脱硫PH自动控制

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摘要：随着国家对环保政策力度的加强，国内脱硫市场的前景十分广阔。在石膏湿法脱硫过程中，石膏浆液ph的调节非常重要。然而，PH调节技术和脱硫效率密不可分，PH的调节对于提高脱硫工艺的自动化水平，减少操作人员的人工干预，实现脱硫全程自动化，是脱硫技术中不可或缺的控制手段。在脱硫的过程中石灰石浆液的补充量及最终石膏的品质都是由通过控制PH值来达到设计要求的，这其中还要对PH值的影响因素及其变化进行进一步分析。

关键字：烟气脱硫；吸收剂；pH值；石膏法

中图分类号： TF704 文献标识码： A

1.参数的控制

生产中为了使脱硫率和石膏纯度达到要求，控制吸收塔中的pH值、石灰石浆液的输入量以及石膏浆液的抽出量是重中之重。根据设计要求，吸收塔内pH值应控制为5.4，既能保证石膏的纯度，又能实现规定的脱硫率。至于石灰石浆液的输入量和石膏浆液的抽出量可以根据测量的pH值数值实现自动控制，当pH值低时，增加石灰石浆液的输入量；pH值高时，应减少石灰石浆液的输入量。

石灰石浆液输入量有两个基本参数，一是提前供给量，它是系统中的烟气总量及烟气中SO2 的 浓的度可以由系统自动计算得出所需的石灰石浆液所需量，从而确定当前状态下吸收塔内所需的石灰石量。另一个是实际供给量，通过确定吸收塔内的pH值来计算供给的石灰石浆液输入量，之后系统能自动地调整石灰石浆液的阀门，进而控制进入吸收塔内的石灰石浆液量，使吸收塔内pH值及石灰石与石膏的比例在技术要求的范围之内。由此可以看出，pH值的变化将引起其它参数的一系列变化，因此pH值是脱硫系统运行的重要参数，它决定了SO2吸收方式，投自动方式，根据石灰石提前供给量人为控制石灰石浆液的实际供给量和石膏浆液抽出量，这样可控制吸收塔内石灰石和石膏比例，待到导水正常后再恢复到正常运行方式。

2.pH值的影响因素

对于石灰石/石膏湿法脱硫，为了保证脱硫效率，PH值控制范围每个电厂都不尽相同，一般认为应控制在5--6之间，控制到6.5不能直接得出结论是否合理，但可以从以下几个方面分析和考虑：

化验脱水石膏中石灰石的含量，如果比较低，简单说在2-3%左右，或以下，说明系统运行是正常的。因为投入的石灰石基本进行了脱硫（一般钙硫比控制在1.03以下），也就说你们的操作是正常的，如果石灰石含量比较高，就必须进一步分析原因，减少石灰石量；

2）石膏浆液中氯离子含量，含量太高，抑制反应；

3）烟气含尘含量是否太高，如太高影响反应，不得不靠多加石灰石来维持效率；

4）液气比是否合理，简单地说，循环泵是否全开？循环泵的流量是否正

常，喷淋层的喷嘴是否堵塞；

烟气含硫量是否超过设计值；

吸收塔液位是否正常（如果偏低，相当于减小了反应池的体积，不利于反应）；

7）人工测量PH值，必须在就地测量，将浆液拿到试验室会发现误差0.2--0.3，甚至更多。

3.pH值的高低对脱硫效率的影响：

直接反应浆液中石灰石的浓度,较高浓度的石灰石有助于SO2 的吸收。因此要想使的SO2 吸收率有所提高, 必须实现较高的pH 值, 吸收塔中的可以加入石灰石来实现pH 值高低的控制。然而并不是pH 值越高越好，较高pH 值有助于SO2 的吸收, 而较低pH 值则有助于钙的析出, 它们是对立的。一定范围内, 吸收塔浆液pH 值越高, 脱硫效率越高, 这是因为高的pH 值浆液中存在较多CaCO3 。但是，当pH> 5.8 时脱硫的效率不会继续升高, 而是不断的降低, 原因是随着浆液碱性的增强，酸性的降低, Ca 的析出越来越少。当pH= 5.9 时, 浆液中CaCO3的含量达到一个定值2.98% , 而CaSO4· 2H2O 的含量同时也降低， 此时SO2 与脱硫剂的反应不再彻底, 所以这种情况下不但浪费了石灰石, 而且降低了石膏的品质。pH 值再下降时, CaSO4·2H2O 的含量又呈现上升势, CaCO3 则降低。因此浆液pH 值既不能太高又不能太低, 一般情况下, 控制吸收塔浆液的pH 值在5.4 ～ 5.5之间, 能使反应获得理想的脱硫效率。 当脱硫吸收塔中pH低浓度高时应连续排放石膏，保证石膏旋流器工作正常，无旋流子堵塞，稀浆管路无堵塞。根据FGD入口SO2含量及负荷情况选择适当的石灰石供浆量，不要因为PH值低就连续大流量供浆，容易产生石灰石封闭；而且由于石膏连续排放，石灰石来不及反应，将随石膏排出，造成浪费，也影响石膏品质

