电厂脱硫石膏用途

导言：石膏在我们的工业生产中具有重要的作用，它主要可以分为天然石膏和脱硫石膏两类。但是许多人对“脱硫石膏”这个具体概念并不清晰，今天小编就来为大家讲解一些关于脱硫石膏的知识。

　　脱硫石膏的生成

将石灰-石灰石粉加水制成浆液，作为吸收剂用泵打入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，亚硫酸钙，达到一定饱和度后，排出吸收塔，再经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，结晶形成二水石膏和亚硫酸钙的混合物。然后用输送机送至石膏贮仓堆放。

脱硫石膏的氧化煅烧

湿基脱硫石膏经双螺旋喂料机、胶带输送机送入φ3×25m高效回转烘干机进行烘干，脱掉物理水。烘干机采用高温烟气提供热源，出烘干机废气经高温气箱脉冲袋式收尘器收尘后达标排放。出烘干机干脱硫石膏(CaSO4·2H2O)送入华氏磨进行粉磨，出磨经筛分后，送入沸腾煅烧炉，脱硫石膏经过沸腾煅烧后由两个结晶水脱为半个结晶水，制成熟石膏粉(CaSO4·1/2H2O)，即脱硫石膏粉，通常为白色、无色，无色透明晶体称为熟石膏，有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽，解理面珍珠光泽，纤维状集合体丝绢光泽，相对密度2.3。

脱硫石膏的用途

石膏粉是五大凝胶材料之一，在国民经济中占有重要的地位，广泛用于建筑、建材、工业模具和艺术模型、化学工业及农业、食品加工和医药美容等众多应用领域，是一种重要的工业原材料。脱硫石膏粉与一般石膏粉的区分在于物理成分的不同， 脱硫石膏粉中还含有二氧化硅，氧化钠，碳酸钙，亚硫酸钙，石灰石，氯化钙，氯化镁等。与其它石膏粉相比较，脱硫石膏粉具有可再生，粒度小，成分稳定，有害杂质含量少，纯度高等特点。

工业发达国家比较好的解决了脱硫石膏运输、干燥、改性、应用等技术性难题，石膏工业都在大规模采用脱硫石膏，应用技术也比较成熟。日本是世界上最早大规模应用脱硫装置的国家，每年排放脱硫石膏近200万吨。FGD品质高，利用最好，平均达到97.5%以上，1977年利用量达到214.5万吨，几乎全部用于生产石膏板，近年还采用粉煤灰和FGD并添加少量石灰作成具有火山灰反应强度的“波造特”湿润性粉状材料，作为沙土替代料。德国FGD技术最先进且数量最大，并全部利用，主要在产地建厂生产石膏板，另外用作替代高龄土和方解石生产纸的填料和涂胶料。美国70年代后发展迅猛，2000年的产量已经达到900万吨。目前主要和天然石膏一起用于生产石膏板。

脱硫石膏(desulfuration gypsum)也拥有很多别称，比如排烟脱硫石膏、硫石膏和FGD石膏等。脱硫石膏和天然石膏的成分一样，都是含量大于或等于93%的CaSO4.2H2O(二水硫酸钙)。但脱硫石膏和天然石膏不同，脱硫石膏是FGD过程(采用石灰-石灰石反应回收能源烟气中二氧化硫的技术)中产生的副产品。该技术把磨碎成浆的石灰-石灰石通过除尘技术将其中的SO2烟气排除，从而得到了工业副产型石膏，简称脱硫石膏。脱硫石膏在建材工业方面有着广泛的应用，它对于工业加工利用的意义是非常大的：它不仅是循环利用经济项目的代表，符合了国家要求，也极大程度上地节省了天然石膏的开采量，为保护环境做出了突出贡献。

脱硫石膏有着很多优点，比如不用经过破碎粉磨工序便可使用、品质较高，物美价廉的典范，是不可或缺的建材工业的主要资源，并且能够极大地缓解无天然石膏地区的石膏需求。目前，国外发达国家特别是欧洲国家早已将脱硫石膏广泛用于建材行业。我国的对脱硫石膏的处理和应用还处在一个研究和上升的阶段，但是因为脱硫石膏所蕴含的工业利用和市场商机非常巨大，小编相信在不久的将来我国的脱硫石膏产业将会更加迅猛优秀的发展。

石膏粉作为五大凝胶材料之一，它在国民经济中甚至占了很大一部分比例。石膏粉广泛用于建筑、建材、工业模具和艺术模型、化学工业及农业、食品加工和医药美容等工业与生活领域，可见石膏对工业的发展是至关重要的。但是脱硫石膏粉与其他石膏粉相比，因为它具有可再生循环利用、粒度小、稳定、纯度高、有害物质少的优点，所以脱硫石膏有很大的发展前景。

