火电厂脱硫浆液专用pH值测量装置的研制及应用

浏览数量:4     作者:本站编辑     发布时间: 2021-07-28      来源:本站

摘   要:针对目前火电厂在用脱硫浆液专用pH计测量误差大的问题,分析认为石灰粉纯度、石灰浆液流速和CaSO3、CaSO4在电极表面沉积是影响脱硫浆液pH值测量准确性的主要因素,研制了由进样控制系统、试样分离系统、试样检测系统、排渣系统、冲洗系统构成的脱硫浆液专用pH值测量装置,并在内蒙古能源发电金山热电有限公司投入使用。实际使用情况表明,该装置可以准确测量出脱硫浆液pH值,是提高脱硫效率的有效手段。

关键词:火电厂;脱硫浆液;pH值测量装置;脱硫效率;


0 引言


长期以来,我国电力工业建设和发展都是以燃煤火电厂为主,随着电力工业的发展,火电厂在电力生产过程中产生的污染物也在大量增加。煤在燃烧过程中排放出的SO2是引起酸雨、温室效应的主要污染物。根据国家环保要求,火电厂均需建设脱硫系统,目前世界上已投运或正在建设的烟气脱硫处理系统中,湿法脱硫处理(WFGD)已占到全部脱硫工艺的80%以上。WFGD采用含有石灰浆的液体洗涤含硫烟气去除其中的SO2,脱除率达95%以上,且能适应大容量机组高浓度SO2含量的脱硫处理。生产过程中消耗的吸收剂——石灰石价格低、容易获得,产生的副产品——石膏具有较高的商业价值。脱硫浆液pH值是WFGD工艺中的关键指标,而目前市场上销售的pH计都是为测量透明液体设计的,并不适合测量浆液,为此,专门研制了脱硫浆液专用pH值测试装置,该装置不影响浆液的化学性能,不改变试样中H+含量。


1 脱硫浆液pH值测量的作用


在湿法脱硫处理过程中,以含有5%~10%的石灰乳浊液作为吸收剂与烟气中的SO2反应,生成CaSO3。在正常条件下,SO32-不容易氧化,采用向循环槽吹入空气的方法使SO32-转化生成SO42-,与浆液中的Ca2+反应,生成CaSO4沉淀,增大了SO42-溶解的推动力,从而使SO2不断地由气相转化成液相,最后生成可以利用的建筑材料——石膏。

在以上反应过程中,pH值越低越有利于CaCO3的溶解,但却使SO2的吸收受到抑制;pH值越高越利于SO2的吸收却不利于CaCO3的溶解,二者互相对立,因此将浆液pH值控制在一个合理的范围内是提高脱硫效率的重要手段。根据各电厂的实际生产和工程设计要求,一般维持塔内pH值在5.2~5.6。


2 影响pH值测量准确性的主要因素


2.1 石灰粉纯度

湿法脱硫处理工艺中石灰浆液的实际耗用量取决于CaCO3的理论需用量和石灰粉的纯度。一般石灰石中的CaCO3含量在50%~90%且分布不均匀,为此加入相同量的石灰浆,纯度低的浆液难以维持吸收塔中的pH值。实际生产过程中,不能以石灰浆液投入量控制脱硫率,必须按照pH值变化来控制石灰粉投入量。当选用的石灰粉质量不达标时,浆液中的杂质含量增加,使石灰粉的粒度变大,对pH电极的冲刷和磨损加剧,直接影响到pH值测量的准确性和可靠性。

2.2 石灰浆液流速

大多数WFGD装置浆液管道流速在1.2~3.0 m/s。pH计的电极为玻璃材质,而且敏感球泡与玻璃支架采用黏合工艺连接,因此电极本体的机械强度不高。当测量对象的悬浮液中颗粒物含量较多且流速较大时,会对pH电极造成损坏。

2.3 钙盐在电极表面沉积

WFGD装置运行中,浆液含钙量高,造成钙盐在pH测量电极表面沉积,引起电极污染损坏。严重时,这些物质会在电极的敏感玻璃球泡上形成一层坚硬的“壳”,一方面破坏“敏感膜”上所生成的水化凝胶层,使电极失去离子选择性;另一方面使坚硬外壳包裹的电极无法与被测对象接触。


