纸面石膏板生产工艺技术-脱硫石膏

1、第四章脱硫石膏1. 介绍脱硫法 (DSG)是电厂烟气脱硫 (FGD) 工艺的产物。在 20 世纪的下半叶 , “酸雨 ”已成为公认的问题 ,1988 年欧共体指令发布 ,要求从现有燃煤电厂二氧化硫的排放在应该减少 20%,到 21 世纪降低 40% 以上。当这些发电厂使用的煤中的硫被燃烧形成二氧化硫 (SO2) ，二氧 化硫与大气中的水结合形成硫酸 (H2SO3) 时，就会产生酸雨。SO2 + H2O = H2SO3为了除去二氧化硫， 烟气用石灰石浆进行洗涤， 然后氧化生成石 膏:吸收 SO2 + H2O = H2SO3中和H2SO3 + CaCO3 = CaSO3 + CO2 + H2O氧化

2、CaSO3 + ?O2 + 2H20 = CaSO4.2H2O (gypsum)FGD 工厂的设计能力是每年减少 28 万吨 SO2 ，满负荷运行时 每年将使用 54 万吨石灰石生产 80 万吨石膏。每年可从该脱硫池中 提取 100 万吨石膏。2.脱硫工厂以下详细介绍了 FGD 工厂和工艺流程。电厂烟气脱硫在过去十年中， 人们越来越认识到有必要减少和控制燃烧矿物燃 料的发电厂的二氧化硫 (SO2) 排放量，从而减少酸雨的一种成分。为此,发电厂为了改造足够的燃煤电厂的烟气脱硫 (FGD), 以确保 一个稳定的二氧化硫排放量下降通过剩余的世纪， 因此建立一个提供 FGD 设备的发电站。 .姚恒昌

3、1大型燃烧车间成立 欧洲经济共同体 1988 年 6 月通过的大型燃烧工厂指令要求， 到1993 年将现有工厂的二氧化硫排放量减少 20% ，到 1998 年减少 40% ，到 2003 年减少 60%。在烟气脱硫装置， 由于其体积大， 最有可能从烟气排放中脱除二 氧化硫。 科学证据表明， 排放的二氧化硫对土壤和地表水的酸度有一 定影响 ;它具有较长的剩余运行寿命，并且可以在现有的工厂配置中 安装 FGD。此外，它与 FGD 原料（石灰石）和副产品 （石膏）市场的潜 在来源有良好的地理位置， 有足够的运输连接和任何必要改进的潜力。 FGD 工厂可以减少二氧化硫的排放，当前两个机组投入使用并投入

4、 全面商业运行时。届时使用含硫量高达 2.8% 的煤炭，每年可减少 28 万吨二氧化硫自 1980 年以来，对减少二氧化硫排放的许多方法进行了设计研 究。这包括使用低硫燃料、煤炭清洁、煤 /水混合物、流化床燃烧、煤炭气化、 联合循环和使用天然气的联合循环燃气轮机。 得出的结论 是，电厂只需要考虑其中两项。这些是石灰岩 /石膏系统 （生产石膏 ） 和再生系统 （生产硫酸 ）。 有石膏和硫酸的市场。石灰石 /石膏体系是应用最广泛的体系， 占世界FGD 工厂的主要比例，因此决定选择这种经过良好验证的体 系作为 FGD 工厂。但是，硫酸的生产是有市场的，因此今后可能要 记住这一点。石灰石 /石膏系统具

5、有高效的吸引力，是一种具有市场价值的产 品，可用于建筑行业制作墙板、石膏和水泥，也可用于垃圾填埋场和 土地复垦的安全处置。 电厂预计每年将消耗约 54 万吨石灰石，在全站运转并使用煤炭 的情况下，将产生约 80 万吨石膏。生产的石膏纯度高，氯含量低， 适合加工成各 种石膏制品，如墙板。工艺化学的最佳条件取决于对吸收塔再循环浆体的物理化学成 分的控制。这涉及平衡相互竞争的要求，以便达成一项折衷方案，从而使石膏具有令人满意的吸收效率、耗电量和质量。化学过程描述烟气中的酸性气体二氧化硫被吸收到水基浆体中， 然后与浆体中 的碱性组分反应中和，在本例中，碱性组分为石灰石中的碳酸钙。该 反应的产物进一步与