目前，国外的工业发达国家特别是日本、德国和美国已经掌握了成熟的脱硫石膏的运输、干燥、改性、应用等技术性难题，每年的产业总额均列世界前茅，为国家的GDP增长创造了有利的条件。小编认定我们国家也会将脱硫石膏技术应用的越来越成熟。

1、需要放置特殊的材料和脱硫石膏粉生产设备放置在场所，以保证运输和处理过程中的连续性。

2、在塔浆液池注入氧化空气，将亚硫酸钙强制氧化为硫酸钙。

3、设置不同存储温度和时间，脱硫石膏的脱水比例。

关键词：脱硫；石膏脱水；含水率

伴随当前民众生活水平的提高和能源消耗的不断增长，煤炭的燃烧和使用量只增不减，燃煤烟气中包含了大量的有毒有害气体，如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等，这些有毒有害气体对人体和生态环境造成了严重威胁。其中，二氧化硫气体因含量高危害大，数据显示其已然成为大气主要污染物之一。随着人们对生活质量和身体健康越来越看重，二氧化硫排放所造成的危害已不容忽视，因此其有效排放的控制和治理越发显得刻不容缓。针对这种现状，为控制二氧化硫有效排放，国家将二氧化硫明确为主要污染物减排指标之一。其中，最常用来进行燃煤烟气脱硫的方法之一便是石灰石湿法脱硫，这种工艺的副产物是石膏。石灰石湿法脱硫工艺设计时要求脱硫石膏浆液经脱水后含水率应不高于15%，如此在经过压滤后较好成型，但是在实际工艺运行中脱硫石膏浆液的脱水效果有时会存在不理想的状况。对于此现象，本文总结了一些因素和解决办法。

1 石膏脱水原理概述

石膏脱水是一种固液分离的工艺，脱水过程中采用的脱水方式、设备、升温速率、加热时间、蒸汽压力、环境湿度和温度、石膏的杂质含量、石膏颗粒粒径大小等都会影响脱水过程。在脱硫塔内，脱硫浆液吸收 SO2后会经历氧化过程，形成石膏液，在 SO2不断吸收的过程中，浆液的密度逐渐增加，当到达合适密度后，压滤系统则对部分浆液进行脱水处理，脱水的目的是保证吸收塔内的浆液密度保持在设计范围以内。压滤系统由旋流器和真空皮带压滤机两部分组成，旋流器将石膏浆液带到真空皮带压滤机的滤布上，浆液中的水分会在吸力和重力的作用下去除。在皮带的作用下，石膏脱水后被传送到石膏库。在物理化学性质方面，脱硫石膏与天然石膏基本相同，只是脱硫石膏中的二水石膏含量略高于天然石膏，且具有再生石膏的某些性质[1]。经过国内外相关研究，证明了脱硫石膏与天然石膏在成分、性能和可造作性等方面基本相同，并且脱硫石膏符合相关应用标准和要求，因此，脱硫石膏可作为安全的建筑材料使用。

2 石膏脱水效率的影响因素及解决办法

在脱硫过程中，石膏脱水系统偶尔会有一些常见的问题和状况出现，如石膏表面黏稠、含水率过高，浆液无法脱出石膏，石膏中有大量杂质等[2]。石膏浆液脱水效果不好，其原因是多方面的，需要具体情况具体分析，接下来将对影响石膏脱水的原因进行分析。

2.1 石膏结晶体的影响

在吸收塔内，石膏浆液的杂质是影响脱水的重要原因，烟气中的飞灰和脱硫水中所含的杂质都是石膏浆液中杂质的主要来源，一方面这些杂质会干扰塔内的化学反应，从而对生成石膏结晶产生影响；另一方面，夹在石膏晶体之间的杂质会堵塞石膏晶体和游离水之间的通道，从而影响脱水效率[3]。从化学理论上来说，上升的烟气会与回流的石灰石悬浮液反方向进行接触反应，去除 SO2和 SO3，被吸收的 SO2、SO3在塔内与悬浮液中的石灰石成分反应生成 CaSO3，并在脱硫塔中被空气氧化变为 CaSO4，进一步析出形成石膏晶体[4]。在整个脱硫反应中，石膏的结晶反应如下：

2CaSO3+O2=2CaSO4

CaSO4+2H2O=CaSO4· 2H2O

石膏浆液脱水效果往往会受到石膏晶体结晶状况的影响，在通常情况下，石膏的脱水性会随着石膏结晶的变小而变差。这是因为浆液在脱硫塔内停留时间过短会使得石膏晶体粒径变小、变密，影响了石膏浆液的脱水效率，因此，在实际的脱硫系统运行中需要确保足够高的脱硫塔液位，为石膏晶体的生长提供足够的空间，并且要根据脱硫塔内密度控制合理的压滤时间，为晶体生长提供合理时间[5]。