3 脱硫浆液专用pH值测量装置的结构和硬件构成


石灰浆液pH值测量是湿法脱硫处理工艺运行监测的关键参数,它是影响脱硫率、氧化率、吸收剂的利用率及系统结垢程度的主要技术指标。为了减轻浆液冲刷对pH值测量的影响,采取加装取样系统的措施,将样品从管道中取出,降低流速后再进行测量;为了减轻磨损与钙盐沉积对浆液pH值测量的影响,采取加装预处理系统的措施,将浆液中的杂质去除后,再测量其清液的pH值。

3.1 系统构成

针对湿法脱硫工艺的特殊性,研发了专用离心分离机,使介质与溶液快速分离,大颗粒被全部去除,解决了浆液对pH电极的机械磨损。同时,可以将大部分细小的钙盐去除,减少传感器电极上钙盐的沉积结垢,避免了电极污染。分离后的试样经过装置的环形槽通过溢流流出,降低了试样的流动速度,解决了对电极的动力冲刷问题。脱硫浆液专用pH的测量装置由以下5个系统构成。

(1)进样控制系统:通过电动阀控制进入离心桶的浆液流量到合适范围,保证浆液输送管道畅通。

(2)试样分离系统:通过离心分离技术使浆液迅速分离,澄清试样通过上部出样口取出。

(3)试样检测系统:分离出的浆液通过管道进入水封系统,排出试样带出的空气,进入电极杯进行pH值测量。

(4)排渣系统:分离出来的残渣顺着离心桶壁堆积到离心桶底部,通过排渣系统定期排出离心桶外。

(5)冲洗系统:当离心桶排渣后,冲洗系统对离心桶内壁和浆液管道进行冲洗。

3.2 硬件结构

脱硫浆液专用pH值测量装置硬件结构如图1所示,主要由离心分离桶、试样环槽和排渣机构组成。

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图1 脱硫浆液专用pH值测量装置结构

3.2.1 离心分离桶

离心分离桶为下部粗、上部细的锥形,在电动机的带动下高速旋转,质量轻的液体会向桶的中心位置移动,随着浆液从桶底通过上部的中心孔溢流到试样环槽;相对质量重的颗粒物质会向离心桶外圆移动,贴附在桶壁上,由于自身重量的作用,沿着桶壁移动到桶的底部,积累到一定数量后,打开离心分离桶下部排渣口,排出渣料。

3.2.2 试样环槽

当试样通过离心分离桶上部进入试样环槽后,细微颗粒会在环槽内沉淀并经过3层过滤网过滤,进入导流区从试样出口流出。沉淀物会定期被自动冲洗干净,当试样流量过大时,多余的试样会通过上部溢流口流出。

3.2.3 自动排渣机构

在锥形离心桶下部等分3个排渣口,其结构见图2,排渣口上设计有配套的塞子,静止或者离心桶低速转动时,在弹簧的作用下,塞子与排渣口分离,排渣口处于打开状态;当离心桶高速旋转时,塞子在离心力的作用下塞紧排渣口,排渣口处于关闭状态。通过调整离心桶转速,即可实现自动排渣。

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图2 自动排渣机构结构



4 应用情况


2019年4月,脱硫浆液专用pH值测量装置在内蒙古金山热电有限公司投入运行,表1为其与实验室pH计测试数据比对。从表1数据可以看出,电厂现用2台脱硫浆液pH计的测量值不但与实验室pH表计的测量值相差较大,而且两台表计之间的测量值也相差很大,说明直接在脱硫浆液中进行pH值测量,存在较大的误差。脱硫浆液专用pH值测量装置和实验室pH计,测量数据基本吻合,证明脱硫浆液专用pH值测量装置可以准确测量脱硫浆液pH值。由于实验室pH计测量的是静止的液体,专用pH值测量装置测量的是流动的液体,所以两者测量值存在少许误差。

表1 脱硫浆液pH值检测记录

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5 结束语


脱硫浆液专用pH值测量装置可以实现脱硫浆液pH值的快速、连续测量,成为提高脱硫效率的有效帮助手段,可以避免因脱硫浆液pH值测量误差而造成脱硫效率降低。该装置测量数值的准确性和可靠性明显高于火电厂现用脱硫浆液pH计,具有较高的推广应用价值。

作者简介:孙利强(1973),男,内蒙古人,硕士,正高级工程师,从事电厂化学技术研究工作。E-mail:sunliqiang_223@163.com

来源:内蒙古电力技术


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