6、空气接触， 与氧气反应产生高质量的石膏副产品， 主要是硫酸钙二水合物，随后从泥浆中除去。2姚恒昌化学工艺烟气脱硫是通过碱性浆液与烟气接触而实现的。 脱硫过程的化学 过程 是复杂的，但可以简单地表示为三个阶段的过程，包括 : 吸收SO +H O H SO2 2 2 3中和HSO +CaCO2 3 3CaSO +CO +H O3 2 2氧化CaSO +?O3+2H2O CaSO 2H O2 4 2要脱硫的烟气首先通过气体 /气体加热器冷却，并经过两个预饱 和阶段。过程的物理描述吸收剂浆液与吸收塔内的烟气接触。 烟气向上流动与向下流动的 浆体喷淋形成逆流， 这是整个过程的吸收阶段。 含二氧化硫的吸收

7、剂 浆液落在吸收塔的底部， 在此过程中发生中和。 向浆体中注入压缩空 气，使钙、硫化合物氧化形成固体硫酸钙产品。将新鲜原料石灰石引 入吸收塔池中， 在吸收塔池底部提取石膏浆体时， 补充的吸收剂浆体 再循环至吸收塔顶部。在 FGD 安装一节中对所涉及的工艺设备作了 更详细的说明。 通常电厂 FGD 装置的设计准则如下 : ?能够从烟气中除去 90% 的二氧化硫 ?获得至少 97.5% 的可用性 ?能够在两次大停电之间运行 38 个月 ?拥有 40 年的生命 ?生产墙板质量石膏 ?以含硫量不超过 2.8%及氯气含量不超 过 0.6% 的煤所产生的气体， 达致操作设计锅炉炉单元的烟气通过升压风机从静

8、电除尘器进入烟气脱硫装 置，然后进入吸收装置，在吸收装置中，二氧化硫通过含石灰石的浆 液喷淋去除。烟气脱硫装置排出的气体以成对的烟道排放到现有烟囱 的大气中。在吸收过程中， 烟气的温度会降低，但离开烟囱的烟气必 须具有足够的浮力，以确保其上升和扩散。因此，提供了一种气体 / 气体再热器， 用于在气体进入吸收塔之前对其进行冷却， 并在吸收塔 和烟囱之间对其进行再加热。石灰石准备3 姚恒昌碎石灰石由物料处理厂运往三个石灰石沙坑， 每个沙坑的容量为 860公吨。采用喂料方式，以最高 50.5 吨/小时的速度喂给湿式石灰 石球磨机。这些卧式机器装有大型钢球，当磨机的滚筒旋转时，钢球 会压碎石灰石。产生

9、的石灰浆机从轧机流入石灰岩磨水力旋流器贮水槽 ,从那里 是石灰石水力旋流器 ,泵的水力旋流器溢流通过浆饲料箱转移到吸收 器,包含超大颗粒的底流返回到磨机。石灰石浆槽充满后，旋流器系 统进入回收模式。 每单位满载所需石灰石量为 450 公吨/24 小时 ;这是 基于指定的最低质量石灰石。过程描述烟气,通过现有的静电除尘器和风机 ,在温度为 115C - 130 C 到 脱硫增压风扇的压力增加到克服的阻力脱硫工厂气体通道。 气体进入 气 /气加热器冷却到 90C。热火放弃转轮再生气体 /释放气体加热器来 加热处理气体冷却到 80C 以上回到脱硫后烟囱。进气烟道气进入吸收塔下部区域的速度， 其设计目

