3、石灰-石膏脱硫工艺运行控制的核心技术指标

石灰-石膏脱硫系统稳定运行，需要控制一系列的关键核心指标在合理范围内，当这些关键指标超出正常范围时，视为系统处于不稳定的紧急状态，要采取相应的挽回措施。否则，系统将面临无法控制的风险，造成设备损坏，停产检修等损失。这些关键的核心技术指标包括：

3.1采购质量较好符合脱硫标准要求的石灰，降低钙硫比

按照《石灰/石灰石-石膏施法烟气脱硫通用技术规范(HJ/179-2018)》的要求，在使用石灰作为脱硫剂时，规范规定了钙硫比不超过1.03的指标，且规定了“以生石灰作为脱硫剂时CaO含量不小于80%，细度不低于150目,90%过筛”。

这主要是因为如果石灰颗粒过大时，在接触脱硫浆时，颗粒表面立即开始反应结晶，生成致密的石膏包被层。使浆液离子很难渗透到颗粒内部反应完全。因而造成脱硫剂的浪费，在一些例子当中，石灰的添加量大大超出钙硫比1.03的要求，与采购的石灰有效成分过低，颗粒过大有直接关系。

因此，要尽量采购满足标准要求的生石灰作为脱硫剂。

3.2保证系统有足够大的液气比

清洗1m3烟气所需要的喷淋浆液公升数，叫作脱硫液气比(Lm3)，是一个脱硫系统的重要指标。就电力系统的脱硫研究来说，采用石灰石一石膏法脱硫的系统，国内外液气比的取值普遍在131/m3-25L/m3之间，一般的取值都大于10L/m3，美国电气工程协会的优化推荐标准是16.51/m3。采用石灰作为脱硫剂的系统，喷淋液气比取值应该大于5.6/m3，国内一般取值在81/m-10m2左右。

假设有砖瓦企业的烟气量在10万m/h，则安排喷淋泵时，按照不同脱硫工艺，需要选择不同的喷淋规模。当采用石灰石一石膏脱硫工艺时，按照最优液气比16.5Lm3，需要安排1650h的喷淋泵运行容量。当石灰一石膏脱硫工艺时，按照液气比8L/m配置喷淋量，应该考虑800Ah的喷淋循环流量，最小不能小于560h的循环泵喷淋量。

当然，液气比的选择还与脱硫塔的喷淋层数，各喷淋层之间的距离，液滴雾化的粒度有直接关系，在系统设计时，需要综合考虑。窑炉

需要注意的是，我们在一些项目中看到的脱硫系统，在建设初期的设计指标即是按照钠碱脱硫设计的，液气比连3L/m3都达不到。由于碱液脱硫和石灰脱硫两种脱硫技术路线所需要的液气比大相径庭，因而，不能直接转换到石灰一石膏工艺上来。

3.2.1维护系统的pH值在合理区间

按照《石灰石灰石-石膏施法烟气脱硫通用技术规范(HJ/T79-2018)》要求，“采用石灰作为脱硫剂时，pH值在52-6.2之间。”这个合理pH值区间的确定，是按照CaSO3和CaSO2的性质来决定的。pH值低于5.2时，脱硫浆中HSO3离子含量过高，SO32含量较低，不能保证脱硫的最优效果。而pH值过高大于62时，浆液中亚硫酸钙含量过高，且容易析出，则全系统管道、泵阀结垢成为必然的后果。

有的企业认为一个石灰脱硫系统可以通过提高pH值，减少液气比降低喷淋量，从而一样达到脱硫效果，节省运行成本，这是个错误理解。用不了很长时间，就会造成系统大面积结垢的损失。这是因为，运行在低pH值时，脱硫的主要过程从物质变化来说是CaSO3变成Ca(HSO)2的过程，这是一个难溶解物质变成易溶解物质的过程，因而可以避免结垢；从pH值来说，脱硫过程是个脱硫浆pH值由高到低的过程，pH值降低，将大大增加CasO3的溶解度，因而也不会出现结垢倾向。

甚至在发电厂中，当出现CaSO3的软性结垢时，停止石灰加药，人为降低浆液pH值，还可以将部分已经结成的亚硫酸钙软垢直接冲刷溶解去除。当然，在砖瓦行业，由于烟气含氧量非常高，亚硫酸钙软垢结成后，几小时就可以氧化成石膏硬垢，所以，控制好系统

运行指标，不结垢才是不二法门，降低pH值溶垢只能作为紧急状态下的补救措施参考使用。

当脱硫浆液pH值高于7时，主要脱硫剂由CasO3变成Ca(OH，喷淋脱硫生成物由溶解度较高的Ca(HSO)2变成难以溶解的CaSO3，结垢将成为必然后果。

在pH值控制方面，还有一点需要特别注意，那就是保持pH值的长期稳定。当我们分析结垢的垢片时，会看到明显的分层现象。造成这一现象的原因，就是pH值忽高忽低，pH值高时快速结垢，pH值低时溶解垢层，从而出现分层现象。

