燒結(jié)濕法脫硫中石膏雨的形成機(jī)理分析及解決途徑概述

燒結(jié)濕法脫硫中石膏雨的形成機(jī)理分析及解決途徑概述第1頁/共26頁燒結(jié)濕法脫硫中“石膏雨”的形成

機(jī)理分析及解決途徑第2頁/共26頁

所謂“石膏雨”，就是燒結(jié)系統(tǒng)脫硫塔內(nèi)的乳白色漿液微粒隨煙氣排出煙囪，在煙囪周邊下降到地面?！笆嘤辍毙纬珊?，不僅脫硫效率降低，對周邊產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，而且，“石膏雨”形成時(shí)間過長后，主抽風(fēng)機(jī)出口壓力增加，燒結(jié)機(jī)不能正常生產(chǎn)。第3頁/共26頁從以下四個(gè)方面介紹一、煙氣脫硫簡介二、“石膏雨”形成原因及化驗(yàn)分析三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論四、防治措施第4頁/共26頁一、煙氣脫硫簡介第5頁/共26頁

煙氣脫硫是我國第十二個(gè)五年規(guī)劃中空氣污染控制的重點(diǎn)項(xiàng)目，現(xiàn)今已成為鋼鐵行業(yè)不可缺少的環(huán)節(jié)。在燒結(jié)煙氣脫硫領(lǐng)域，濕法脫硫過程是最常見的。但大多數(shù)的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)是單純采用生石灰或石灰石作為脫硫劑。石鋼作為一家負(fù)責(zé)任的國企，采用了脫硫效率更穩(wěn)定，水消耗量更低的脫硫方法——雙堿法，即同時(shí)使用生石灰、純堿兩種堿性物質(zhì)作為脫硫劑，并于2011年9

月正式投入使用。第6頁/共26頁雙堿法煙氣脫硫的原理在脫硫塔內(nèi)吸收SO2反應(yīng)：

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

置換池中的再生反應(yīng)：

CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+1.5H2O第7頁/共26頁

再生的NaOH和Na2SO3等脫硫劑可以循環(huán)使用，且由于存在氧氣，還會發(fā)生以下反應(yīng)：

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O

Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O第8頁/共26頁石鋼280m2燒結(jié)脫硫運(yùn)行幾個(gè)月后，出現(xiàn)了石灰石石膏法脫硫中常見的問題——“石膏雨”，造成污染環(huán)境。石膏雨降落到地面上形成的斑痕第9頁/共26頁二、“石膏雨”形成原因及化驗(yàn)分析第10頁/共26頁

從脫硫工藝來看，導(dǎo)致“石膏雨”形成的原因有以下三個(gè)因素：a)

燒結(jié)煙氣特性（包括風(fēng)量、流速）或煙氣內(nèi)某種物質(zhì)；b)

脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)因素。包括風(fēng)量、流速及除霧器的安裝、粘附物等；C)

脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性。第11頁/共26頁

為具體分析“石膏雨”產(chǎn)生的原因，我們將“石膏雨”產(chǎn)生前后的工況數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)情況如表1。

項(xiàng)目單位正常運(yùn)行期間石膏雨期間煙氣流量萬Nm3/h104~13294~124入口SO2濃度㎎/Nm3700~1200700~1200出口SO2濃度㎎/Nm330~180140~467煙氣溫度℃145145脫硫出口溫度℃5655除霧器壓差pa60~120142~180液氣比L/m35.15.1表1“石膏雨”產(chǎn)生前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)第12頁/共26頁在表1的統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)，燒結(jié)并沒有使用新的原料，且系統(tǒng)沒做大的改動，故第一個(gè)因素可排除。出現(xiàn)石膏雨時(shí)，除霧器壓差均增大，初期分析，產(chǎn)生“石膏雨”可能與除霧器堵塞有關(guān)，但沖洗除霧器后，正常運(yùn)行不到2小時(shí)，又產(chǎn)生了“石膏雨”，且壓差再次增大，打開檢查孔查看，除霧器又被堵塞。因此可以確定，除霧器堵塞只是“石膏雨”導(dǎo)致的結(jié)果，而不是根本原因。脫硫除霧器堵塞情況第13頁/共26頁用排除法，基本鎖定是第三個(gè)因素——脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導(dǎo)致“石膏雨”。通過觀察及操作人員的回憶：“石膏雨”產(chǎn)生期間濾液池、澄清池都有豐富的泡沫，大量更換脫硫系統(tǒng)漿液后，泡沫消失，“石膏雨”也消失；當(dāng)泡沫形成一定量后，“石膏雨”再次出現(xiàn)。這一規(guī)律也再次佐證了“石膏雨”是由脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導(dǎo)致的，且與漿液的泡沫有直接關(guān)系。第14頁/共26頁

為了驗(yàn)證我們的推論，也為了避免“石膏雨”現(xiàn)象進(jìn)一步惡化，我們對脫硫塔的漿液進(jìn)行了再次更換，“石膏雨”果然被遏制。對“石膏雨”前后的漿液進(jìn)行了取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表2