10、的是将预饱和 区内的扰动降至最低。 吸收体进口管道是用水清洗的， 以防止固体在 湿/干界面堆积和结垢，这也有助于冷却进入的烟气。紧急提供喷雾 淬火的烟气，假如温度超过 110C。然后气体通过吸收塔预饱和区， 在预饱和区安装分配板，以促进通过吸收塔的均匀流动模式。 配流板 下端面与气体同时清洗， 采用向上指向的吸收体浆液喷嘴。 这些连同 向下指向的喷嘴， 是由预饱和喷雾泵在压力下提供的。 在这一过程中， 粉煤灰和非硫酸气体也被大量吸收。 FGD 洗涤单元部分 .FGD 灰岩浆和石膏浓缩段单元4姚恒昌主要的二氧化硫吸收 （以及任何剩余气体和灰尘的冲刷 ）发生在 气体被循环泥浆擦洗的过程中， 这些泥

11、浆从吸收塔的底部抽取， 并从 分设在塔内五个不同高度的喷嘴中喷射出来。泥浆液滴向下 （逆流 ）喷 射到气体流中，每个喷射液位都有自己的专用循环泵由于过程化学的结果，再循环浆体主要是石膏，按重量计算约 17%为固体，0.67%为石灰石。污水池中的一部分浆液被不断地抽出， 泵入石膏分离和脱水阶段进行处理。 根据需要，通过操作不同数量的喷雾水平 （阶段 ）来调整烟道气中SO2 的不同浓度 （由燃烧的煤炭产生 ）。为了达到所需的吸收效率， 本设计要求煤中 1.06%的硫分三步使用， 2.0% 的硫分四步使用， 2.8% 的硫分五步使用。经过洗涤的气体通过三组雪佛龙气体分离器进入燃气 /燃气加热 器。前

12、两个除雾器组 （设置为垂直流动 ）位于吸收塔顶部，第三个除雾 器组 （设置为水平流动 ）位于吸收塔出口管道内。选择这种组合是为了 获得最佳的液滴去除效率。除雾器被分成若干部分， 这些部分被间歇性和周期性地清洗， 以 防止固体颗粒堆积。 第二排的除雾器用工艺水清洗。 收集洗涤物并与 更多的工艺补水一起用于清洗第一个除雾器组。工厂所需的所有工艺用水都是从工厂的冷却系统中提取的。 它以 多种方式进入工艺系统， 主要是作为吸收剂蒸发损失的补充， 以及除 雾器和离心洗涤。 正常情况下，每台机组满载时的工艺用水量为 3150 吨/天。 在最后一节冷却处理 ,现在在约 50C,通过气体/气体加热器 ,其温

13、度提高到 80C 以上排放烟囱。石膏分离和脱水姚恒昌 5吸收体浆液从池底提取，利用水力旋流系统进行一次石膏分离。 不论烟气的入口 SO2 浓度如何，抽提都是按恒定速率进行的。水力旋流系统的初级阶段产生一个含有粗石膏晶体的下流， 按重 量计算，石膏的浓度约为 45% 。然后将这些增稠的浆液泵入位于普 通工厂区域的脱水系统。溢流从一次旋流器通过二次旋流器进料槽， 从二次旋流器进料槽泵入二次旋流器。 以石膏为主的一次旋流回流到 吸收塔，二次旋流溢流是将系统中的氯化物净化的手段， 以及主要由 粉煤灰和石灰石中的一些杂质组成的 “细粉 ”。这条小溪在被抽到污水 处理厂之前，会经过当地的一个净化池。石膏脱