这种pH值忽高忽低造成的最大问题是喷头堵塞很快，究其原因是因为pH值高时，在浆液循环管壁上快速结垢，而pH值低时管壁结垢又溶解，造成不稳定脱落，脱落的垢片堵塞喷头，越积越多，从而造成全系统快速因垢停产。

因此，摒弃人工加药，或者间断加药设备，而采用有PID控制逻辑的自动化连续加药设备，维持浆液循环系统的pH值始终在稳定状态，尤为重要。

总之，系统运行pH值的控制，首先要稳定；其次在脱硫达标的条件下，尽量维持在4.8~5.6之间比较适宜。

3.2.2保证系统脱硫产物高氧化率

在脱硫过程中，不断地消耗石灰，不断产生半水亚硫酸钙结晶(CaSO3·1/2H2O)。这种结晶为小米粒状，沉淀性能很差不易从水中分离。半水亚硫酸钙结晶比较黏稠，在进行压滤操作时常常堵塞压滤机滤布，而且亚硫酸钙本身受热易重新分解释放出二氧化硫。因此，不能作为脱硫一固硫的稳定最终产物，必须通过曝气氧化，使其氧化为硫酸钙，并结晶为二水石膏(CaSO₄●2H₂O)。

二水石膏结晶为粗大的棒状结晶，致密，结晶物易于沉淀，压滤时透水性好，不堵塞滤布，很容易从压滤机上脱落。石膏的化学性质非常稳定，在1300℃高温下才开始分解重新释放SO₂。

在石灰一石膏法脱硫系统中，要求脱硫产物氧化率达到95%以上，在砖瓦行业的工程设计当中，一般应该按照100%全氧化来配置风机，这样才能保证脱硫产物100%是石膏，在脱硫固废加入制砖材料使用时，不会出现亚硫酸钙重新分解，循环增加SO2的排放负荷的情况。

只有保证氧化率，才能消除CasO，过饱和结垢的风险。也才能保证石膏的沉淀、压滤分离性能，并且保证脱硫产物的稳定。

3.2.3控制浆液密度和含固量

脱硫浆的密度和含固量，是脱硫浆的重要技术指标，关系着脱硫效率、结晶沉淀、氧化效率、结垢等问题。按照国内研究经验，脱硫浆的密度一般控制在1.08kg/~1.15kg/为最优，既保证了脱硫效率，也保证了工艺的经济性。

脱硫浆含有一定的固体，保持混液运行，是石灰/石灰石一石膏脱硫工艺方法的固有属性。脱硫系统的含固量指标一般控制在20%左右，通过查表，浆液密度在1.08kg时，对应的石膏浆液含固量为13%；115kg时对应的石膏浆液含固量为23%。

脱硫浆液中不断地添加石灰，不断地吸收二氧化硫、不断氧化，大量生成石膏，因而使浆液中的石膏溶解量一直处于过饱和状态。过饱和的石膏必然有结晶析出的强烈趋势。因此，在石灰一石膏脱硫方法中，必须保证浆液中有合理的含固量水平，这些悬浮的固体，主要成分就是石膏结晶颗粒。在一定的含固量之下，浆液吸收二氧化硫并氧化后产生的二水石膏才能在浆液中大量固体晶种上均相结晶生长，从而使浆液中的石膏结晶“肥力”得到充分释放，而避免在管道、脱硫塔等表面非均相结晶形成垢层。

如果没有提供足够晶种和停留时间，完成均相结晶环节，没有充分释放脱硫浆液结晶“肥力”的前提下，就沉淀澄清脱硫浆液的做法，都是错误的。一直处于过饱和状态下的石膏溶液会在任何表面结晶析出，造成极快、大面积的结垢，堵塞管道和喷头，并造成脱硫塔厚垢负重，引发整体结构强度超载风险。

石膏结晶致密，坚固。一旦形成，除了使用机械清除手段，没有别的办法。

完成均相结晶过程，既需要足够的晶种，也需要足够的停留时间，因此，我们会看到，在电力、钢铁等成功的石灰一石膏脱硫项目中，都有很大的塔下浆液池。浆液池的具体大小，需要按照每个项目的石膏的产量和用途加以设计计算。

