湿法脱硫系统无垢运行最佳pH值研究

杨　奇

湿法脱硫系统无垢运行最佳pH值研究

杨奇

文章以湿法脱硫系统无垢运行最佳pH值研究为题展开论述。首先介绍了双碱法在脱硫除垢中的使用原理，以及具体的工程流程。然后，结合实际的工程经验，对系统无垢运行方式进行分析、研究。最后，针对塔内结垢问题，提出具体解决的办法与措施。研究表明，将石灰与纯碱混调，产生的再生液pH值为6.8左右，减小了塔内结垢，效果非常好。

湿法脱硫系统；无垢运行；最佳pH

随着社会、经济的快速发展，空气中的二氧化硫含量不断升高。当前，相关部门主要采用湿法烟气脱硫系统来减少二氧化硫的排放量。在湿法脱硫系统中，最常用的办法为石灰法。该方法可以有效祛除洗涤器中的结垢。然而，这种办法需要定期对锅炉进行洗涤，不但耗费了人力、时间，而且不利于锅炉的正常运行。鉴于此，采用双碱法来除垢。引入双碱法后，不但有效去除了洗涤器中的结垢，而且花费的成本比较低，在工程设计中可以优先考虑。另外，在采用双碱法时，必须严格按照相关程序进行操作，避免由于操作问题，造成系统堵塞或者结垢。

1　双碱法的原理

双碱法采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫。钠基脱硫剂具有较强的碱性，可以对二氧化硫进行充分吸收。同时，产生的反应产物溶解度小，不会发生晶体饱和现象，解决了结垢堵塞的问题。另外，当脱硫产物被排入再生池内后，利用氢氧化钙的还原再生性质，可以再生出钠基硫剂。这些再生物质经过处理，可以循环使用。双碱法脱硫工艺的成本比较低，在中小型锅炉脱硫改造中被广泛使用。

2　工程流程（见图1）

燃煤锅炉在正常运行时，产生的烟气进入主塔底部，经过脱硫除尘器，可以处理掉内部结垢。然后，实施雾化处理，并从烟囱中排放出去。当循环脱硫液进入主塔顶端后，在高效喷淋的作用下，被分散成雾状滴液。这些滴液在流动的过程中，与锅炉内产生的烟气碰撞在一起，沿着塔底的方向流入明渠中。同时，与塔底的石灰乳、碳酸钠先后反应。其次，利用絮凝剂，去除掉悬浮的物体，使其它物体进入沉淀池。当沉淀到一定程度时，将上清液引入到澄清池中，并再次打回主塔顶部，再次利用。

图1　双碱法除尘脱硫系统工艺流程图

在图1中，1代表脱硫塔；2代表引风机；3代表烟囱；4代表浆池；5代表纯碱料箱；6代表絮凝剂药箱；7代表再生沉淀池；8代表澄清池；9代表水泵。

3　对系统无诟运行方式进行分析

在湿法脱硫系统无诟运行中，经常出现塔内结垢问题，下面对该问题进行具体分析，然后结合相关的经验，提出解决的具体办法与措施。

3.1塔内结垢问题

通常情况下，双碱法出塔脱硫液的pH值必须小于6。该溶液中的离子主要为等。出塔液经过再生反应后，与氢氧化钙发生反应。此时，溶液中的离子主要包括以及OH-。可见，硫酸钙与亚硫酸钙达到了平衡状态。

当出塔液的温度达到20℃时，硫酸钙的溶解度为0.2。亚硫酸的溶解度为0.002 5。可见，两者之间的差距非常大。在这种情况下，溶液中的钙离子首先与亚硫酸例子发生反应，生成亚硫酸钙（CaSO4属于软垢）。当溶液的溶解度降低后，pH值上升。因此，在清除软垢时，可以采用降低pH值的办法。但是，如果溶液中的含氧度超过8%时，就会使SO32-发生氧化反应。与此同时，当pH值不断降低时，导致溶液中生成大量的SO32-离子。如果这些SO32-离子不能被彻底清除，就会再次进入塔内。这种情况下，会造成该离子被反复使用，从而使结垢越积越多。

