浅谈吸收塔浆液pH值的影响因素及调整方法

浅谈吸收塔浆液pH值的影响因素及调整方法根据实际脱硫经验，降低pH值，可以提高石灰石的溶解程度，但在较低的pH值环境下，不利于二氧化硫的吸收。而提高pH值虽然可以促进二氧化硫的吸收，但又降低了石灰石的溶解程度。这样以来，就需要在实际工作过程中，既要保证石灰石的有效溶解，又要使二氧化硫的吸收达到规定标准。本文经过对进入吸收塔的石灰石浆液量或吸收塔排出浆液浓度的严密计算分析，得到了一个同时满足石灰石溶解和二氧化硫吸收的pH值范围，即维持在4.8-5.8之间。作为石灰石-石膏法脱硫的关键参考指标，PH值的高低，对于脱硫过程中二氧化硫的吸收快慢、石灰石的溶解程度，有着十分重要的影响。宁夏电投西夏热电有限公司2×200MW机组，使用的是烟气脱硫（FGD）技术，在实际脱硫过程中，主要利用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。总的脱硫系统包含两套脱硫装置，与锅炉形成一炉一塔方式布置。每台FGD的烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100%烟气量，脱硫效率按≥95%设计。1工艺简介及工作原理锅炉烟气经电除尘处理后进入FGD装置中的吸收塔后折流向上与喷淋下来的浆液充分接触，烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的SO2、SO3、HCL、HF等酸性成分被吸收，接下来经过锯齿形除雾器的过滤，把所含的雾滴进一步去除，再经过充分洗涤和净化后的烟气，才可以流出吸收塔，从吸收塔直到最后进入烟囱排放。这种脱硫工艺从实际使用过程来看，基本上还算比较可靠，运行平稳，故障率很低，脱硫的效果也比较明显，能够在大型机组中安装使用，对煤质类型有着很广泛的适应性，产出的脱硫副产品能够得到回收利用，总体来说，这种脱硫工艺有着比较高的技术优势，其使用成本也相对低廉。下面是整个工艺过程发生的一些反应：1.1吸收反应这个过程中，首先是喷嘴将循环浆液喷入吸收塔，然后烟气也进入吸收塔，并且与吸收塔内的循环浆液开始接触，从而被循环浆液吸收。反应模式如下：SO2+H2O→H2SO3H2SO3→H++HSO3-1.2氧化反应一部分HSO3-在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下：HSO3-+1/2O2→HSO4-HSO4-→H++SO42-1.3中和反应反应物浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下：Ca2++CO32-+2H++SO42-+H2O→CaSO4・2H2O+CO2↑2H++CO32-→H2O+CO2↑1.4其他烟气中大部分杂质如Cl，F和尘都被循环浆液洗掉了。一部分含有石膏、尘和杂质的循环浆液被抽出输送到石膏脱水系统。图1脱硫反应原理图2浆液pH值是怎样影响浆液对SO2的吸收的在石灰石―石膏法脱硫过程中，的一个十分重要的运行参数就是浆液池的pH值。从实际的使用过程中可知，PH值的高低，对于SO2的吸收程度有着直接的影响。具体说来，浆液pH值越高，传质系数就会增加，对SO2的吸收速度就会加快，但是，在比较高的的pH值环境下，石灰石的溶解比较困难，也会加重系统设备的结垢程度，影响设备整体的运转效率。浆液pH值如果降低，对于石灰石的溶解是有利的，可以提高其溶解程度，但是，比较低的pH值环境下，对SO2吸收的实际效果会降低，从实际作业过程来看，PH值如果下降到4时，对于SO2的吸收能力就几乎丧失了。除此之外，pH值对石灰石、CaSO4・2H2O和CaSO3・1/2H2O的溶解度也有着比较重要的影响。当浆液的pH值升高后，CaSO3的溶解度就会呈现比较明显的下降，但CaSO4的溶解度受PH值升高的影响不是很明显。这样以来，随着浆液不断吸收SO2，溶液的pH值就会逐渐降低，而溶液中CaSO3的量就会不断增加，这种增加的CaSO3就会在石灰石颗粒的表面形成一层液膜，在液膜的内部，CaSO3会发生一定程度的溶解，这时pH值就会逐渐上升，从化学的析出原理可以知道，一种溶液的溶质浓度饱和后，其溶质就会析出，具体来说，由于溶解度不断升高，会使液膜中CaCO3的浓度达到饱和状态，根据析出原理，溶质CaCO3在溶液饱和后就会析出，在实际工业生产中，析出的CaCO3可以正好将裸露的石灰石颗粒加以覆盖，经过这种有效的覆盖，增加了石灰石颗粒的钝化程度，好像在石灰石表面覆盖的一层保护膜，它对CaCO3的继续溶解起到十分关键的阻止作用。基于pH值的如此重要影响，所以在实际生产作业过程中，要尽可能选择合适的pH值，根据不断积累的经验来看，吸收塔的浆液pH值选择在4.8-5.8之间是比较合适的。3如何确定加入吸收塔中的CaCO3的量要确定CaCO3的量，需要知道需脱硫的SO2的量，而对于SO2量的计算，需要根据烟气中的SO2量乘以预计的SO2脱除率来进行计算，在实际工业生产中，检测到pH值低于4.8时，整个脱硫过程CaCO3流量需要按照一定修正系数增加，当pH值超过5.8时，相反的道理CaCO3流量需要按照一定的修正系数减少。该计算公式如下：B=A×η×B──CaCO3消耗量，kmol/h；A──入口烟气中SO2的量，kmol/h；η──脱硫效率；k──化验分析得出的过剩率。由此公式便可推算出本套脱硫装置每小时可消耗石灰石的量，并由此推算出运行过程中该如何对吸收塔进行合理的调整使脱硫工作既保证合格的脱硫率又能最大程度地防止系统设备结垢。4结论运行中值班员应密切监视吸收塔浆液pH值的变化，确保pH值在4.8-5.8之间，若超出此范围应及时调整以防止因pH值过高或过低引起的系统结构，腐蚀及脱硫率下降等隐患。