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湿法脱硫石膏品质提升生产实践

时间:2019-09-25 03:08来源:陕钢集团汉中钢铁有限责 作者:郭国华 鲁 飞 点击:
  •    湿法脱硫中石膏品质的提升是石膏综合利用的前题,具有良好的环保效益和经济效益,因此通过各种途径提高石膏品质具有重大的意义。

    关键词  石膏  提升  实践

     

    前言

    石灰石石膏湿法脱硫技术具有适用范围广、脱硫效率高、技术成熟可靠、脱硫成本低等优势,是目前应用最为广泛的脱硫技术,但其也有明显的缺点,其副产品石膏的处置是一个难题,一般处置方式为外销至水泥厂做缓凝剂,但品质不稳定是制约脱硫石膏商业化利用的主要原因,其主要表现为指标上亚硫酸钙偏高,三氧化硫偏低,水分偏高从而影响其销售。

    陕钢集团汉钢公司在近年湿法脱硫系统的运行中,经过不断摸索,针对性的对整个脱硫系统进行了技术升级改造,并通过加强相关运行管理,一举解决了石膏品质不佳的问题,实现了石膏商业化利用,避免了二次污染,取得了显著的环保效益和经济效益。

    脱硫系统介绍

    陕钢集团汉钢公司现有两台265平米烧结机及其配套石灰石石膏湿法脱硫系统,设置一机一塔两套系统,单塔烟气处理能力150m³/h,设计烧结烟气二氧化硫浓度为2000/m³,综合脱硫率95%,主要由烟道系统、吸收塔系统、石灰粉储存和浆液制备系统、氧化系统以及石膏排放和脱水系统组成。

    在投运初期,由于系统设计原因,石膏品质差,无法达到外售要求,只能临时堆放,造成现场环境二次污染,给企业巨大的环保压力。

    必要的技术改造

    针对石膏品质不佳难以达到销售要求的现状,经过深入研究结合现场实际,从以下两方面进行了升级改造。

    3.1  增加强制氧化能力

    原脱硫系统氧化系统单塔配备了2G-200型罗茨式鼓风机,流量为流量73。6立方米/min  ,排气压力排气压力88.2kpa ,根据实际运行效果来看,该风机远不能满足氧化要求,造成浆液中的CaSO3 ·1/2H2O在单位时间内无法有效转化为CaSO4·2H2O,石膏品质较低,无法满足销售要求。在后续的改造中在原氧化系统增加了一台同型号的罗茨风机并重新布置了氧化风管,及满足了风量的要求也减轻了备件了成本,同时根据入口二氧化硫入口含量高低科学调度两台氧化风机的开停,实现节能降耗,降低脱硫运行成本。

    3.2  增加石膏脱水系统

    原石膏脱水系统为真空隔膜压滤机,存在诸多弊端,一是石膏成型困难。当石膏品质较好时,其有效成分二水硫酸钙呈结晶状,其水分很难用普通的机械挤压式脱除,压榨后的石膏呈稀糊状,现场环境污染严重车辆难以拉运,更不要谈销售。二是运行成本高昂。为了保证石膏成型及现场环境,只能人为的调整脱硫塔内浆液品质增加脱硫剂添加量确保石膏成型,但运行成本却居高不下,石膏品质仍未见明显改观。因此处于以上原因考虑,结合目前生产现状在改造中增加了两条GDT—1000型真空脱水皮带极其配套设备,根据生产情况适时选择开启皮带机或压滤机,满足生产需要。

    改造后的工艺调整

    4.1  浆液品质的调整

    要想获得高符合销售要求的高品质石膏,必须要从石膏生成的机理出发,分析影响石膏生成的主要原因,从而有针对性的调整工艺确保石膏生成。

    1)加强浆液循环,确保吸收反应充分

    根据生成机理和实践摸索可知,在湿法脱硫运行过程中加强浆液的循环可有效提高浆液中二水硫酸钙的生成,降低亚硫酸钙的含量,但同时带来了吸收塔内氯离子的富集问题,针对以上问题结合实践经验,我们摸索出了一套相对完善的相关要求。一是在控制成本的前提下尽可能的加大浆液喷淋量,使脱硫剂浆液在单位时间内充分与含硫气体反应,确保二水硫酸钙的生成。二是保持合理的浆液密度,浆液密度是湿法脱硫的一项重要控制参数,因为二水硫酸钙晶粒的生成与浆液的过饱和度有直接关系,过高或过低都影响着石膏的生成,因此合理的密度是石膏生成的重要条件,根据摸索一般密度控制在1.1 t/m3—1.16t/m3之间。

