pH計(jì)在濕法煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

1 pH值測量的重要性
      pH值是溶液中氫離子濃度取對數(shù)的負(fù)值（pH=-lg[H+]）,它表示溶液的酸堿度。FGD （Flue GasDesu l furization）吸收塔中漿液pH值是一個(gè)關(guān)鍵的檢測和控制參數(shù),影響吸收塔中吸收劑的供給量和脫硫效率。pH值越高,SO2向液膜主體擴(kuò)散的速率越快,傳質(zhì)系數(shù)就越大,促進(jìn)SO2的吸收,但是不利于石灰石的溶解,容易造成設(shè)備系統(tǒng)沉淀,堵塞系統(tǒng);pH值越小,有利于石灰石的溶解但因酸性越強(qiáng),SO2酸性氣體就很難被吸收,造成脫硫率下降。當(dāng)pH值小于4時(shí),系統(tǒng)對SO2吸收幾乎無法進(jìn)行,并且此時(shí)吸收劑漿液液酸性增強(qiáng),對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。
      合適的pH值可讓整個(gè)脫硫系統(tǒng)中的脫硫劑結(jié)晶成型,通過真空皮帶機(jī)和壓濾機(jī)等的處理,形成塊狀石膏,便于回收利用。為了兼顧二者,對于強(qiáng)制氧化的吸收塔,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),一般將pH值控制在5.0~6.0范圍內(nèi)。
2 pH計(jì)在工程運(yùn)用中的布置與分析
      現(xiàn)濕法脫硫中常用的pH計(jì)探頭都是復(fù)合型傳感器,即傳感器中帶測量電極、參比電極、測溫元件。測量中,電極浸入待測液體中,將溶液中的H+濃度轉(zhuǎn)換成mV電壓信號,將信號放大并經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換為pH值。
      在FGD漿液系統(tǒng)中,每個(gè)pH測點(diǎn)至少裝有2套pH計(jì)。正常運(yùn)行時(shí),一般取它們測量值的平均值,并參與吸收塔石灰石漿液加料的閉環(huán)控制。pH傳感器有三種常規(guī)布置方式:浸入式、流通式和插入式。就其布置特點(diǎn),結(jié)合工程中的布置和應(yīng)用情況,分別加以分析如下。
2.1 浸入式布置
      在吸收塔排漿泵出口分支管采集pH測量漿液,將測量漿液引入一個(gè)裝有pH電極的測量箱或罐中,箱內(nèi)漿液保持連續(xù)流動(dòng),測試過的漿液進(jìn)入廢漿池或返回至測量箱,在測量箱上垂直或傾斜安裝pH計(jì)探頭,與被測液體接觸。
      該方式易于放入和取出電極,可降低石膏漿液對測量電極的沖刷,也方便用便攜式pH計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。但當(dāng)容器內(nèi)為正壓時(shí),可能出現(xiàn)密封不好而造成漿液滲漏情況。不同廠家不同的功能配置,其價(jià)格有所差別,所以由于該方式成本普遍過高,通常較少被環(huán)保工程承包商選用。
2.2 流通式布置
      流通式傳感器一般安裝在工藝介質(zhì)測量支管內(nèi),儀表上下游裝有隔離閥,儀表下游還裝有定期自動(dòng)沖洗水閥,如圖1所示。

      該方式pH電極基本上受沖刷磨損較小,也能將在線電極沖洗干凈,但沖洗水壓力不可過大,否則易擊碎pH電極。同時(shí)應(yīng)保證旁路管中充滿液體,不能選擇有測量滯后的點(diǎn)做安裝測量點(diǎn)。不足之處是取樣管易堵塞,測量管道系統(tǒng)較復(fù)雜。
2.3 插入式布置
      插入式傳感器由流經(jīng)式傳感器變化而來,但不需要測量支管,它直接通過密封材料和一個(gè)隔離閥門插入到流體中,如圖2所示。

      插入式傳感器可斜插于豎直管或立式插于水平管上。在安裝時(shí)應(yīng)注意,不要在測量電極處存在氣泡以免影響測量的真實(shí)性。安裝在水平管道上時(shí)要向管道側(cè)面偏離正垂直方向15~20°。實(shí)際運(yùn)行表明插入的探頭不宜置于管中心高流速處,因流體沖蝕易磨損探頭和數(shù)值漂移,探頭應(yīng)置于流體邊緣又始終能接觸到流體。該方式pH電極直接插入主管路內(nèi),電極易磨損而影響其使用壽命。
      以上三種布置方式中,任何一種傳感器的布置都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。浸入式傳感器易于維護(hù),但當(dāng)容器內(nèi)為正壓時(shí)容易引起泄露。流通式傳感器的測量支管容易堵塞,管道系統(tǒng)較復(fù)雜,而插入式傳感器管路雖簡單,但磨損較嚴(yán)重。
3 在脫硫漿液系統(tǒng)中的優(yōu)化布置
      工程實(shí)際運(yùn)用中,pH計(jì)大多數(shù)安裝在循環(huán)漿液管路或石膏漿液排出管路中。為克服其上述三種常規(guī)布置方案存在的不足,可考慮直接把pH計(jì)安裝于吸收塔塔壁的測量管路中,如圖 3所示。

      在吸收塔塔壁的下部引出直管段1,傾斜向上與塔豎直中心線成15°安裝,在塔壁上部引出另一直管段2,傾斜向下與水平線成15°安裝,在兩直管相交處形成三通,三通管頂部設(shè)有頂蓋,pH計(jì)探頭自頂蓋向下插入三通管中。在上下塔壁直管接口和三通處之間均設(shè)有閥門。在直管段1管路中,設(shè)有用于接沖洗管的沖洗接口。
      正常運(yùn)行時(shí),在吸收塔漿液重力的作用下,新的漿液經(jīng)直管段1進(jìn)入三通管內(nèi),漿液在此進(jìn)行分離,漿液中的石膏像晶體向下沉淀后經(jīng)直管段1流入吸收塔內(nèi),分離出部分石膏的溶液經(jīng)直管段2返回吸收塔,如此形成漿液的自然循環(huán),pH計(jì)探頭不斷地采集塔內(nèi)的液體并同步更新所顯示漿液pH值的大小。當(dāng)pH計(jì)需要沖洗時(shí),沖洗水經(jīng)沖洗接口沖洗積存在pH計(jì)探頭上的石膏晶體,避免受到磨損和污染。
      此布置方式,實(shí)現(xiàn)了既可將電極在線沖洗干凈,又保證了pH測量值的實(shí)時(shí)性,減緩漿液對 pH電極的磨損,從而延長電極的使用壽命,且在pH計(jì)整個(gè)測量的過程中,依靠塔內(nèi)漿液的自重,形成漿液的自然循環(huán),無需任何附加的動(dòng)力設(shè)備,就能獲取漿液的pH值。所以此種布置方式簡單、可靠、易維護(hù),且能保證漿液pH值的實(shí)時(shí)性