浅谈火电厂湿法脱硫工艺中pH计的应用与管理

浅谈火电厂湿法脱硫工艺中pH计的应用与管理

蒋秀清

（大唐珲春发电厂吉林珲春133303）

摘要：湿法脱硫工艺中pH值是影响脱硫效率的关键因素之一，高pH值的浆液环境有利于SO2的吸收，而低的pH值则有助于Ca2+的析出。单回路吸收塔中最佳pH值选择在5.6~5.8之间。如果pH值超过此值，吸收塔会有结垢问题出现；如果pH值低于此值，浆液的吸收能力将下降，最终影响到SO2的脱除率和副产品石膏质量。在如此接近的pH控制范围内要保证pH计准确测量、指示正确至关重要。本文以影响pH计正常稳定运行的因素从监测工况方面、电极性能、安装工艺等进行论述，提出技术措施。

关键词：湿法脱硫；pH计；技术措施

燃煤火电厂在将一次能源（煤炭）转换为二次能源（电力）的过程中，会产生废气、废水、灰渣及噪声等污染物，其废气中的SO2是大气的主要污染物之一，SO2的大量排放即严重污染环境又造成硫资源的巨大浪费。为进一步贯彻环境保护基本国策，实施可持续发展战略，国家采取燃用低硫煤、关停小火电机组和烟气脱硫等一系列措施大力推进火电厂烟气脱硫工程建设，节能减排工作成效显著。我国2005年4月1日正式实施的DL/T5196——2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》中建议200MW及以上燃煤发电机组采用石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺。

湿法烟气脱硫过程是气——液反应，脱硫效率高，在钙硫比等于1时，可达95%以上的脱硫效率。在反应中，吸收塔的浆液pH值是影响脱硫效率的关键因素之一，若pH计指示不准将是不能合理调整控制各参数保证脱硫设备环保经济运行的主要因素。

1概述

1.1石灰石——石膏湿法脱硫的反应原理

送入吸收塔的吸收剂——石灰石（石灰）浆液与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫（SO2）与吸收剂浆液中的碳酸钙（CaCO3）以及鼓入的空气中的氧气（O2）发生化学反应，生成二水硫酸钙（CaSO4•2H2O）即石膏；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排入大气。

1.2pH计的工作原理

pH计测量系统是由传感器与二次仪表及测量溶液所构成的，而传感器是由测量电极与参比电极组成的原电池，pH值与原电池电动势的数字关系用符号S表示，表达式为

当被测溶液中的氢离子活度发生变化时，由两电极组成的测量原电池电动势也会相应改变，将此电动势信号输入二次表进行放大及信号处理后，仪器即可显示出被测溶液的pH值了。

1.3pH值与脱硫效率的关系

高pH值的浆液环境有利于SO2的吸收，而低的pH值则有助于Ca2+的析出，两者互相对立。资料表明，当pH＞5.8后，脱硫率不会继续升高，反而降低，pH值又不能太低，太低会影响SO2的吸收。实践中，单回路吸收塔中最佳pH值应选择在5.6~5.8之间。如果pH值超过此值，吸收塔会有结垢问题出现；如果pH值低于此值，浆液的吸收能力将下降，最终影响到SO2的脱除率和副产品石膏质量。

1.4pH计的应用

石灰石浆液的加入量是根据吸收塔的pH值、烟气量和烟气中SO2含量来调节的。在石膏排出泵出口管线安装两个在线pH探头用来测量吸收塔浆液的pH值，将它与pH设定值进行比较，通过pH值控制器产生一修正系数，对所需的CaCO3流量进行修正。

2湿法脱硫系统中pH计应用中存在的问题

2.1价格昂贵，运行成本高

如某发电厂两台2×330MW机组配二套脱硫系统，脱硫吸收塔共安装四块进口HoneywellpH表配套安装四只进口Honeywell电极，因为进口pH表计相比国产表计电极质量要好，使用寿命要长，但是其价格也昂贵，每块表计逾一万三千元，而由于监测环境差、安装工艺低，表计失灵等造成电极更换频繁，仪表维护费用很高。经统计2011年全年四块表计共消耗电极十六只，每只电极购买价格为5111元，则此种表计不计其它全年产生维护费用共计81776元。

2.2pH计指示不准影响脱硫系统经济稳定环保运行

在运行中出现过的现象有连续补加石灰石浆液后，pH计指示无明显上升变化，投水冲洗后也无变化，使运行人员无法根据表计指示调整石灰石浆液量；安装在同一管线上的两块pH表计相距不到一米，有时却出现指示相差大于0.2个pH的偏差，致使运行人员无法判断正确的浆液pH值；pH表计指示持续渐增，增至指示为14.0，出现明显异常。

