濕式鈣法煙氣脫硫系統吸收塔內漿液pH值檢測裝置優化

楊龍

摘要：闡述了在濕式鈣法燒結機煙氣脫硫系統中pH值檢測裝置的重要性，改進了pH計檢測裝置及檢測方式，對煙氣脫硫系統中pH計探頭存在磨損、結垢等常見問題，提出了新的解決方案。

Abstract： This paper expounds the significance of pH meter measurement in wet-calcium FGD for the sinter machine. Improves the pH meter detecting device and change the measurement of pH meter installation， solves the common problems of， such as abrasion， fouling and so on， wet -calcium FGD.

關鍵詞：濕式鈣法煙氣脫硫;燒結機;pH計;檢測裝置;改進

Key words： wet-calcium FGD;sinter machine;pH meter;detecting device;improvement

中圖分類號：X701.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0162-02

1? 概述

隨著國家對環保的重視，對鋼廠燒結煙氣中的污染物二氧化硫排放控制地越來越嚴格。環保在線檢測系統的聯網監控，對燒結煙氣脫硫系統連續穩定運行提出了更高的要求。濕式鈣法煙氣脫硫系統運行要求對吸收塔內漿液pH值進行實時監檢測，塔內漿液pH值是控制脫硫系統運行的關鍵數據，影響到吸收劑的加入時間和加入量，影響到吸收塔內漿液對二氧化硫的吸收效率，影響到吸收塔內副產物石膏的結晶成型。pH計被廣泛應用在濕式鈣法煙氣脫硫系統吸收塔漿液pH值的檢測上，pH計能否長期、穩定、準確的檢測漿液pH值，是整個煙氣脫硫系統的經濟、安全、穩定運行的關鍵因素。

目前，燒結機煙氣脫硫系統通常采用漿液引出塔外利用pH計探頭管道式安裝結構對吸收塔漿液進行pH值檢測。由于吸收塔漿液成分復雜，含有CaSO4·2H2O、CaSO3·1/2H2O晶體以及未溶解的石灰（石）顆粒等，漿液濃度高、粘度大，易附著于管道和pH計電極上結垢，需對pH計反復沖洗，造成電極磨損較為嚴重，縮短了pH計的使用壽命。由于吸收塔漿液區范圍較大，各區域漿液存在不均勻現象，為了能夠準確測量吸收塔內參與吸收SO2反應的漿液pH值，合理選擇采樣點位置也成為影響pH檢測精度的因素。

本文對傳統安裝方式的優缺點進行了分析比較，通過改進pH計安裝方式和采用點位置，實現pH值檢測的準確性和穩定性。

2? 濕式鈣法煙氣脫硫工藝簡介

燒結煙氣中的SO2為酸性氣體，可通過與適量的堿性溶液反應脫除煙氣中SO2氣體。濕式鈣法煙氣脫硫工藝中參與吸收反應的堿性物質是CaO或CaCO3。

如圖1所示，漿液池中的漿液通過循環泵送至噴淋層噴嘴，噴嘴將漿液霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內燒結煙氣逆流接觸，發生氣液傳質與吸收反應，煙氣中的SO2被漿液吸收生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，SO2吸收產物在吸收塔底部的氧化區完成氧化和中和反應并最終生成石膏，石膏漿液經排漿泵送至真空帶式脫水機脫水。脫除SO2的氣體經吸收塔上部除霧器去除攜帶的液滴后，通過塔頂直排煙道排放至大氣中。

在不同脫硫工藝中漿液pH值控制范圍區別不大，一般控制在5.0～6.0之間。pH值低于5.0時，漿液中堿性物質不足，漿液對煙氣中SO2的吸收效率降低，造成部分SO2氣體從吸收塔逃逸，不能滿足《鋼鐵燒結、燒結工業大氣污染物排放標準》煙氣排放限值規定;pH值高于6.0時，可以提高對煙氣中SO2的吸收效率，但霧化液滴比表面積大小和液氣比與SO2的吸收效率的線性關系更強，pH值增高堿性物質溶解性降低，易附于在物體表面結垢，導致噴頭堵塞和循環漿液管道直徑變小。噴頭結垢后霧化效果降低后，液滴比表面積降低;管道結垢后，循環泵送至噴淋層的漿液量減少，噴淋區域液氣比降低，因此，pH值升高后，反而降低了對SO2氣體的吸收效率。

為了維持吸收塔內漿液的pH值在5.0～6.0之間，pH計將檢測到的漿液pH值連續傳輸至PLC系統，PLC根據pH值的變化控制漿液泵調整吸收液補漿量，吸收液被攪拌器和吸收塔內氧化氣體不停地攪動，以加快吸收液在漿液中的均布和溶解，從而使吸收塔漿液的pH值保證在設定范圍內。

