双碱法工艺PH值

1双碱法工艺pH值目前湿式石灰/石灰石浆液洗涤法是最常用的一种烟气脱硫技术。它是以石灰石或石灰的浆液为脱硫剂，在吸收塔内对SO2烟气进行洗涤吸收的方法，其产物为CaSO3和CaSO4。由于原料中的Ca(OH)2、CaCO3沉积或结晶析出，反应产物CaSO3和CaSO4的结晶析出等，所以其最大的难点是吸收塔结垢和堵塞问题。双碱法烟气脱硫工艺是为了克服传统石灰石-石膏法容易结垢和堵塞的缺点而发展起来的。pH是双碱法运行过程中一个重要的影响因素，有效的控制系统各个方面的pH，能减少整个系统的结垢和堵塞倾向。本文通过双碱法在北京某供暖中心的运用，根据塔进出口pH、浆池pH和再生池pH的变化规律，得出双碱法在工程运行过程中pH的最佳范围，并提出系统运行过程中防止系统结垢和堵塞的一些必要措施。1双碱法工艺流程对该供暖中心40t/h锅炉系统采用双碱法烟气脱硫系统。图1为双碱法脱硫工艺流程简图，该法用Na2CO3和Ca(OH)2作用，以Na2CO3为脱硫碱，以Ca(OH)2进行再生，。该脱硫系统采用三相流化床脱硫除尘一体化工艺，填料采用两层格栅空心填料球填充，脱硫塔顶部设有高效喷淋装置。脱硫液由脱硫塔的顶部进入脱硫塔，烟气由脱硫塔底部进入，在经过高效喷淋后在填料球的上下湍动下与烟气接触，处理后的烟气经引风机到达烟囱，排入大气。脱硫塔的出水由底部流出，与浆池中的浆液混和后到达再生（沉淀）池进行再生，再生液经澄清池后，一部分进入吸收塔进行烟气脱硫，另一部分循环进入浆池中与Ca(OH)2作用配成浆液，从而实现水的循环回用。-2-图1双碱法除尘脱硫系统工艺流程图1.脱硫塔；2.引风机；3.烟囱；4.浆池；5.纯碱料箱；6.再生沉淀池；7.澄清池；8.水泵2双碱法原理(1)吸收反应系统运行初期，吸收液中主要是Na2CO3。Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2随着系统的运行，塔出水经再生池再生后，吸收液中主要为Na2SO3，有时吸收液中还含有NaOH。Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3NaOH+SO2Na2SO3+H2O吸收反应中消耗了OH-生成了HSO3-，因此塔出口pH应降低。(2)再生反应2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2ONa2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O2NaOH+CaSO3·1/2H2ONa2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH再生过程中消耗HSO3-，生成OH-，因此经再生池后，再生液pH应升高。(3)氧化反应SO32-+O2SO42-CaSO3+O2CaSO4氧化反应主要是将SO32-和CaSO3氧化，而H++SO32-HSO3-，故系统pH的高低也决定着氧化反应发生的程度。对于脱硫效果来讲，塔进口pH越高，吸收液脱硫能力也就越强。但pH过高后，可能会增加系统中Ca2+的浓度，从而增加系统中CaSO4的过饱和度，引起系统的结垢和堵塞。为了防止系统的结垢和堵塞，下面对系统运行各个阶段的pH进行研究。3系统运行中pH变化规律研究-3-3.1浆池pH和再生池pH变化规律为了提高塔进口pH，也就是完全再生后的pH，就必须通过改变浆池中pH来实现，即通过投加Ca(OH)2的量来增加塔进口吸收液的脱硫能力。将循环水通入浆池中与Ca(OH)2反应配成浆液，然后将浆液通入再生池中进行再生。由于系统运行过程中，随着锅炉负荷的不同，产生的烟气量和烟气中SO2的含量也不同，故对塔进口吸收液采用低pH和高pH两种运行方式运行。