    2)加强氧化风量,确保氧化反应充分

    亚硫酸钙转化二水硫酸钙的的必要充分条件就是氧化,因此在湿法脱硫中氧化风量必须满足要求,因此一是要根据运行状况科学的调度氧化风机的开机数量,确保风量满足要求。二是要创造合理的氧化条件确保氧化风量的利用率,如:氧化风管的布置及保持合理的浆液PH值等,因为亚硫酸钙的氧化速率与亚硫酸氢根(HSO3)浓度、氧气(O2)浓度、pH值、温度、烟气中氧气对SO2的比率、浆液的循环率、浆液的黏度和密度等综合因素有关。HSO3O2反应速率很快,但在浆液中O2的溶解度非常有限,因此氧化速率常常受O2在液膜中的扩散能力的影响。pH值的高低影响浆液中HSO2的浓度,pH值越低,浆液中HSO2的浓度越高,当pH值<6时,SO2在水中主要以HSO2形态存在,pH值在3。5-4。5之间,几乎全部为HSO2形态存在。根据氧化速率与pH值的关系,当pH值>5.5时,氧化速率急剧下降。因此,控制pH值在适当低值范围内对亚硫酸钙氧化是有利的,这就为形成合格的石膏晶体奠定了基础。

    3)保持吸收塔内合理的氯离子含量

    由于真空脱水皮带的投运不可避免的将引起塔内氯离子的富集,富集的氯离子不但严重腐蚀设备还会引起脱硫效率的下降。因此如何控制吸收塔内氯离子含量是个难题。根据氯离子只能由水带走的原理我们做了如下调整。在正常运行期间我们使用脱水皮带进行石膏脱水,当氯离子达到警戒值时我们开启板框压滤机,将滤出的滤液水输送至炼钢焖渣使用,确保塔内氯离子长期处于合理范围。

    4)确保电除尘高效运行

    电除尘的高效运行是获得高品质脱硫石膏的前提条件,一般应控制电除尘出口粉尘在50mg/m3以下。烟气中过多飞灰进入脱硫塔内会严重阻碍烟气中的SO2与浆液的接触,降低了脱硫剂浆液中Ca2-的溶解速率,同时飞灰会溶出的一些重金属,如汞、镁、镉、锌等会抑制Ca2-HSO3的反应。因此加强电除尘的管理是必不可少的。

    4。2  脱水皮带及的运行控制

    脱水皮带机是生产出合格石膏的理想设备,要想获得良好的运行效果就必须要勤观察、勤调整。如发现运行异常时要果断处置防止造成生产事故。在运行过程中我们总结出一下经验:

    1)当料饼上出现细小的裂纹时一般水分偏大且真空度较高,说明浆液中亚硫酸高偏高,需尽快调整加强浆液循环

    2)当脱水效果较好时,料饼表面的水分应在布料盒前方3米内被抽干且真空度一般偏低,说明料饼透气性较好,水分低。

    3)控制合理的料饼厚度,一般要求料饼厚度20mm-30mm之间,过薄造成设备未出力、能源浪费,过厚负压高、水分高,可通过调整皮带的速度获得理想的料饼厚度。

    结语 

    脱硫石膏的品质提升是实现商业化利用的前题,但影响脱硫石膏品质的因素较多,如浆液中的密度、pH值、氧化风量、石膏晶体的颗粒形状和大小、石膏脱水设备的运行状态及参与反应控制过程参数等。如果工艺条件控制不好,石膏品质就难以达到理想状态,因此必要的技术改造和精心的生产工艺是控制与提高脱硫石膏品质的有效途径。

    (责任编辑:zgltw)
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