3? pH計采樣點選取的分析

目前，燒結機煙氣脫硫系統一般選用探頭直讀式pH計，采用管道安裝方式。pH計傳統安裝方式一般直接選擇在吸收塔塔壁位置靠近攪拌器區域（如圖2所示），由塔內引出漿液至外部，檢測后漿液排放至地溝。

傳統檢測方式，結構簡單且操作方便，但是存在以下不足：①由于pH計需連續檢測，長時間外排塔內漿液，會造成脫硫劑浪費;②地溝中會沉積大量淤泥造成地溝堵塞;③引流管道管徑較小，且閥門開度小，漿液依靠塔內壓力流出，流速慢，易導致引流管道和pH計電極結垢，造成pH計檢測值與實際值存在較大偏差;④攪拌區域與循環泵中參與吸收反應的漿液分屬不同區域，此方式采樣檢測的pH值與實際發生吸收反應的漿液pH值存在偏差;⑤防止結垢需頻繁對引流管道和pH計探頭電極進行沖洗，對pH計電極損傷較大，縮短了儀表使用壽命。

為了檢測到更接近實際發生吸收反應的漿液pH值，應將pH計采樣位置改為循環泵進口管路位置，直接對進入循環泵的漿液進行檢測。

4? pH計采樣裝置改進

為了改進pH計傳統采樣檢測裝置的不足，現設計了一套新型pH計檢測裝置，如圖3所示。

新型pH檢測裝置由脫硫塔漿液引出管、pH檢測罐、漿液回流管、進口蝶閥、出口蝶閥、檢測裝置沖洗球閥、外部取樣球閥、檢測罐端蓋等零件組成。

檢測罐采用玻璃鋼材質，具有防腐耐磨、制作簡單、加工周期短、成本低、重量輕，使用壽命長的特點。

吸收塔鋼結構施工過程中預留出pH檢測裝置入口管道接口，循環泵進口漿液管制作時預留出pH檢測漿液回流接口。新型檢測裝置在實際應用中，可再設置三個（或四個）出口，檢測罐出口連接至其余兩臺（或3臺）循環泵進口管路，避免因某臺循環泵停機或檢修影響連續檢測pH值的需求。pH檢測罐上設置pH儀表安裝口、檢測裝置沖洗口、外部取樣排放口，可以實現對pH計更換、維修、沖洗和人工采樣校核精度的需求。

利用循環泵進口運行時產生的負壓，吸收塔漿液沿檢測罐進口管路至pH檢測罐，通過進口閥的開度對管道內漿液流速進行調節，pH計可以實時監測流動態的吸收塔塔內循環漿液pH值，檢測后的塔內漿液經漿液回流管并入循環泵進口管路，經循環泵進入吸收塔噴淋系統。

新型pH計檢測裝置很好的解決了pH計傳統安裝方式存在的問題，具備以下優點：①新型pH計檢測裝置不產生外排漿液，不存在脫硫劑浪費現象;②由于新型pH計檢測裝置內漿液流速可調，可以避免漿液在管道和pH計電極產生結構現象;檢測管路可以選用較大直徑管材，也避免了管道易堵塞的現象;③沖洗新型pH計檢測裝置時可關閉檢測罐出口閥門，打開沖洗口閥門用工藝水沖洗檢測裝置，罐體內部空間可以對沖洗水起到緩沖的作用，避免了對pH計探頭電極的直接沖擊，起到了保護電極的作用;④需要校核pH計精度時，可在取樣口直接取樣，不影響系統運行;⑤pH儀表需要維修或更換時關閉檢測罐進出口閥門即可快速維修或更換;⑥系統停機時，如果吸收塔檢修排空，可以關閉檢測罐進出口閥門，使檢測罐內留存漿液，不必將pH計拆下保養維護（pH計電極長時間放置在空氣中將導致儀表損壞）。

新型pH計檢測裝置可以滿足脫硫系統對pH值檢測的準確性和穩定性的需求。

5? 結語

新型pH計檢測裝置解決了電極磨損和結垢的問題，具有良好的實用性和經濟性，此裝置檢測的數值真實反映了吸收塔內參與吸收SO2反應的漿液pH值，為煙氣脫硫系統實現經濟、安全、穩定運行提供了可靠保障。該裝置已在安鋼集團閩源特鋼有限公司120m2燒結機煙氣脫硫項目、北滿特鋼有限公司72m2燒結機煙氣脫硫項目等工程案例中成功應用，并受到用戶一致好評。

參考文獻：

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