表2“石膏雨”產(chǎn)生前后的漿液變化項(xiàng)目單位正常運(yùn)行期間石膏雨期間脫硫塔漿液密度Kg/m311501350脫硫塔漿液含固量W%7.224.4脫硫塔上清液Ca2+㎎/L89477653脫硫塔上清液Mg2+㎎/L8964237脫硫塔上清液Na+㎎/L6957464351脫硫塔上清液Cl-㎎/L3547579680脫硫塔上清液油脂類㎎/L0.090.26PH值9.27.6

注：正常運(yùn)行期間的上清液相關(guān)參數(shù)為靜置一小時(shí)后取樣化驗(yàn)，“石膏雨”期間的上清液參數(shù)因泡沫不消除，且不易分層，靜置72小時(shí)后取樣化驗(yàn)，樣品均密封保存。第15頁/共26頁

經(jīng)查閱相關(guān)資料，Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三類物資均有利于泡沫形成或直接導(dǎo)致泡沫。從表2中可看出兩組數(shù)據(jù)差別較大的正好含有以上三項(xiàng)指標(biāo)。為了使后續(xù)的操作進(jìn)一步數(shù)據(jù)化，我們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：水浴溫度在55℃，模擬吸收塔漿液的溫度。將“石膏雨”期間的200ml漿液倒入1000ml量筒，保持溫度15min且不停晃動，使?jié){液成分均勻，通入空氣，在1min后記錄漿液的體積，然后以50ml為單位，不斷配加蒸餾水進(jìn)行稀釋，搖勻后，重復(fù)以上操作。實(shí)驗(yàn)方法如圖1，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。第16頁/共26頁13265471、風(fēng)機(jī)2、調(diào)節(jié)閥

3、流量計(jì)

4、恒溫槽

5、1000ml量筒

6、氣泡頭7、溫度計(jì)脫硫漿液起泡性實(shí)驗(yàn)流程圖第17頁/共26頁體積V0（ml）稀釋倍數(shù)體積V1(ml)體積變化倍數(shù)20016733.362501.257753.103001.508372.793501.757352.104002.005621.414502.255461.215002.505671.135502.75599.51.096003.006361.06表3稀釋后起泡能力變化情況第18頁/共26頁三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論第19頁/共26頁根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)知道：當(dāng)漿液稀釋到2.5倍時(shí)，漿液的發(fā)泡能力明顯減弱，幾乎沒有發(fā)泡能力，且發(fā)泡后泡沫不穩(wěn)定，靜置14分鐘后，泡沫完全消除。后續(xù)繼續(xù)稀釋，變化不明顯。

此時(shí)Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三項(xiàng)指標(biāo)理論計(jì)算，分別為1694㎎/L、3187㎎/L、0.1㎎/L。第20頁/共26頁四、防治措施第21頁/共26頁

因三種物質(zhì)均有助于泡沫形成或直接導(dǎo)致泡沫，鑒于技術(shù)條件，不能確定工況條件下，每一種物質(zhì)對泡沫形成的貢獻(xiàn)率，所以目前先對三種物質(zhì)的引入途徑采用技術(shù)手段分別進(jìn)行控制，確保Mg2+、Cl-、油類物質(zhì)等三項(xiàng)指標(biāo)不超過1694㎎/L、3187㎎/L、0.1㎎/L。第22頁/共26頁

1）定期對吸收塔漿液、生石灰進(jìn)行化學(xué)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漿液品質(zhì)出現(xiàn)惡化趨勢，制定措施。如發(fā)現(xiàn)漿液異樣，可增加化學(xué)分析的試樣；2）降低吸收塔漿液密度，將石膏的壓濾次數(shù)由4次/日提高到6次/日，保證壓濾出的石膏重量是投入石灰重量的6倍以上；3）采用MgO含量較低的生石灰；4）因MgSO4溶解度較高，而Mg(OH)2幾乎不溶于水，因此有效利用燒結(jié)的檢修時(shí)間，在無風(fēng)險(xiǎn)情況下，提高漿液PH值，促成Mg(OH)2形成，再通過壓濾將其排出，此舉可有效降低Mg2+含量；第23頁/共26頁5）在油類物質(zhì)含量高期間，加大揮發(fā)份低的焦沫使用量，減少揮發(fā)份高的無煙煤使用量，有效降低油類物質(zhì)含量；6）定期將脫硫塔內(nèi)的部分漿液排放到燒結(jié)系統(tǒng)，再補(bǔ)充新水入脫硫系統(tǒng)，是降低Cl-含量的有效措施；7）正常情況下，脫硫塔液位控制在4.0m以下；在特殊情況下，為降低風(fēng)險(xiǎn)，將液位控制在3.5m以下。第24頁/共26頁

綜上所述，“石膏雨”是由于脫硫系統(tǒng)內(nèi)的漿液特性導(dǎo)致