CN110898468B - 一种提高脱硫石膏压滤效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，向脱硫石膏浆料中加入靶向絮凝剂，搅拌均匀后进行压滤；所述的靶向絮凝剂选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、两性高分子聚丙烯酰胺中的一种或几种。本发明脱硫石膏浆料中烟气粉尘含量高，烟气粉尘粒径<10μm，通过添加靶向絮凝剂，控制烟气粉尘中硅铝酸盐粒径大于20μm，使脱硫石膏浆料中的黑色物质絮凝并均匀分散至硫酸钙晶体中，避免其在滤饼表面形成黑色泥皮，有效地消除了脱硫石膏浆料中黑色杂质包裹在滤饼表面导致滤饼内部的水不容易滤出的问题，降低了絮凝剂使用量，大大提高了压滤效率，减少了压滤时间。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫石膏制备技术领域，尤其是一种提高脱硫石膏压滤效率的方法。
背景技术
由于我国电力生产以燃煤发电为主，在煤炭燃烧过程中产生大量的二氧化硫，烟气脱硫是控制燃煤电厂SO2排放的有效方法。其中，湿法石灰石/石灰-石膏烟气脱硫技术是燃煤电厂应用最为广泛的烟气脱硫技术。在湿法脱硫工艺中碳酸钙或氢氧化钙吸收SO2后形成亚硫酸钙，亚硫酸钙经空气氧化后生成以硫酸钙为主要成分的脱硫石膏浆料，脱硫石膏浆料经真空带式过滤器压滤分离母液后即可获得石膏产品。
在湿法石灰石/石灰-石膏烟气脱硫过程中，由于烟气中烟气粉尘含量高，经脱硫塔中经物理吸收最终进入脱硫石膏浆料中。目前普遍认为由于脱硫石膏浆料中小粒径颗粒物含量多，导致脱硫石膏浆料浓稠，影响脱硫石膏脱水系统功能，导致硫酸钙浆料的压滤效率较差、石膏含水量高，最终影响石膏产品的品质，因此主要通过增大脱硫石膏晶粒，增加脱硫石膏的脱水性能。而发明人在实际生产中发现，在压滤过程中容易在硫酸钙滤饼表面形成黑色泥皮层，黑色泥皮层包裹脱水石膏滤饼，黑色泥皮层对滤液的渗透性较差，因此即使增大硫酸钙晶粒，增大的硫酸钙晶粒包裹在黑色泥皮中，导致硫酸钙浆料的中的水不易压滤出来，进而降低脱硫石膏脱水效率。因此亟需解决脱硫石膏浆料在压滤过程中黑色泥皮层包裹脱水石膏滤饼的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，该方法解决了脱硫石膏浆料在压滤过程中黑色泥皮层包裹脱水石膏滤饼的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，向脱硫石膏浆料中加入靶向絮凝剂，搅拌均匀后进行压滤；所述的靶向絮凝剂选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、两性高分子聚丙烯酰胺中的一种或几种。
进一步的，添加靶向絮凝剂控制脱硫石膏浆料中靶向絮凝剂浓度为8ppm～15ppm。
进一步的，将靶向絮凝剂加水进行溶解，得到靶向絮凝剂溶液，再将靶向絮凝剂溶液加入脱硫石膏浆料中搅拌均匀后进行压滤。
进一步的，加入靶向絮凝剂溶液后的搅拌速率为50～300r/min，搅拌时间为30～150s。
进一步的，所述靶向絮凝剂分子量为50～3200万，所述靶向絮凝剂溶液的浓度为0.1～1％wt。
进一步的，配制所述靶向絮凝剂溶液所加水的温度为40～80℃。
进一步的，添加靶向絮凝剂包括以下步骤：
(1)将靶向絮凝剂加入到高位槽配制罐中，并加入水进行溶解，获得靶向絮凝剂溶液；