这些现象不但会影响脱硫运行石灰石浆液量调整、不能调整脱硫设备在经济指标下运行，又会影响到脱硫效率达不到90%以上，也会影响到副产品石膏的质量。

3影响脱硫pH表计准确测量的因素

3.1监测工况差

浆液密度大、流速快；浆液中的晶体粒度大、硬度大、造成电极敏感薄膜磨损，使电极老化快，寿命降低；浆液中含有杂质如木屑会卡在电极保护栅中，影响电极的正常测量；浆液温度较高通常在50℃左右，而一般电极的测量条件是5~50℃为正常适应范围，其工作温度达到上限，高温下使电极性能下降。

3.2电极本身的性能影响

电极球泡敏感膜很薄，易损坏和被污染。虽然用于脱硫系统的pH电极敏感膜在制造中增加了一定厚度，并装设了保护栅，但在高速流动的石灰石浆液中时间一长仍会磨损减薄，并且受到浆液中硫化物和氯化物的污染，导致电极中毒报废。

电极保质期规定为自出厂之日起为一年，使用期进口电极为八个月，即电极根本不能做到长期存放、使用，需定期更换。

3.3安装工艺不严谨

安装时未注意保护电极玻璃球泡；更换电极时连接套管未严密封好，运行后致使电气部分受潮，输入端阻抗降低。在测量池上装设的自动冲洗装置若调整不当，冲洗水量大又不能及时排走，造成积水也是电气部分进水的主要原因，电气部分进水受潮就会导致表计指示异常，此时需要拆下电极检查和更换新电极。

4技术措施

4.1改善监测工况

对运行人员进行有关pH表计知识培训，提高责任心，确保各项指标符合规程标准，选用优质的石灰石原料，要求石灰石中CaO含量大于51.5%，浆液中石灰石的质量分数为30%，石灰石的粒度宜控制在44um左右，石膏浆液密度宜控制在1110~1130Kg/m3,此外还要控制好石膏浆液排出泵出口压力在适当范围。

4.2保证电极的性能良好

尽可能采购出厂日期近的pH电极，并维护好使用中的电极，保证备用电极存放时间不超过保质期。

电极更换遵循先进先出的原则，定期对表计用pH=4.0、pH=6.86标准缓冲溶液进行两点定位校准，保证pＨ计指示准确。对污染的pH电极可用5~10%的HCl溶液浸泡5~20min,然后用蒸馏水冲洗干净，浸泡在pH=4.0的标准缓冲液中备用，注意电极在保存时一定要使电极头部浸泡在电极保护液中，不能干放保存导致电极性能下降；运行中运行人员定期对电极进行手动或自动冲洗，时间间隔不超过30分钟。

4.3改进安装工艺

电极每次更换、校验后回装都要符合安装工艺，不要因为安装质量影响电极使用寿命并带来表计测量不准的问题。

安装时特别注意避免电极头部与硬物碰撞产生破碎，各连接套管用生料带严密封好，避免进水受潮影响电气性能。

4.4其它几种常见原因与处理

4.4.1pH计电极污染、老化、损坏；处理方案是清洗、更换pH计电极。

4.4.2pH计供浆量不足；处理方案是检查pH计连接管线是否堵塞，检查隔离阀、石膏排出泵的状态。

4.4.3pH计供浆中混入工艺水；处理方案是检查pH计冲洗阀是否泄漏。

4.4.4pH计变送器零点漂移；处理方案是检查调校pH计。

4.4.5pH计控制模块故障；处理方案是检查pH计模块情况。

5结论

5.1pH值是湿法脱硫工艺中影响脱硫效率的关键因素之一，较为理想的pH值应控制在5.6~5.8之间。

5.2脱硫pH计监测工况差是导致电极消耗减损大的直接原因。

通过脱硫运行人员对各相关参数的控制调整，对pH计电极的监测工况加以改善。

5.3电极自身性能是影响其使用寿命的主要原因。

维护中要注意电极的保质期和使用期，电极保存情况良好，定期对表计进行校验、对电极进行清洗，减轻电极的污染，可延长电极的使用期，降低电极消耗提高经济性。

5.4电极的安装工艺不高是影响表计测量不准指示不正常的直接原因。

加强仪表维护人员的培训提高责任心，在安装时特别注意避免电极头部与硬物碰撞产生破碎，各连接套管用生料带严密封好，避免进水受潮影响电气性能，造成表计失灵。

参考文献

夏侯国伟，朱志平，辅控集控设备及运行。600MW火电机组系列培训教材第三分册，中国电力出版社，2009，第一版