14、水离心机系统接收来自一次旋流器下流的稠化浆液。 该系 统由 42 台立式离心机、 间歇式离心机组成， 其生产的产品含有约 8% 的游离水分， 需要将石膏脱水到这一水平， 以使其适合于输送机和轨 道车辆的搬运。 离心机被分成 6 组，每组 7 台机器，每组机器将产品 卸到各自的输送机上。 此外， 一系列输送机将脱水石膏输送到石膏储 存大楼。离心机除去的浓缩液，连同饼洗、篮洗水，以及任何补充水，被 用作石灰石磨机生产石灰石浆的水。石灰石的运输和储存 石灰石处理厂负责从铁路或公路上运送压碎的石灰石。 交付的货 物分为重 150 吨的铁路料斗或重 63 吨的公路料斗，并配有变速牵引 杆给料机和装载输送

15、机， 然后将其排放到石灰石仓库。 在铁路运输的 情况下 （每列火车最多 1500t） ，材料处理是通过 100% 重复的设备流。 道路处理是通过一条输送管道进入石灰岩商店。 物料在仓库内的分配是通过重复的穿梭输送机进行的。利用门式刮板回收机对石灰岩储层中的物料进行回收。 这台机器 和输送石灰石到沙坑的输送机是复制的。每条管道的输送能力为 100% ，通过穿梭输送机将其输送到地堡。此外，公司还提供了一系列额外的设备，包括磁选机、皮带秤、 垃圾筛、接线楼转移装置、 应急跳绳设备等。回收设备是独立的工厂 包装，通过电缆卷筒提供完整的电力供应。工厂配备了防尘设备。除卸轨作业外，全厂实行远程操作。现场储

16、存 35600t 石灰石，消耗 14 天，由 6x660 兆瓦燃煤机组 脱硫，脱硫煤含硫量为 2.0% ，氯含量为 0.3% 。石灰石可以以最高每天 3420 吨的速度被送入加工厂的燃料库石膏的处理6姚恒昌石膏副产品将用于石膏板和相关产品的商业生产。 任何不符合规 格的石膏， 将与粉末状燃料灰混合， 在允许的处置范围内储存在专门 地方。石膏物料处理场通过石膏输送机将脱水石膏从脱水厂房中提取。 交付速率最高可达 600t/hr ，这取决于正在使用的离心机数量。石膏通过一系列输送机输送至可容纳 58880t 石膏的有盖石膏库， 在库内分布采用穿梭输送机。 在仓库中使用了一种管理系统， 以便在 标识

17、了不符合规范的石膏之后， 可以定位石膏并有选择地从仓库中回 收石膏。 从石膏库中回收的材料通过门式刮板回收机回收， 并通过输 送机排放到铁路装载或道路装载设施。卸料批次控制系统采用输送带称重系统， 物料的重量和运送到卸 料设施的时间都受到严格控制。 这一点，连同进入铁路信号系统的接 口，是为了确保材料以适当的批处理速度装载， 以实现列车装载时间。安装取样设备，检查出口石膏是否符合规范 此外，我们亦提供一系列额外的设备， 包括皮带秤、清洁输送机、 接线楼转移装置、紧急跳闸电线等。回收机器是独立的工厂包装，通 过电缆卷筒提供完整的电力供应。除了道路和铁路装载活动以及石膏储存材料桩的定期整形外， 整

18、 个工厂都是远程操作的。污水处理厂该装置以 222m3/hr 的正常速度从工艺装置接收液体，主要来自 二次旋流溢流。其他的污水渠也来自石灰岩和石膏地区的污水坑。该处理厂由三条独立的溪流组成， 每条溪流都有一个中和阶段池， 然后是一级和二级沉降阶段池。提供适当的化学投料设施， 在沉降的各个阶段注入石灰浆、 聚电 解质、硫化物和氯化铁。 二次沉淀池的出水经过双介质滤池后排放到 下一站的水份吹扫系统。其他处理沉淀池污泥的装置包括输送泵、 污泥浓缩机、 带式过滤 器和固体处理系统， 以处理滤饼废物。 这些无害污泥将与 PFA 混合， 并按照规划规定储存在指定地点。FGD 项目 介绍该项目由位于威尔特郡

