脱硫石膏品质影响因素分析及其资源化利用

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1、全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集脱硫石膏品质影响因素分析及其资源化利用华北电力大学环境工程与科学学院徐铮孙晶吴海峰摘要：本文通过对石膏生成过程分析，提出了影响石膏品质的主要因素，并且对改善石膏品质提出了建议。在此基础上，分析了脱硫石膏和天然石膏的成分，说明脱硫石膏的可利用性。并结合国内外的相关资料，介绍了脱硫石膏在工业、农业上的一些用途。1、引言我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭中的硫分在燃烧时，大部分被氧化成二氧化硫，采用湿式脱硫法处理烟气将产生大量的脱硫石膏，脱硫石膏的处理和综合利用是影响我国推广湿式脱硫技术的关键因素之一。随着我国烟气脱硫工艺的

2、大规模投运，燃煤电厂将要排放越来越多的脱硫石膏，目前相当一部分还是以堆储为主，已成为火电厂即粉煤灰后的第二大固体废物，不仅占用土地资源，且对环境不利。如能将其充分利用，代替一部分天然石膏不仅能节约自然资源而且能使得电厂固体废物资源化。将脱硫石膏综合利用，逐步达到工业生产应用，可以将产生电厂效益、环境效益、社会效益统一，非常符合我国可持续发展的战略。2、石膏的生成过程烟气脱硫石膏是电厂采用湿式石灰石(石灰)—石膏法烟气脱硫1全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集时产生的副产物。它的主要成分为二水硫酸钙，由烟气中的SO2与脱硫剂CaCO3发生反应经强制氧化生成的。以石

3、灰石—石膏湿法工艺为例，石灰石经破碎、制粉，配置浆液进入吸收塔，在吸收塔内，烟气中的二氧化硫首先被浆液中的水吸收，再与浆液的CaCO3反应生成CaSO3，CaSO3被鼓入的氧化空气中的O2氧化，最终生成石膏晶体CaSO4·2H2O。反应式如下。CaCO3+SO2+H2O→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2→Ca(HSO3)2+1/2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+SO2+H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+1/2H2O3、影响石膏品质的主要因素石膏浆液的

4、品质直接影响到最终石膏生产的质量。因此我们在脱硫效果不发生大的改变和成本没有明显增加的条件下，改变工艺的某些参数提高石膏浆液的质量来提高石膏的品质。表1中列举的是石膏浆液品质的各项标准。表1石膏浆液品质标准项目理想指标控制指标硫酸盐质量分数％92～95≥90碳酸盐质量分数％<0.5<1亚硫酸盐质量分数％<0.5<3－Cl%<0.1<0.1pH<7<7晶体形状，粒径μm短柱块状，>50短柱块状，>25-3浆液密度/kg·m1080～11501080～1150粉尘及其他杂质较少，石膏黄白色较少，石膏黄白色3.1石灰石品质2全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集石灰石作

5、为SO2的吸收剂，其品质好坏将直接影响到脱硫效率和石膏浆液品质。石灰石品质主要指石灰石的化学成分、粒径、表面积、活性等。脱硫系统一般要求CaCO3要高于90%。石灰石中含有少量的MgCO3通常以溶解形式或白云石形式存在。吸收塔中的白云石往往不溶解，而是随副产物离开系统，所以MgCO3的含量越高石灰石的活性越低，影响系统的脱硫性能及石膏的品质。溶解石灰石为脱硫化学反2+应提供吸收SO2所需的Ca及碱度，故活性越高越好。石灰石粒径及表面积同样是影响脱硫性能的重要因素。大颗粒难溶解，表面积小，接触反应不彻底，此时吸收塔需低pH值运行，而这又损害了脱硫性能及石膏浆液品质。3.2pH

6、值一般来说，浆液中pH值高对吸收二氧化硫有利，但试验表明只有在pH值低于4.8以下时脱硫率才有明显下降。pH值对亚硫酸钙和硫酸钙的溶解度有着较大的影响。pH值低时，溶液中含有大量的亚硫酸钙，此时如果石灰石表面有一层pH值较高的膜，亚硫酸钙结晶使石灰石钝化。若pH值低于5以下时，亚硫酸钙将生成亚硫酸氢钙，骤然pH值增加时，亚硫酸氢钙转化成亚硫酸钙，急速结晶导致结垢，影响石膏的品质。3.3浆池容积及石膏排出时间石膏排出时间指吸收塔氧化池浆液最大容积与单位时间排出石膏量之比。晶体形成空间，以及浆液在吸收塔形成晶体及停留总时间取决于浆池容积与石膏排出时间。浆池容积大，石膏排出时间长

7、，亚3全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集硫酸盐更易氧化，有利于石膏晶体长大。但是如果石膏排出时间过长，则会造成循环泵对己有晶体的破坏。3.4氧化风量及其利用率很显然，氧化风量对石膏浆液的氧化效果影响重大。要保证氧化风量，使得浆液中的亚硫酸钙能够被氧化成为硫酸钙，否则石膏中的亚硫酸钙含量过高将会影响石膏的品质。同时，脱硫塔中氧化空气管道的分布和开孔的多少也会影响到氧化风的使用率。3.5液气比与浆液循环停留时间液气比指单位时间内吸收塔再循环浆液与吸收塔出口烟气的体积比；浆液循环停留时间指吸收塔氧化池浆液最