濕法脫硫系統(tǒng)無垢運(yùn)行最佳pH值研究

楊　奇

濕法脫硫系統(tǒng)無垢運(yùn)行最佳pH值研究

楊奇

文章以濕法脫硫系統(tǒng)無垢運(yùn)行最佳pH值研究為題展開論述。首先介紹了雙堿法在脫硫除垢中的使用原理，以及具體的工程流程。然后，結(jié)合實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)無垢運(yùn)行方式進(jìn)行分析、研究。最后，針對(duì)塔內(nèi)結(jié)垢問題，提出具體解決的辦法與措施。研究表明，將石灰與純堿混調(diào)，產(chǎn)生的再生液pH值為6.8左右，減小了塔內(nèi)結(jié)垢，效果非常好。

濕法脫硫系統(tǒng)；無垢運(yùn)行；最佳pH

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，空氣中的二氧化硫含量不斷升高。當(dāng)前，相關(guān)部門主要采用濕法煙氣脫硫系統(tǒng)來減少二氧化硫的排放量。在濕法脫硫系統(tǒng)中，最常用的辦法為石灰法。該方法可以有效祛除洗滌器中的結(jié)垢。然而，這種辦法需要定期對(duì)鍋爐進(jìn)行洗滌，不但耗費(fèi)了人力、時(shí)間，而且不利于鍋爐的正常運(yùn)行。鑒于此，采用雙堿法來除垢。引入雙堿法后，不但有效去除了洗滌器中的結(jié)垢，而且花費(fèi)的成本比較低，在工程設(shè)計(jì)中可以優(yōu)先考慮。另外，在采用雙堿法時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)程序進(jìn)行操作，避免由于操作問題，造成系統(tǒng)堵塞或者結(jié)垢。

1　雙堿法的原理

雙堿法采用鈉基脫硫劑進(jìn)行塔內(nèi)脫硫。鈉基脫硫劑具有較強(qiáng)的堿性，可以對(duì)二氧化硫進(jìn)行充分吸收。同時(shí)，產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物溶解度小，不會(huì)發(fā)生晶體飽和現(xiàn)象，解決了結(jié)垢堵塞的問題。另外，當(dāng)脫硫產(chǎn)物被排入再生池內(nèi)后，利用氫氧化鈣的還原再生性質(zhì)，可以再生出鈉基硫劑。這些再生物質(zhì)經(jīng)過處理，可以循環(huán)使用。雙堿法脫硫工藝的成本比較低，在中小型鍋爐脫硫改造中被廣泛使用。

2　工程流程（見圖1）

燃煤鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入主塔底部，經(jīng)過脫硫除塵器，可以處理掉內(nèi)部結(jié)垢。然后，實(shí)施霧化處理，并從煙囪中排放出去。當(dāng)循環(huán)脫硫液進(jìn)入主塔頂端后，在高效噴淋的作用下，被分散成霧狀滴液。這些滴液在流動(dòng)的過程中，與鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣碰撞在一起，沿著塔底的方向流入明渠中。同時(shí)，與塔底的石灰乳、碳酸鈉先后反應(yīng)。其次，利用絮凝劑，去除掉懸浮的物體，使其它物體進(jìn)入沉淀池。當(dāng)沉淀到一定程度時(shí)，將上清液引入到澄清池中，并再次打回主塔頂部，再次利用。

圖1　雙堿法除塵脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

在圖1中，1代表脫硫塔；2代表引風(fēng)機(jī)；3代表煙囪；4代表漿池；5代表純堿料箱；6代表絮凝劑藥箱；7代表再生沉淀池；8代表澄清池；9代表水泵。

3　對(duì)系統(tǒng)無詬運(yùn)行方式進(jìn)行分析

在濕法脫硫系統(tǒng)無詬運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)塔內(nèi)結(jié)垢問題，下面對(duì)該問題進(jìn)行具體分析，然后結(jié)合相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，提出解決的具體辦法與措施。

3.1塔內(nèi)結(jié)垢問題

通常情況下，雙堿法出塔脫硫液的pH值必須小于6。該溶液中的離子主要為等。出塔液經(jīng)過再生反應(yīng)后，與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)。此時(shí)，溶液中的離子主要包括以及OH-?？梢姡蛩徕}與亞硫酸鈣達(dá)到了平衡狀態(tài)。

當(dāng)出塔液的溫度達(dá)到20℃時(shí)，硫酸鈣的溶解度為0.2。亞硫酸的溶解度為0.002 5?？梢?，兩者之間的差距非常大。在這種情況下，溶液中的鈣離子首先與亞硫酸例子發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣（CaSO4屬于軟垢）。當(dāng)溶液的溶解度降低后，pH值上升。因此，在清除軟垢時(shí)，可以采用降低pH值的辦法。但是，如果溶液中的含氧度超過8%時(shí)，就會(huì)使SO32-發(fā)生氧化反應(yīng)。與此同時(shí)，當(dāng)pH值不斷降低時(shí)，導(dǎo)致溶液中生成大量的SO32-離子。如果這些SO32-離子不能被徹底清除，就會(huì)再次進(jìn)入塔內(nèi)。這種情況下，會(huì)造成該離子被反復(fù)使用，從而使結(jié)垢越積越多。

另外，根據(jù)相關(guān)測(cè)試，現(xiàn)場排放的塔煙含氧量在10%左右。因此，在脫硫的過程中，很容易使亞硫酸鈣被發(fā)生反應(yīng)，從而被氧化成硫酸鈣。如果塔煙中的硫酸鈣不能及時(shí)排出，就會(huì)使塔內(nèi)積累更多的結(jié)垢。除此之外，在石灰再生反應(yīng)中，如果沒有按照要求操作，會(huì)導(dǎo)致石灰過量，從而引起鈣離子的變化。圖2是石灰再生后出塔液中鈣離子的變化。