另外，根据相关测试，现场排放的塔烟含氧量在10%左右。因此，在脱硫的过程中，很容易使亚硫酸钙被发生反应，从而被氧化成硫酸钙。如果塔烟中的硫酸钙不能及时排出，就会使塔内积累更多的结垢。除此之外，在石灰再生反应中，如果没有按照要求操作，会导致石灰过量，从而引起钙离子的变化。图2是石灰再生后出塔液中钙离子的变化。

图2　石灰再生后出塔液中钙离子的变化

从图2可以看出，当出塔液经过再生反应后，钙离子呈现出增长的趋势。在特殊情况下，再生液的pH值＜6时，钙离子也相应增加。同时，如果奖池中钙离子的pH值更高，钙离子的数量就越多。除此之外，因为出塔液中混入了渣水、飞灰中的钙离子，增加了溶液中的钙离子。这样，进入塔内的钙离子、硫酸根离子不断增多，从而使离子积达到饱和状态，或者超过最大饱和度。从这个意义上来讲，想要完全解决塔内的结垢显然是不现实的。

3.2塔内结垢的解决措施

在实际操作中，需要不断降低塔内硫酸钙的饱和度。通常情况下，可以采取以下办法。第一，抽取一部分塔液，置于供料浆池中。第二，混调纯碱与石灰，降低脱硫塔液中的钙离子与硫酸根离子。第三，对出塔液进行再生反应。最后，在实验的基础上，选择合适的再生池pH值。当塔内的脱硫液引入浆池后，需要将pH值调高。按照相关的规定，pH值调高后，必须保证碳酸钠过量。在操作的过程中，连续加入碳酸钠溶液，当pH值达到稳定后，不再增加。这样做的目的在于：一方面，减少了溶液中的钙离子。另一方面，去除了悬浮在氢氧化钙溶液中的钙离子。此时，溶液中的钙离子生成碳酸钙，最后被沉淀出去。化学方程式为：

Na2CO3+Ca（OH）2→2NaOH+CaCO3

通过实验可以看出，溶液中的钙离子、硫酸根离子以及饱和度，与再生液的pH值有很大关系。本次实验中，钙离子浓度为17.5 mmol/L。硫酸根离子的浓度为：6.80×10-4mmol/L。溶液的过饱和度为1.31。图3是再生液pH值与进口钙离子的关系。

图3　再生液pH值对进口钙离子浓度的影响

从图3可以看出，再生液pH值在6.6～6.8之间时，进口钙离子的浓度下降。原因主要为：过量的碳酸钠混入石灰后，产生再生反应，使溶液中的钙离子被沉淀出去。因此，减少了钙离子。如果继续调高pH值，可以减少更多的钙离子，效果更好。所以，将石灰与纯碱混调，增加了pH值，而且降低了钙离子。

抽取一部分脱硫液放入供料浆池后，分别对浆池与再生液的pH值进行控制。其中，将浆池的pH值设置为10～11，再生液的pH值设置为6.6～6.8。与此同时，硫酸根离子的浓度减少。

通过以上分析，将再生液的pH值控制到一定程度，能够使塔内的结垢大大降低。当溶液中的饱和度越低时，产生的效果更好。采用石灰与纯碱混调的方式，操作简单、效果好，在工业领域非常适用。

4　结语

综上所述，在湿法脱硫系统中，采用石灰与纯碱混调的方式，可以降低脱硫液中的饱和硫酸钙。同时，分别对浆池与再生液的pH值进行控制，能够有效去除塔内的结垢。在实际运用中，回流比越大时，产生的过饱和度越小。这种情况减少了塔内的结垢。另外，混调方法操作方便、成本更小，可以广泛应用到工业领域当中。

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［4］ 许雪松. 湿法烟气脱硫pH值闭环控制系统优化［J］. 中国电业（技术版），2013（9）.

大唐鲁北发电有限责任公司山东滨州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

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