石粉中氧化钙的含量在百分之五十三以上才可以入库。还可以根据石灰石粉的质量不同设置不同的价位,这样有利于石灰石粉的验收管理,还可以在一定程度上激励供应商提供优质的石灰石粉。

3.2控制烟尘

分析我国的烟气系统对脱硫石膏质量的影响可以发现,我国的许多电厂的除尘情况都未能达到国家要求的烟尘含量标准,烟尘含量的超标,使烟气在吸收塔内的运行情况不乐观,生成的脱硫石膏中的不溶物、含水率、氯离子等含量都不符合标准,除了影响生成的脱硫石膏的质量,还会降低脱硫的效率,烟尘含量越高,脱硫效率就会越低,烟尘作为生产出的石膏的杂质,生成的石膏也会变成灰色甚至黑色,有必要对各电厂的除尘系统进行改进,降低烟尘含量,确保生成的脱硫石膏的质量。

3.3控制吸收塔的运行工况

脱硫石膏是在吸收塔内吸收燃烧煤生成的气体这一过程中形成的,FGD的各项指标都影响着生成的脱硫石膏的质量,吸收塔的气液比、吸收塔浆液的PH、浆液循环一次在氧化区中的停留时间、脱硫石膏浆液密度、吸收塔浆液氯离子质量浓度以及石膏滤饼的厚度等都要进行严格的规定,这些标准可以根据目前各燃煤电厂吸收塔的工作情况以及详细的工作数据制定,定期检查吸收塔的工作效率,无法达到正常指标的吸收塔工作时脱硫率会降低,生成的脱硫石膏的质量也会受到影响,所以,在生产过程中要实时监控吸收塔的运行情况。制定统一的指标,便于根据详细的规定控制吸收塔的工作,以及规定相关部门管理吸收塔的运行,有利于生成合格的脱硫石膏。

3.4氧化装置

氧化风量对脱硫石膏的品质产生重要影响,直接决定CaSO3·1/2H2O进一步氧化生成CaSO4·2H2O的程度。一般来说,脱硫塔底部设置有强制空气氧化装置,向浆液中鼓入过量空气。氧气量充足,氧化反应充分,脱硫效率高,保证CaSO4·2H2O较好品质[10]。反之氧化装置无法运行正常,不仅会造成CaSO3·1/2H2O含量过高,还会造成结垢、影响真空皮带机脱水效率。针对电厂半水亚硫酸钙含量偏高,适当增大氧化风量或者增设氧化空气管道。

3.5真空皮带脱水机

真空皮带脱水机是继旋流分离器后脱硫石膏的二级脱水设备,将脱硫石膏的含水量降低至10%左右。脱水机的真空度、滤布的清洁度、石膏滤饼的厚度都会影响石膏的品质。一般要求脱水机的真空度保持在-45~-55kPa,控制滤饼厚度在20~30mm。目前电厂真空皮带脱水机滤布上存在大颗粒堵塞滤布的现象,影响了石膏脱水效果,现电厂脱水机上有3处滤布冲洗部位,基本上冲洗掉遗留在滤布上的石膏,但是无法清除滤布孔中堵塞的颗粒物,电厂需增设高压水枪,定期冲洗滤布,彻底清除堵塞物质,增加脱水机脱水效果。

结束语

现阶段,我国对脱硫石膏的运用掌握还不够成熟,也无法完全控制燃煤电厂脱硫石膏的质量,我们在面对这一现状,应该积极改进脱硫技术,降低发电厂为保护大气环境而投入的脱硫成本,增加电厂的经济效益。

参考文献

[1]江丹.燃煤电厂脱硫石膏质量控制技术研究[D].复旦大学,2012.

[2]沈建军,武丽英,祁利明,王福斌.火电厂湿法烟气脱硫石膏脱水问题分析及处理措施[J].工业安全与环保,2010,3611:26-28.

[3]尹青亚,郑建国.工业副产石膏相关标准要求及质量控制[J].新型建筑材料,2014,4107:35-38+49.

[4]李守信,胡玉亭,纪立国.湿式石灰石-石膏法烟气脱硫中石膏质量的工艺控制因素[J].电力环境保护,2002,03:5-7.

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