4.石灰石供浆流量对于吸收塔PH的控制

吸收塔供浆流量控制回路

主控制回路

石灰石浆液闭环控制回路按照脱硫塔入口的SO2量控制脱硫塔的供浆量。

石灰石浆液闭环控制回路的设定点的基础是一个计算值，这个计算值不直接做为供浆回路的设定点，这个计算值乘上第二个调节回路---脱硫塔内浆液PH值调节回路的输出值（一定范围作为供浆量调节回路的设定点）。

进入脱硫塔的SO2量乘上SO2脱硫系数K0以及脱硫效率后，是脱硫塔所需的石灰石进料量，也是主调节回路的设定点；系数K0可由操作员进行改变，它实际上是CaCO3 /SO2以及石灰石活性系数和CL含量对CaCO3 /SO2的影响量具体体现。系数K0一般在首次调试后设置为固定值，一般不改变，除非是改变了锅炉的燃煤煤种或改变了脱硫剂的品质。钙硫比取K0＝1.6

脱硫效率按下列公式计算：

SO2脱硫效率=(SO2 FGD 入口– SO2 FGD 出口) / SO2 FGD 入口.

实际进入脱硫塔的石灰石量[kg/h]＝1.6*(ρ石灰石浆液-1030)*F石灰石浆液

副控制回路

上面提出脱硫塔浆液的PH值闭环控制回路可以影响供浆量设定值的15％。

PH值闭环控制回路的设定值可由操作人员调整【5.4-6.4】。

PH值闭环控制回路的输出限制在一定范围内0.85-1.15。

小流量控制

由于浆液管道的防沉淀以及堵塞的特点，石灰石浆液管线的流体需要一个最低流速（也即流量）；当进入吸收塔的SO2量小于一定值时，所需的石灰石管道的流速也将小于最低要求流速。

为了不出现上述情况，在小流量的情况下不采用前面所述的控制回路而是采用简单的两位控制。

当吸收塔的PH值大于PH值设定点+0.1时，将完全停止供浆，供浆量调节器设为手动，阀门全关并且对供浆管线进行冲洗。

当吸收塔的PH值小于PH值设定点0.1时，将按照一个手动设置的最小流量设定值K2进行供浆，供浆量调节器设为自动。

备注：

① SO2负荷=FGD吸收塔烟气流量*FGD吸收塔原烟气SO2含量/1000000（kg/h）

② 两只PH计做手动二选一用于控制回路

③ 烟气流量需要在测试过程中进行调试

5.技术中存在问题：

1）吸收塔补水来源分析：进入吸收塔的石灰石浆液浓度为30%左右，吸收塔内石灰石与石膏混合浆液浓度正常为20%左右，在正常运行中要向吸收塔补充水源，吸收塔内的补充水有五部分组成。

他们分别是：

①运行过程中定期冲洗烟道后的水；

②除雾器的冲洗水；

③氧化空气中的加湿水随空气进入吸收塔，但量较少；

④工业水补充，根据吸收塔的液位能自动调节开度进行补水；

⑤来自过滤泵的补水，根据设计，为了节约用水，用滤液池的水作为吸收塔的主要补充水，滤液池的水来自2部分：一是浓缩器溢流来，石膏浆液抽出泵抽出的浆液浓度为20%左右，先经水力旋流器脱水，脱水后的浆液浓度为60%左右，然后经真空皮带脱水后成为成品石膏，其含水量在10%以内，真空皮带脱出的水进入滤液池；同时在脱水过程中冲洗石膏和真空皮带用的水最终进入滤液池（每小时7 m3左右）；水力旋流器脱出的水进入浓缩器，其中含有杂质及部分石膏，一部分杂物沉淀在其底部经废水泵排向灰场前池，一部分水通过其上部管道溢流至滤液池；当烟气中灰尘含量大时，滤液池中的水质较差，这部分水进入吸收塔后对pH值的影响很大。

2）导水的方法：目前，当发现水质严重恶化时，通过切换将滤液泵抽出的水排至石膏区域排放池，最终排入灰场前池进入灰场，吸收塔内全部用工业水补充，正常情况下，经过4 h左右就能使吸收塔内的水质达到要求，效果还是比较明显的；另外，当发现吸收塔内水质开始恶化时，人为地增加浓缩器下部废水泵的排出量，减少浓缩器溢流至滤液池的水量来改善滤液池的水质。

6.结语

从目前的脱硫技术情况分析，当3台循环泵运行时，烟气中含硫量为1 200×10-6时，脱硫效率能达到88%，石膏纯度最高时达到97%，当烟气中SO2含量降低时，采用2台循环泵运行，其脱硫率能达到83%，石膏纯度达94%。脱硫率和石膏纯度都达到设计要求，石膏中Cl-的含量也达到要求。除此之外，还可以用石膏脱硫法自动控制脱硫的PH值，采用石膏脱硫法是因为石膏脱硫法使用的煤种范围广、脱硫效率高、吸收剂利用率高（大于90%），并且工作的可靠性高，易于使用，废物污染少，利国利民。

参考文献：

[1]周至祥.段建中火电厂湿法烟气脱硫技术手册 2006

[2]郭瑞堂.高翔.王君.骆仲泱.倪明江.岑可法湿法烟气脱硫石灰石的活性[期刊论文]-燃烧科学与技术 2007(6)