19、斯温顿的国家电力公司工程和项目服务 部设计。花费约 660,项目采用峰值施工劳动力约 2000,创造了约 30 永久 性的工作。姚恒昌 7总体设计、合同管理和协调功能的项目正在开展项目管理团队在 斯文顿和监督的主要网站功能检查和本地站点国力网站管理团队位 于德拉克斯 ,个人主要承包商的分段列出项目细节的小册子。 该项目的主要部分是 FGD 脱硫装置合同 （使用巴布科克日立 FGD 工艺），于 1989 年 7 月授予巴布科克能源有限公司 （BEL） 。BEL 是与美 国、 日本或西德公司达成许可证协议， 投标该工程的几家英国 承包商之 一。这些公司在发出合同咨询之前，根据 Drax 的要求进行

20、 了设计研究。与贝尔的合同是以业绩为基础的。 从历史上看， CEGB 承担了与 工厂延迟完工、不符合性能要求或涉及董事会资源损失的大部分风险。 这个合同是结构化的 ,承包商将肩上的负担任何此类损失一个商定的 责任限额 ,同意溢价,原则是,承包商将利润如果他遇到了他的合同规 范（因为他不需要花的溢价 ）但他会因为表现不佳而受到惩罚。工厂的余额包括土建合同、 电气合同和机械合同。 这些合同采用 传统方式， 由国家权力设计和管理接口。 最大和最关键的管理接口是 确保工厂在不影响工厂和工厂产出的情况下安装到操作站， 同时确保 最大限度的安全，并在相互竞争的优先级下遵守计划。就英国而言， 这是一项开拓性

21、的技术， 对于确保我们继续减少二 氧化硫排放是必要的，从而使 Drax 成为英国首家符合现代立法的电 厂。该工厂还将被要求使用 0.4% 的高氯气煤，而世界其他地方的高 氯气煤的平均值为0.1% 。Drax 的 FGD 工厂不仅是世界上同类工厂中规模最大的， 而且运 行机制也是最繁重的。它的机组需要连续运行 38 个月以上，以配合 电站发电机的运行，而国际上安装有脱硫装置的电站每 12 个月就会 定期关闭检修。 操作 Drax 将增加的成本每年约 3500 万,包括增加人员成本、 维护、耗材和工作能力。此外，该站还损失了约 73 兆瓦的发电量 ;由于 FGD 电气辅助泵、风机等耗电量大。项目详

22、细说明主要特点： 工厂在满负荷情况下每年脱除 90%的二氧化硫 - 280,000吨二氧化硫 成本约660 m每年使用 54 万吨石灰石 年产石膏 80 万吨 消耗 73 兆瓦电力 增加车站运营成本 35 米 /年3 万吨钢结构8姚恒昌消耗 200000 吨水泥主要车间项目 （所有合同）吸收塔直径 21 米。x47 米高（每辆车的最大气体流量为 1140m3/s 130.5oC）12 个增压风扇 （每个 4.4 MW）420 个烟道段 -直径 9 米，长 1.2 公里。流感 管道总长 85 公里石灰石储存库 1 幢 35000 吨石膏储存库 1 幢 58,800 吨3 脱硫石膏在石膏工厂中的应

23、用3.1 DSG 的性能烟气脱硫 （FGD） 工艺生产的合成石膏一般称为脱硫石膏（DSG） 。 它可以是非常高的纯度和最少的杂质， 取决于所采用的工艺，燃烧的 煤 （硫磺的来源 ）和石灰石用来吸收和中和酸性废气。除了石膏的纯度 （95%+） 较高外，我们的工艺主要考虑的是石膏 的含水率、氯化钠含量、重金属以及晶体的形状和大小。脱硫工艺可以通过离心机或带式过滤器去除石膏中的多余水分。 对于前者，水分水平可以达到 5%到 6% ，而带式过滤器通常留下 12% 到 15% 的水。含水量越高，运输成本和石膏加工成本就越高，在机 械输送系统中，湿料的处理难度就越大。由于这些原因，首选的脱水 过程是离心机