圖2　石灰再生后出塔液中鈣離子的變化

從圖2可以看出，當(dāng)出塔液經(jīng)過再生反應(yīng)后，鈣離子呈現(xiàn)出增長的趨勢(shì)。在特殊情況下，再生液的pH值＜6時(shí)，鈣離子也相應(yīng)增加。同時(shí)，如果獎(jiǎng)池中鈣離子的pH值更高，鈣離子的數(shù)量就越多。除此之外，因?yàn)槌鏊褐谢烊肓嗽?、飛灰中的鈣離子，增加了溶液中的鈣離子。這樣，進(jìn)入塔內(nèi)的鈣離子、硫酸根離子不斷增多，從而使離子積達(dá)到飽和狀態(tài)，或者超過最大飽和度。從這個(gè)意義上來講，想要完全解決塔內(nèi)的結(jié)垢顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

3.2塔內(nèi)結(jié)垢的解決措施

在實(shí)際操作中，需要不斷降低塔內(nèi)硫酸鈣的飽和度。通常情況下，可以采取以下辦法。第一，抽取一部分塔液，置于供料漿池中。第二，混調(diào)純堿與石灰，降低脫硫塔液中的鈣離子與硫酸根離子。第三，對(duì)出塔液進(jìn)行再生反應(yīng)。最后，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇合適的再生池pH值。當(dāng)塔內(nèi)的脫硫液引入漿池后，需要將pH值調(diào)高。按照相關(guān)的規(guī)定，pH值調(diào)高后，必須保證碳酸鈉過量。在操作的過程中，連續(xù)加入碳酸鈉溶液，當(dāng)pH值達(dá)到穩(wěn)定后，不再增加。這樣做的目的在于：一方面，減少了溶液中的鈣離子。另一方面，去除了懸浮在氫氧化鈣溶液中的鈣離子。此時(shí)，溶液中的鈣離子生成碳酸鈣，最后被沉淀出去?；瘜W(xué)方程式為：

Na2CO3+Ca（OH）2→2NaOH+CaCO3

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，溶液中的鈣離子、硫酸根離子以及飽和度，與再生液的pH值有很大關(guān)系。本次實(shí)驗(yàn)中，鈣離子濃度為17.5 mmol/L。硫酸根離子的濃度為：6.80×10-4mmol/L。溶液的過飽和度為1.31。圖3是再生液pH值與進(jìn)口鈣離子的關(guān)系。

圖3　再生液pH值對(duì)進(jìn)口鈣離子濃度的影響

從圖3可以看出，再生液pH值在6.6～6.8之間時(shí)，進(jìn)口鈣離子的濃度下降。原因主要為：過量的碳酸鈉混入石灰后，產(chǎn)生再生反應(yīng)，使溶液中的鈣離子被沉淀出去。因此，減少了鈣離子。如果繼續(xù)調(diào)高pH值，可以減少更多的鈣離子，效果更好。所以，將石灰與純堿混調(diào)，增加了pH值，而且降低了鈣離子。

抽取一部分脫硫液放入供料漿池后，分別對(duì)漿池與再生液的pH值進(jìn)行控制。其中，將漿池的pH值設(shè)置為10～11，再生液的pH值設(shè)置為6.6～6.8。與此同時(shí)，硫酸根離子的濃度減少。

通過以上分析，將再生液的pH值控制到一定程度，能夠使塔內(nèi)的結(jié)垢大大降低。當(dāng)溶液中的飽和度越低時(shí)，產(chǎn)生的效果更好。采用石灰與純堿混調(diào)的方式，操作簡單、效果好，在工業(yè)領(lǐng)域非常適用。

4　結(jié)語

綜上所述，在濕法脫硫系統(tǒng)中，采用石灰與純堿混調(diào)的方式，可以降低脫硫液中的飽和硫酸鈣。同時(shí)，分別對(duì)漿池與再生液的pH值進(jìn)行控制，能夠有效去除塔內(nèi)的結(jié)垢。在實(shí)際運(yùn)用中，回流比越大時(shí)，產(chǎn)生的過飽和度越小。這種情況減少了塔內(nèi)的結(jié)垢。另外，混調(diào)方法操作方便、成本更小，可以廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。

［1］ 蘇暉. 火力發(fā)電廠石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)運(yùn)行優(yōu)化研究 ［J］. 華北電力大學(xué)，2014（2）.

［2］ 邵煒. 濕法脫硫吸收塔漿液最佳PH值的優(yōu)化研究［J］. 電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)，2015（8）.

［3］ 周常穩(wěn). 600MW機(jī)組濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究［J］. 電力科技與環(huán)保，2015（6）.

［4］ 許雪松. 濕法煙氣脫硫pH值閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)化［J］. 中國電業(yè)（技術(shù)版），2013（9）.

大唐魯北發(fā)電有限責(zé)任公司山東濱州251909

Study on optimum pH value of non-scale operation in wet desulfurization system

Yang Qi

This paper discusses the optimum pH value of non-scale operation in wet desulfurization system. It firstly introduces the principle of dual alkali desulfurization in descaling，as well as the concrete process. Then，it analyzes and studies the operation mode of non-scale operation combined with practical experience. Finally，it puts forward the specific solutions and measures. Researches have shown that，the pH value of in regenerative liquid by mixing lime and soda ash is about 6.8，which has a good effect on reducing scale.

wet desulfurization system；non-scale operation；optimum pH

TK 2

A