同时，为了保持浆液池内的石膏颗粒处于均匀悬浮状态，浆液池内必须配备悬浮搅拌设备，一般是大型搅拌器或者脉冲悬浮设备。隧道窑

3.2.4配备脱硫废水处理设施，控制浆液氯离子含量在合理范围

氯离子是各种湿法脱硫工艺的大敌。氯离子的危害表现在三个方面，一方面由于同离子效应造成脱硫效率的大大降低，最严重的情况，整个系统不能脱硫到达标排放；另一方面由于氯离子的大量存在，造成钙离子的溶解度大大增加，使石膏结晶具有不确定性，  系统结垢风险；再一方面，氯离子的电腐蚀效率特别高，大大增加管道、设备的腐蚀风 险。

氯离子一般在生石灰、烧碱的含盐，以及沿海地区的浅层地下水中存在较多，有些燃料、原料中也含有较高氯离子，在燃烧释放、喷淋捕集的过程中，逐渐累积在脱硫浆中。

在一个沿海地区的脱硫工程当中，我们曾经测得该厂使用的浅层地下水氯离子含量高达34000mg/l，致使整个系统满负荷运行也不能满足脱硫达标要求。待到换水以后，仅需一半喷淋负荷即可完全满足达标要求。

一般石灰/石灰石一石膏脱硫实践中，需要控制浆液中氯离子含量在2000g/以下。在氯离子超标时，需要做外排换水处理，以保证系统烟气处理系统运行正常，达标排放。

因此，尤其是沿海地区的脱硫系统建设，必须要建设相应的废水外排系统，或者中水回用系统，以便处理脱硫系统废水。

3.2.5认真执行除雾器的冲洗要求

由于混液运行是石灰一石膏脱硫系统的固有特点，因而脱硫塔除雾器的雾滴拦截过程所承受的浆液固体累积结垢压力就会更大。因此，除雾系统的冲洗对避免结垢就变得相当重要。首先，除雾器的清洗需要使用工艺水，也就是需要清水冲洗。当前我们看到很多企业在运行时，使用脱硫浆冲洗除雾器，这是不对的。其次，要安排好除雾器的冲洗频率。在电力行业的石灰/石灰石—石膏脱硫工艺当中，一般的除雾器冲洗频率为每2h冲洗一次。在砖瓦行业我们经常看到每天只冲洗一次的情况，这样的冲洗频率是不足以避免除雾器结垢的。第三是除雾器冲洗的水量，除雾器冲洗需要短时间，大水量。因此，不能配置过小的冲洗泵，或者可以把较大的除雾器面积分成几个区域，分区冲洗。

4、设定专人专岗，做好值班记录，进行精细化管理

通过多年的技术提标、产业升级，砖瓦工业已经逐渐走出粗放管理和劳动密集型生产的传统。自动化生产线、全流程数据采集管控、生产控制中心等理念已经逐渐走入隧道窑的生产全流程当中。

在烟气处理系统的建设和运行过程中，企业家们定要摒弃只要投了资，设备装上就可以达标排放的思想。一套脱硫系统，有各种核心指标需要监管、保障，有各种设备需要管控、维护，需要通过大量的专业工作，来确保各个环节的化学反应稳定和充分，确保各台套设备运行良好。我们一定要认识到，这是一整套各个环节相互关联的化学反应系统，一个环节出问题，影响整个生产链条，搞不好，就把整个系统置于紧急状态和危险状况当中。

因此，烟气处理系统的运行维护，一定要挑选素质较高，责任心较强的员工，专人专岗。环保岗位员工要熟读各种设备的运行维护手册和运行维护要求，在有环保学习机会的时候，要引导环保负责人员参加培训，加强技术学习和同业交流，提高环保队伍技能和水平。

在管理上，由于烟气处理系统监控指标多，运行维护工作量大，工作要求高。因此，一定要加强工作管理，做好值班记录。把值班过程中的加药量、清渣量、各个设备的运行状况、非正常状态，以及各个设备的换油、加脂等维护工作全面记录下来。企业领导要每日检查各项工作，尤其是设备正常维护规定的执行情况和非正常状态的处理消缺工作。通过设岗位，上队伍，提素质，提技能、强管理，来确保烟气处理系统的稳定运行和达标排放。

5、总结

砖瓦工业在环保设施上已经进行了大量投资，并且仍将继续面临大量提标改造工作，建立完善的环保工作队伍，掌握好脱硫工艺的关键核心运行指标，才能使烟气处理系统运行稳定、达标排放，才能保障生产，让投资产生良好的生产回报和巨大的社会环境效益，成为本乡本土企业家们真正的价值投资、功德投资。本文来源《砖瓦》杂志，作者：张东方

参考文献：

[1]李金滏，闫循英，王峰，两种湿法脱硫剂的比较[J].节能环保,2014，(9):17

[2]张小茹，吸收塔浆液密度对湿法脱硫的影响[J].中国环保产业,2016(7):61.