湿式钙法烟气脱硫系统吸收塔内浆液pH值检测装置优化

杨龙

摘要：阐述了在湿式钙法烧结机烟气脱硫系统中pH值检测装置的重要性，改进了pH计检测装置及检测方式，对烟气脱硫系统中pH计探头存在磨损、结垢等常见问题，提出了新的解决方案。

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.

關键词：湿式钙法烟气脱硫;烧结机;pH计;检测装置;改进

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

中图分类号：X701.3                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）12-0162-02

1  概述

随着国家对环保的重视，对钢厂烧结烟气中的污染物二氧化硫排放控制地越来越严格。环保在线检测系统的联网监控，对烧结烟气脱硫系统连续稳定运行提出了更高的要求。湿式钙法烟气脱硫系统运行要求对吸收塔内浆液pH值进行实时监检测，塔内浆液pH值是控制脱硫系统运行的关键数据，影响到吸收剂的加入时间和加入量，影响到吸收塔内浆液对二氧化硫的吸收效率，影响到吸收塔内副产物石膏的结晶成型。pH计被广泛应用在湿式钙法烟气脱硫系统吸收塔浆液pH值的检测上，pH计能否长期、稳定、准确的检测浆液pH值，是整个烟气脱硫系统的经济、安全、稳定运行的关键因素。

目前，烧结机烟气脱硫系统通常采用浆液引出塔外利用pH计探头管道式安装结构对吸收塔浆液进行pH值检测。由于吸收塔浆液成分复杂，含有CaSO4·2H2O、CaSO3·1/2H2O晶体以及未溶解的石灰（石）颗粒等，浆液浓度高、粘度大，易附着于管道和pH计电极上结垢，需对pH计反复冲洗，造成电极磨损较为严重，缩短了pH计的使用寿命。由于吸收塔浆液区范围较大，各区域浆液存在不均匀现象，为了能够准确测量吸收塔内参与吸收SO2反应的浆液pH值，合理选择采样点位置也成为影响pH检测精度的因素。

本文对传统安装方式的优缺点进行了分析比较，通过改进pH计安装方式和采用点位置，实现pH值检测的准确性和稳定性。

2  湿式钙法烟气脱硫工艺简介

烧结烟气中的SO2为酸性气体，可通过与适量的碱性溶液反应脱除烟气中SO2气体。湿式钙法烟气脱硫工艺中参与吸收反应的碱性物质是CaO或CaCO3。

如图1所示，浆液池中的浆液通过循环泵送至喷淋层喷嘴，喷嘴将浆液雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烧结烟气逆流接触，发生气液传质与吸收反应，烟气中的SO2被浆液吸收生成亚硫酸钙和亚硫酸氢钙，SO2吸收产物在吸收塔底部的氧化区完成氧化和中和反应并最终生成石膏，石膏浆液经排浆泵送至真空带式脱水机脱水。脱除SO2的气体经吸收塔上部除雾器去除携带的液滴后，通过塔顶直排烟道排放至大气中。

在不同脱硫工艺中浆液pH值控制范围区别不大，一般控制在5.0～6.0之间。pH值低于5.0时，浆液中碱性物质不足，浆液对烟气中SO2的吸收效率降低，造成部分SO2气体从吸收塔逃逸，不能满足《钢铁烧结、烧结工业大气污染物排放标准》烟气排放限值规定;pH值高于6.0时，可以提高对烟气中SO2的吸收效率，但雾化液滴比表面积大小和液气比与SO2的吸收效率的线性关系更强，pH值增高碱性物质溶解性降低，易附于在物体表面结垢，导致喷头堵塞和循环浆液管道直径变小。喷头结垢后雾化效果降低后，液滴比表面积降低;管道结垢后，循环泵送至喷淋层的浆液量减少，喷淋区域液气比降低，因此，pH值升高后，反而降低了对SO2气体的吸收效率。

为了维持吸收塔内浆液的pH值在5.0～6.0之间，pH计将检测到的浆液pH值连续传输至PLC系统，PLC根据pH值的变化控制浆液泵调整吸收液补浆量，吸收液被搅拌器和吸收塔内氧化气体不停地搅动，以加快吸收液在浆液中的均布和溶解，从而使吸收塔浆液的pH值保证在设定范围内。

