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第五章 石膏脱水系统 5.1、石膏的基本知识 在氧化石灰石湿法脱硫工艺中，从吸收塔排出的石膏浆经过旋流分离、洗涤和脱水后，得到10%左右游离子的石膏。石膏晶体的粒径为1～250μm，主要集中在30～60μm，晶体主要为立方形和棒形。在脱硫装置正常运行时产出的脱硫石膏颜色近乎白色，当除尘器运行不稳定，带进较多的飞灰等杂质时颜色发灰。当石灰石的纯度较高时，脱硫石膏的纯度一般为90%～95%之间，含碱低，有害杂质少。脱硫石膏和天然石膏一样，都是二水硫酸钙晶体（CaSO4.2H2O）。其物理化学性质和天然石膏具有共同规律。脱硫石膏由于稳定性好，一般可作为制造墙板或水泥而出售，其综合利用前景十分看好，是一种高附加值产品。 5.2、石膏的结晶 石膏结晶是湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程的最终阶段，控制好石膏结晶的条件，对最终产品的质量将产生决定性的影响。其生成过程为： 5.2.1、 烟气中的SO2经过一系列反应HSO3—和SO32-： HSO3—和SO32-离子与石灰石浆液中的Ca2+反应生成CaSO3和Ca（HSO3）2，并被空气氧化成CaSO4。 随着反应的进行，浆液中的CaSO4浓度逐渐升高。当达到饱和浓度时，浆液中出现石膏的小分子团，称为晶束，聚集将形成晶种。与此同时，也会有石膏分子溶入浆液，形成动态平衡。随着脱硫反应的进行，浆液中CaSO4出现饱和，动态平衡被打破，晶种逐渐长大称为晶体，新形成的石膏将在下现有晶体上长大。同时伴有新的晶种的生成。晶种生成和晶体长大这两个过程速率的相对大小，直接影响石膏的质量，而影响这两种速率的主要因素是浆液中石膏的相对过饱和度。 相对过饱和度表示式为：σ=（C-C*）/ C*。式中C为溶液中的石膏的实际浓度；C*为结晶条件下溶液中石膏的过饱和度。在湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺中，σ一般应维持在0.15～0.25。 过饱和度的通用定义为[Ca2+][SO42?]/CaSO4溶解度。理论上，正常运行的FGD吸收塔的过饱和度一般控制在1.15至1.25之间。过饱和度过低，石膏无法在浆池内正常析出结晶；过饱和度过高，则易在内壁及管口等处发生结垢堵塞。一般在启动吸收塔系统之前必须为浆池配置晶种以避免初始生成的石膏在吸收塔内壁及循环浆液管等处结垢沉积，通常1～2%的固体含量即可保证提供足够的晶种。设计时将浆池固体含量控制在较低的水平上对于控制硫酸盐的过饱和度是十分重要的。本工程数值为浆液浓度采用10~12％wt，石膏排出浆液管道采用大流量循环管道，保证烟气二氧化硫浓度在871mg/Nm3~2100mg/Nm3波动时（即设计煤种和校核煤种条件下），均能将生成石膏排出吸收塔系统，浆池固体含量始终维持在10-12％wt的水平上，以防止由于入口二氧化硫浓度突变而导致浆池中过饱和度突然增加。 除过饱和度外，浆液的pH值、石膏的结晶温度、氧化空气用量、浆液的搅拌强度以及石膏脱水工序等也影响石膏的品质。 5.3、石膏洗涤和脱水 石膏脱水常用工艺有真空皮带脱水和离心机脱水。离心机脱水机性能好，操作工作量低，可使石膏含水量降到5%。但投资和维修费用高。而带式真空脱水综合性能好，并且单机过滤面积可达100多平方米。本工程采用真空皮带脱水技术。 石膏浆液含有石膏晶体CaCl2、少量未反应石灰石、CaF2和少量飞灰等，经过石膏水力旋流器后，可实现与杂质的一定的分离效果，此后再经过真空皮带脱水机实现石膏的洗涤和脱水。 石膏浆液通过吸收塔石膏浆液排出泵送至石膏一级脱水系统，经过石膏水力旋流器进行浓缩和石膏晶体分级。石膏水力旋流器的底流（主要为较粗晶粒）依重力流至石膏浆液分配箱，再流入真空皮带脱水机进行脱水，皮带上的石膏层厚度以脱水。石膏水力旋流器的溢流收集于旋流器溢流箱，大部分通过旋流器溢流返回泵送回吸收塔，另一部分通过废水旋流泵送到废水旋流器进行浓缩分离。废水旋流器底流返回旋流器溢流箱，废水旋流器溢流液作为废水排放。废水的排放控制排出细小杂质颗粒保证石膏的品质，同时控制FGD系统中氯离子、氟离子的浓度,以保证FGD系统安全运行。 在二级脱水系统，浓缩后的石膏浆液经过真空皮带脱水机进行真空脱水。石膏在该部分经脱水后含水量降至10%以下。经过两级脱水浓缩的石膏产品是含水量小于10%的优质脱硫石膏，通过石膏皮带输送机送至石膏贮仓。石膏贮仓底设有汽车装运石膏的卸料装置。 系统流程示意图 石膏浆液含有石膏晶体CaCl2、少量未反应石灰石、CaF2和少量飞灰等，经过石膏水力旋流器可实现与杂质的一定的分离效果，此后再经过真空皮带脱水机实现石膏的洗涤和脱水。具体过程如下： 石膏浆液通过吸收塔石膏排出泵送至石膏水力旋流器进行浓缩和石膏晶体分级。石膏水力旋流器的底流（含有50％的固体，主要为较粗晶粒）依重力流至石膏浆液箱，