(2)将所述步骤(1)获得的靶向絮凝剂溶液与脱硫石膏浆料加入到浆料罐中，搅拌混合均匀，采用循环泵对浆料罐中的混合物料进行自循环；
(3)将混合均匀的物料自浆料罐底部由出料泵出料送至压滤机进行压滤。
进一步的，步骤(2)中自循环量为脱硫石膏浆料进料量的50～150％；循环泵进料口位于浆料罐高度的5～20％处、出料口在浆料罐高度的75～90％处。
进一步的，步骤(3)中出料泵负荷为脱硫石膏浆料进料流量的50～150％，浆料罐的液位为50～90％。
湿法石灰石/石灰-石膏烟气脱硫过程中，由于烟气中烟气粉尘含量高，经脱硫塔中经物理吸收最终进入硫酸钙浆料中。发明人研究发现，烟气粉尘中含有硅铝酸盐，硅铝酸盐粒径小于10μm，较硫酸钙晶体(20～50μm)小，在压滤过程中沉降速率慢，硅铝酸盐与硫酸钙小晶体团聚在硫酸钙滤饼表面形成黑色泥皮层，通过添加靶向絮凝剂，使脱硫石膏浆料中的黑色物质硅铝酸盐絮凝并均匀分散至硫酸钙晶体中，不分层，避免其在滤饼表面形成黑色泥皮，有效地消除脱硫浆料中黑色杂质对脱硫石膏脱水过程的影响。目前普遍认为脱硫石膏脱水效率低是由于烟尘颗粒较小，通过增大细小颗粒粒径的方法来提高脱水效率，但是对于脱硫石膏浆料中硅铝酸盐含量较多时，即使增大其他细小颗粒的粒径，但是硅铝酸盐颗粒与硫酸钙小晶体团聚在硫酸钙滤饼表面形成黑色泥皮层，包裹在滤饼外面，使增大的其他粒径无法达到提高脱水效率的目的。可以说是浪费了较多的絮凝剂，本发明添加针对硅铝酸盐的靶向絮凝剂，控制硫石膏浆料中靶向絮凝剂浓度为8ppm～15ppm，即可以提高脱水效率85％以上，即处理1吨浆料只需8.0g～15g靶向絮凝剂，1吨浆料预处理成本约0.12元，处理成本较低。
本发明的有益效果是：本发明脱硫石膏浆料中烟气粉尘含量高，烟气粉尘粒径<10μm，通过添加靶向絮凝剂，控制烟气粉尘中硅铝酸盐粒径大于20μm，使脱硫石膏浆料中的黑色物质絮凝并均匀分散至硫酸钙晶体中，避免其在滤饼表面形成黑色泥皮，有效地消除了脱硫石膏浆料中黑色杂质包裹在滤饼表面导致滤饼内部的水不容易滤出的问题，降低了絮凝剂使用量，大大提高了压滤效率，减少了压滤时间。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图；
图中标记为：1-配制罐、2-控制阀、3-浆料罐、4-搅拌器、5-循环泵、6-出料泵、7-压滤机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
取脱硫石膏浆料进行本发明的以下实验，其中所选用的脱硫石膏浆料中粒径小于10μm的小颗粒成分占总的脱硫石膏浆料质量的6％。
对比例1：
将脱硫石膏浆料直接送至压滤机进行过滤。
对比例2：
为了将脱硫石膏浆料中6％的粒径小于10μm的小颗粒絮凝增大粒径，需要控制混合浆料中絮凝剂浓度大于40.0ppm，因此将40.0kg分子量为1000万的絮凝剂聚丙烯酰胺加入到高位槽配制罐中，加入2.0t温度为60℃的循环水对絮凝剂进行溶解，获得浓度为0.5％wt的絮凝剂溶液，脱硫石膏浆料流量为30m3/h加入至浆料罐中，同时将絮凝剂溶液加入至浆料罐中得到混合浆料，流量通过程控阀控制，脱硫石膏浆料与絮凝剂溶液是投料质量比为500:1，即靶向絮凝器溶液的流量为60.0L/h。
在浆料罐中，絮凝剂和脱硫石膏浆料在搅拌器的作用下充分混合，搅拌速率为100r/min，浆料罐体积为1.5m3，混合浆料在浆料罐中的停留时间为120s，浆料罐液位为66％，混合后混合浆料中絮凝剂浓度为40.0ppm，同时部分将混合浆料在循环泵的作用下强制循环，循环流量为18m3/h，避免脱硫石膏浆料中的石膏沉降造成设备堵塞。