3  pH计采样点选取的分析

目前，烧结机烟气脱硫系统一般选用探头直读式pH计，采用管道安装方式。pH计传统安装方式一般直接选择在吸收塔塔壁位置靠近搅拌器区域（如图2所示），由塔内引出浆液至外部，检测后浆液排放至地沟。

传统检测方式，结构简单且操作方便，但是存在以下不足：①由于pH计需连续检测，长时间外排塔内浆液，会造成脱硫剂浪费;②地沟中会沉积大量淤泥造成地沟堵塞;③引流管道管径较小，且阀门开度小，浆液依靠塔内压力流出，流速慢，易导致引流管道和pH计电极结垢，造成pH计检测值与实际值存在较大偏差;④搅拌区域与循环泵中参与吸收反应的浆液分属不同区域，此方式采样检测的pH值与实际发生吸收反应的浆液pH值存在偏差;⑤防止结垢需频繁对引流管道和pH计探头电极进行冲洗，对pH计电极损伤较大，缩短了仪表使用寿命。

为了检测到更接近实际发生吸收反应的浆液pH值，应将pH计采样位置改为循环泵进口管路位置，直接对进入循环泵的浆液进行检测。

4  pH计采样装置改进

为了改进pH计传统采样检测装置的不足，现设计了一套新型pH计检测装置，如图3所示。

新型pH检测装置由脱硫塔浆液引出管、pH检测罐、浆液回流管、进口蝶阀、出口蝶阀、检测装置沖洗球阀、外部取样球阀、检测罐端盖等零件组成。

检测罐采用玻璃钢材质，具有防腐耐磨、制作简单、加工周期短、成本低、重量轻，使用寿命长的特点。

吸收塔钢结构施工过程中预留出pH检测装置入口管道接口，循环泵进口浆液管制作时预留出pH检测浆液回流接口。新型检测装置在实际应用中，可再设置三个（或四个）出口，检测罐出口连接至其余两台（或3台）循环泵进口管路，避免因某台循环泵停机或检修影响连续检测pH值的需求。pH检测罐上设置pH仪表安装口、检测装置冲洗口、外部取样排放口，可以实现对pH计更换、维修、冲洗和人工采样校核精度的需求。

利用循环泵进口运行时产生的负压，吸收塔浆液沿检测罐进口管路至pH检测罐，通过进口阀的开度对管道内浆液流速进行调节，pH计可以实时监测流动态的吸收塔塔内循环浆液pH值，检测后的塔内浆液经浆液回流管并入循环泵进口管路，经循环泵进入吸收塔喷淋系统。

新型pH计检测装置很好的解决了pH计传统安装方式存在的问题，具备以下优点：①新型pH计检测装置不产生外排浆液，不存在脱硫剂浪费现象;②由于新型pH计检测装置内浆液流速可调，可以避免浆液在管道和pH计电极产生结构现象;检测管路可以选用较大直径管材，也避免了管道易堵塞的现象;③冲洗新型pH计检测装置时可关闭检测罐出口阀门，打开冲洗口阀门用工艺水冲洗检测装置，罐体内部空间可以对冲洗水起到缓冲的作用，避免了对pH计探头电极的直接冲击，起到了保护电极的作用;④需要校核pH计精度时，可在取样口直接取样，不影响系统运行;⑤pH仪表需要维修或更换时关闭检测罐进出口阀门即可快速维修或更换;⑥系统停机时，如果吸收塔检修排空，可以关闭检测罐进出口阀门，使检测罐内留存浆液，不必将pH计拆下保养维护（pH计电极长时间放置在空气中将导致仪表损坏）。

新型pH计检测装置可以满足脱硫系统对pH值检测的准确性和稳定性的需求。

5  结语

新型pH计检测装置解决了电极磨损和结垢的问题，具有良好的实用性和经济性，此装置检测的数值真实反映了吸收塔内参与吸收SO2反应的浆液pH值，为烟气脱硫系统实现经济、安全、稳定运行提供了可靠保障。该装置已在安钢集团闽源特钢有限公司120m2烧结机烟气脱硫项目、北满特钢有限公司72m2烧结机烟气脱硫项目等工程案例中成功应用，并受到用户一致好评。

参考文献：

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