2.2 浆液中CaSO3含量

浆液中 CaSO3含量多少也是影响石膏脱水效率的重要原因之一。当脱硫塔内浆液没有充分氧化时，会导致浆液中 CaSO3含量过高，浆液中 CaSO3含量过饱和时会生成针状的 CaSO3·1/2H2O 晶体，石膏浆液密度会因 CaSO3·1/2H2O 含量过高而变大，变黏稠，这都不利于石膏脱水，给石膏脱水造成一定困难，此时不论压滤机的吸力多大，水分都无法完全从其中分离出来。此外，pH 对 CaSO3含量也会有一定的影响，表1总结了50℃时，不同 pH 下石灰石、CaSO3·1/2H2O 和 CaSO4·2H2O 的溶解度。

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如表1所示， 当 pH 由低变高时，CaSO3·1/2H2O 的溶解度显著下降，易析出 CaSO3·1/2H2O 晶体，CaSO4·2H2O 的溶解度增加，但是增加的幅度很小；pH 越低，石灰石越容易溶解、CaSO3也就越容易氧化生成石膏，pH 越高越不利于石灰石的溶解及 CaSO3氧化生成石膏。但是在实际脱硫系统运行中，pH 过低，SO2的吸收会受到一定阻碍，存在 SO2的折算值超标的可能，在实际操作中，pH 控制在4.5~6.0 就完全可以控制 SO2的折算值达标[6]。因此在综合思考后，需要严格控制pH在4.5~6.0，同时增加氧化风量，使亚硫酸钙可以得以充分氧化，控制 CaSO3·1/2H2O晶体的析出。

2.3 石膏浆液性质的影响

影响石膏脱水的石膏浆液的性质主要有浆液密度、石灰石纯度、浆液中氯离子与烟尘含量。

2.3.1 浆液密度

浆液密度会影响水力旋流器的运行进而影响石膏的脱水效率。究其原因为：浆液密度低时，其固体含量也就低，这不利于浆液中水的分离，可以通过增加脱硫塔内吸收液的循环时间来改善，这样一来可以让石膏结晶得到充分的生长，进而提高了浆液的密度。当浆液密度过高时，会使得石膏中的碳酸钙含量增加，因此降低了石膏的质量，而且碳酸钙的粒径较小，使得石膏脱水愈发困难。此外，对于设备来说浆液密度过大会使浆液的磨损性增加，减少金属材质的寿命，还会使得泵、搅拌器等的电流升高，增加耗电量。

2.3.2 石灰石纯度和目数

石灰石中的杂质会影响吸收塔中石膏的结晶，同时石灰石纯度和目数也会对 SO2的吸收产生一定影 响，因此在操作运行中需要控制好石灰石的纯度和目数，密切监控石灰石质量，这是保障脱硫系统正常运行至关重要的一环。

2.3.3 浆液中氯离子含量

浆液中的氯离子也是影响脱水效率的原因之一，浆液中的氯离子一部分来源于烟气中的 HCl，一部分来源于工艺用水，浆液中的这些氯离子与钙离子反应会生成稳定的氯化钙，这会使得石膏晶体具有一定的含水量，此外，留在石膏晶体间的 CaCl2会堵塞晶体间用于游离水流通的通道，因此，增加了石膏的含水率，从而影响了石膏的正常脱水过程。有相关研究发 现，如果能将氯离子的浓度控制在20 000×10-6以下，并且定时更换实验用水，就会降低浆液中氯离子的含量，从而有效避免氯离子对石膏脱水的影响[7]。

2.3.4 烟气粉尘含量

浆液中粉尘含量过大时，脱硫系统设备会形成严重的磨损，同时堵塞滤布，导致石膏浆液脱水受到影响。因此需要在运行中提高布袋除尘设备的除尘效率，降低浆液中粉尘的含量。

2.4 旋流器和真空皮带压滤机的运行情况

2.4.1 旋流器的运行情况

旋流器安装在工艺设备的最顶部，且包含多个石膏旋流装置。石膏排放泵把在吸收塔中形成的石膏输送到浆液旋流器。经过离心旋流器的离心后，石膏中的水分被分离，保持石膏含水率在50%~80%。

在石灰石-石膏湿法脱硫系统中，石灰浆液在脱硫塔内与二氧化硫、三氧化硫发生反应后生成的亚硫酸钙与硫酸钙（石膏）沉降到浆液池内，然后向浆液池内通入空气，强制将亚硫酸钙氧化为硫酸钙（石膏），形成最终副产物石膏。

石膏游离水份高原因如下：

1、脱水滤布目数设计不合理。

2、强制氧化过程不充分，或者氧化空气量不够，导致石膏晶粒未长大就进了脱水系统，小粒径颗粒阻塞滤布孔隙。

3、脱硫前级除尘装置有问题，导致进脱硫吸收塔的烟尘浓度超标，惰化反应，同时小颗粒的飞灰也会阻塞滤布孔隙。