将混合浆料经浆料泵自浆料罐底部出料送至压滤机进行压滤脱水，出料流量根据浆料罐液位进行控制，出料流量为30m3/h。
实施例1：
将10.0kg分子量为1000万的阴离子型靶向絮凝剂聚丙烯酰胺加入到高位槽配制罐中，加入2.0t温度为60℃的循环水对靶向絮凝剂进行溶解，获得浓度为0.5％wt的靶向絮凝剂溶液，脱硫石膏浆料流量为30m3/h加入至浆料罐中，同时将靶向絮凝剂溶液加入至浆料罐中得到混合浆料，流量通过程控阀控制，脱硫石膏浆料与絮凝剂溶液是投料质量比为500:1，即靶向絮凝器溶液的流量为60.0L/h。
在浆料罐中，靶向絮凝剂和脱硫石膏浆料在搅拌器的作用下充分混合，搅拌速率为100r/min，浆料罐体积为1.5m3，混合浆料在浆料罐中的停留时间为120s，浆料罐液位为66％，混合后混合浆料中靶向絮凝剂浓度为10.0ppm，同时部分将混合浆料在循环泵的作用下强制循环，循环流量为18m3/h，避免脱硫石膏浆料中的石膏沉降造成设备堵塞。
将混合浆料经浆料泵自浆料罐底部出料送至压滤机进行压滤脱水，出料流量根据浆料罐液位进行控制，出料流量为30m3/h，脱硫石膏浆料在靶向絮凝剂预处理后，石膏滤饼表面黑色泥皮成消失，滤饼渗透性能提升，脱硫石膏压滤效率提高。
实施例2：
将20.0kg分子量为1200万的阴离子型靶向絮凝剂聚丙烯酰胺加入到高位槽配制罐中，加入2.0t温度为70℃的循环水对靶向絮凝剂进行溶解，获得浓度为1.0％wt的靶向絮凝剂溶液，脱硫石膏浆料流量为47m3/h加入至浆料罐中，同时将靶向絮凝剂溶液加入至浆料罐中得到混合浆料，流量通过程控阀控制，脱硫石膏浆料与絮凝剂溶液是投料质量比为1000:1，即靶向絮凝器溶液的流量为56.0L/h。
在浆料罐中，靶向絮凝剂和脱硫石膏浆料在搅拌器的作用下充分混合，搅拌速率为120r/min，浆料罐体积为2.4m3，混合浆料在浆料罐中的停留时间为150s，浆料罐液位为81％，混合后混合浆料中靶向絮凝剂浓度为12.0ppm，同时部分将混合浆料在循环泵的作用下强制循环，循环流量为30m3/h，避免脱硫石膏浆料中的石膏沉降造成设备堵塞。
将混合浆料经浆料泵自浆料罐底部出料送至压滤机进行压滤脱水，出料流量根据浆料罐液位进行控制，出料流量为47m3/h，脱硫石膏浆料在靶向絮凝剂预处理后，石膏滤饼表面黑色泥皮成消失，滤饼渗透性能提升，脱硫石膏压滤效率提高。
实施例3：
将15.0kg分子量为1200万的阴离子型靶向絮凝剂聚丙烯酰胺加入到高位槽配制罐中，加入2.0t温度为80℃的循环水对靶向絮凝剂进行溶解，获得浓度为0.75％wt的靶向絮凝剂溶液，脱硫石膏浆料流量为40m3/h加入至浆料罐中，同时将靶向絮凝剂溶液加入至浆料罐中得到混合浆料，流量通过程控阀控制，脱硫石膏浆料与絮凝剂溶液是投料质量比为950:1，即靶向絮凝器溶液的流量为42.0L/h。
在浆料罐中，靶向絮凝剂和脱硫石膏浆料在搅拌器的作用下充分混合，搅拌速率为150r/min，浆料罐体积为2.6m3，混合浆料在浆料罐中的停留时间为150s，浆料罐液位为80％，混合后混合浆料中靶向絮凝剂浓度为9.0ppm，同时部分将混合浆料在循环泵的作用下强制循环，循环流量为30m3/h，避免脱硫石膏浆料中的石膏沉降造成设备堵塞。
将混合浆料经浆料泵自浆料罐底部出料送至压滤机进行压滤脱水，出料流量根据浆料罐液位进行控制，出料流量为40m3/h，脱硫石膏浆料在靶向絮凝剂预处理后，石膏滤饼表面黑色泥皮成消失，滤饼渗透性能提升，脱硫石膏压滤效率提高。