24、。水溶性盐的存在会导致石膏板制造过程中的干燥问题， 需要使用 昂贵的抗燃烧添加剂来避免质量缺陷。脱硫和的技术要求规范如下 :10% 自由水量最大95%以上 石膏纯度5%最大 碳酸钙0.5% 最大 caso3氯含量最高 100ppm0.1% 最大值 K2O + MgO + na2o最大 Na2O 为0.05%1.5% 最大 二氧化硅0.4% 最大 fe2o36 至 8 ph75% 16 微米 晶体尺寸气味 无味的姚恒昌 9DSG 过程3.2.1 运输大多数使用天然石膏的石膏厂， 如果使用进口石膏矿， 则位于矿 山或采石场附近，或靠近码头。矿石通过传送带、牵引线或前端装载 机运往加工区。如工厂已改

25、用差示传送系统 （即工厂并非为差示传送 系统而特别建造 ），则可能须考虑采用不同的传送系统。根据现场设施和当地规划的限制，在将 DSG 从发电厂场址运送 到现有石膏加工场址时，有时使用特别设计的铁路货车是适当的。3.2.2.存储 虽然那些使用来自其附近矿山的天然石膏的工厂不需要储存它 们的生石膏 （也许除了预期的假期等 ），其他使用进口石膏 （天然或合成的）的工厂有义务保持大量的储存，以保证继续运作。因此，在这种 情况下，供应的安全比其他情况下要差。DSG 用户面临的问题更加严重，因为传统上石膏行业在夏季比 冬季更活跃，而生产石膏的发电厂在冬季高峰负荷时最繁忙。 像 DSG 这样的细粒度粉末最

26、好储存在有盖的地方，这样既能减少 有害灰尘，又能减少雨水和寒冷天气的影响。然而，人们发现，未被 发现的 DSG 储存很容易形成一层薄薄的表层地壳，保护大部分材料 不受水分进入、不受 降水影响，同时也避免了灰尘问题。此外，似乎 霜冻只会渗透到这种储存的 几厘米， 而且前端装载机可以很容易地突 破冻结的表面。到目前为止，最好的解决方案是将 DSG 控制在一个覆盖区域， 如果需要，还可以进行有限的混合 。3.2.3 供料和处理接收到的湿气 DSG 是一种极难处理的材料。 静止角是实质性的， 材料往往坚持在转移过程中由于含水率结合在几乎单一大小的晶体。 此外，在螺旋输送机中，物料很容易被结块并造成堵塞

27、。传统的处理 岩石材料的输送方式，由于转角大、斗式输送等原因，不一定适用于 脱硫。经验表明， 采用不粘处理的涂层表面是有益的，但采用带式输 送机等简单的输送方式是最合适的。3.2.4 磨碎10姚恒昌CageMill脱硫石膏已经被很好地分解了， 实际上比大多数工厂研磨天然石 膏要精 细得多。 大多数石膏厂使用 Lopulco 磨粉机磨天然石膏， 现在 使用磨粉机只是为了干燥 DSG ，或者已经安装了特制的笼式磨粉机。 然而，笼式磨机 只能分解任何可能形成的结块， 这些结块主要用于干 燥石膏。3.2.5 干燥很多的工厂很少需要干燥它们的天然石膏岩， 尽管在使用岩石浸出系统的工厂中， 有的 确实使用了基本的岩石干燥器。然而， DSG 的含水率可以高达 5 - 10% ，如果在煅烧阶段 试图除去这么多水分，则会对煅烧炉容量造成很大的限制 （因此上文提到的笼式磨机，先破碎烘干 ）。3.2.6 煅烧一直遵循的提供 ,可以煅烧 DSG 在所有的传统工厂系统 ,然而 ,因 为它有点细比大多数煅烧原料有一种倾向除尘系统 （尤其是直接发射 装置浸没煅烧炉和