55.566.577.581010.51111.512浆池pH值再生液pH值低pH值运行高pH值运行图2浆池pH与再生池pH变化规律由图2可知，随着浆池pH升高，无论是低pH运行还是高pH运行，再生液的pH都会升高。当低pH运行时，由于塔出口pH较低，且塔出口中大部分为HSO3-，HSO3-+OH-SO32-,快速消耗OH-，故在开始阶段上升幅度较大，在pH＝11.0左右时，再生液pH上升势头才趋于平缓，此时再生液的pH也接近于7。高pH运行时，塔出口pH较高，随着浆池pH升高，再生液pH继续升高，但上升的幅度整体趋于平缓。如果不断提高浆池的pH，即增加投入Ca(OH)2的量，可以增强脱硫液的脱硫效率，但一方面增加了系统的运行花费，另一方面投入Ca(OH)2的量增加，Ca2＋也随着增加，有可能引起系统结垢和堵塞。3.2再生池再生过程中各个阶段pH变化规律2345678910123456距离/x再生池pH值低pH值运行高pH值运行图3浆池pH＝11时再生池各阶段pH图3为浆池pH＝11通入再生池进行再生时，从再生池在澄清池，选取几个-4-不同位置的采样点pH的变化规律。当塔出口脱硫液进入再生池后，pH有一个突变，pH迅速升高，随后pH又不断降低，最后pH升高趋近某一个值，但最终塔进口的pH较塔出口均有一定的提高。理论上来讲，不管是低pH运行还是高pH运行时，再生池pH应该不会出现下降的趋势。考虑到在再生池中没有搅拌装置，可能是由于没有混和均匀，反应不完全所致，建议使用两个再生池交替进行工作，或者增加沉淀池的体积，延长再生时间，使再生液能够进行充分的再生，这样有助于增加整个系统的稳定性。3.3塔进口pH对硫酸钙过饱和度的影响浆池pH＝11左右时，无论是低pH运行还是高pH运行，再生液pH在6～7之间。图3为塔进口pH＝6～7时，对硫酸钙过饱和度的影响。11.11.21.31.466.26.46.66.87塔进口pH值硫酸钙的过饱和度浆池pH＝10－11浆池pH＝11＝12图4塔进口pH进口硫酸钙过饱和度的关系由图4可知，浆池pH＝11.0～12.0时，塔进口硫酸钙的过饱和度均高于浆池pH=10.0～11.0时。当再生液pH控制在6.8左右时，浆池pH控制在10.0～11.0时，可使进口的过饱和度从1.31降至1.02，过饱和度降低近22%，这就大大降低了塔内结垢的可能性。故浆池控制在11左右，塔进口pH＝6.8左右，有助于系统的连续稳定运行。3.4塔进口pH对出口污染物浓度和脱硫效率的影响由图5可知，随着塔进口pH的升高，出口污染物浓度都有不同程度的减少，塔进口pH在7.0左右时，出口污染浓度均能达到排放标准。塔进口pH＝6.6～7.0时，出口SO2浓度下降趋势较大，但pH＝7.0～7.4时，虽然SO2浓度也有一定浓度的减少，但下降趋势减缓。随着塔进口pH升高，脱硫效率也逐渐升高，pH为6.8时，脱硫效率已在80％以上。由于在提高pH时，需要向系统补充一定量的Na2CO3，以维持系统的稳定运行。为了有效控制系统补充Na2CO3的量，运行时控制pH为6.8～7.0左右最好。-5-02550751006.66.877.27.4塔进口pH值出口污染物浓度/mg/m3出口SO2浓度出口粉尘浓度图5塔进口pH与出口污染物浓度的关系607080901006.66.877.27.4塔进口pH值脱硫效率/%图6塔进口pH与脱硫效率的关系4结论及其建议(1)浆池pH为11左右，控制再生池pH为6.8～7.0时，既能提高吸收液的脱硫效率，又有助于减小塔进口硫酸钙的过饱和度，防止系统结垢和堵塞。(2)再生池中没有搅拌装置时，再生过程中pH变化不利于系统的稳定运行。建议采取必要的措施进行改进。(3)要维持系统的稳定运行，保持再生池pH在6.8～7.0左右，需向系统中投加一定量的Na2CO3作为补充。