本发明实施例及对比例的压滤效果如下表所示：
表1
因脱硫石膏浆料中小颗粒物占比为6％，其中硫酸钙小颗粒物占比为5％左右，而硅酸铝盐含量不到1％，目前为了提高脱硫石膏浆料的压滤效率，常规做法为加絮凝剂，增大硫酸钙等小颗粒物的粒径，以提高压滤效率，如对照组2，要想增大6％的小颗粒物粒径，需要控制脱硫石膏浆料中絮凝剂的浓度大于40ppm；而通过对对照组1滤饼表面的黑色泥皮进行成分分析，结果如下表所示，可以看出黑色泥皮中的主要成分为小颗粒硫酸钙和硅铝酸盐，为了除去滤饼表面的黑色泥皮，本发明选用硅铝酸盐的靶向絮凝剂，控制脱硫石膏浆料中絮凝剂的浓度为8ppm～15ppm，将硅铝酸盐优先团聚，并均匀分散在硫酸钙晶体中，在压滤过程中浆料不分层，滤饼表面无黑色泥皮形成，大大提高了压滤效率。
表2
Claims (8)
1.一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：向脱硫石膏浆料中加入靶向絮凝剂，搅拌均匀后进行压滤；所述的靶向絮凝剂选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、两性高分子聚丙烯酰胺中的一种或几种；添加靶向絮凝剂控制脱硫石膏浆料中靶向絮凝剂浓度为8ppm～15ppm。
2.根据权利要求1所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：将靶向絮凝剂加水进行溶解，得到靶向絮凝剂溶液，再将靶向絮凝剂溶液加入脱硫石膏浆料中搅拌均匀后进行压滤。
3.根据权利要求2所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：加入靶向絮凝剂溶液后的搅拌速率为50～300r/min，搅拌时间为30～150s。
4.根据权利要求2所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：所述靶向絮凝剂分子量为50～3200万，所述靶向絮凝剂溶液的浓度为0.1～1％wt。
5.根据权利要求2所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：配制所述靶向絮凝剂溶液所加水的温度为40～80℃。
6.根据权利要求2所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：添加靶向絮凝剂包括以下步骤：
(1)将靶向絮凝剂加入到高位槽配制罐中，并加入水进行溶解，获得靶向絮凝剂溶液；
(2)将所述步骤(1)获得的靶向絮凝剂溶液与脱硫石膏浆料加入到浆料罐中，搅拌混合均匀，采用循环泵对浆料罐中的混合物料进行自循环；
(3)将混合均匀的物料自浆料罐底部由出料泵出料送至压滤机进行压滤。
7.根据权利要求6所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：步骤(2)中自循环量为脱硫石膏浆料进料量的50～150％；循环泵进料口位于浆料罐高度的5～20％处、出料口在浆料罐高度的75～90％处。
8.根据权利要求6所述的一种提高脱硫石膏压滤效率的方法，其特征在于：步骤(3)中出料泵负荷为脱硫石膏浆料进料流量的50～150％，浆料罐的液位为50～90％。
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