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值是一個關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向液膜主體擴散的速率越快,傳質系數(shù)就越大,促進SO2的吸收,但是不利于石灰石的溶解,容易造成設備系統(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,SO2酸性氣體就很難被吸收,造成脫硫率下降。當pH值小于4時,系統(tǒng)對SO2吸收幾乎無法進行,并且此時吸收劑漿液液酸性增強,對設備腐蝕嚴重。
合適的pH值可讓整個脫硫系統(tǒng)中的脫硫劑結晶成型,通過真空皮帶機和壓濾機等的處理,形成塊狀石膏,便于回收利用。為了兼顧二者,對于強制氧化的吸收塔,根據(jù)工程經驗,一般將pH值控制在5.0~6.0范圍內。
2 pH計在工程運用中的布置與分析
現(xiàn)濕法脫硫中常用的pH計探頭都是復合型傳感器,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+濃度轉換成mV電壓信號,將信號放大并經對數(shù)轉換為pH值。
在FGD漿液系統(tǒng)中,每個pH測點至少裝有2套pH計。正常運行時,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,結合工程中的布置和應用情況,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裝有pH電極的測量箱或罐中,箱內漿液保持連續(xù)流動,測試過的漿液進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計進行現(xiàn)場校準。但當容器內為正壓時,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測量支管內,儀表上下游裝有隔離閥,儀表下游還裝有定期自動沖洗水閥,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。同時應保證旁路管中充滿液體,不能選擇有測量滯后的點做安裝測量點。不足之處是取樣管易堵塞,測量管道系統(tǒng)較復雜。
2.3 插入式布置
插入式傳感器由流經式傳感器變化而來,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。在安裝時應注意,不要在測量電極處存在氣泡以免影響測量的真實性。安裝在水平管道上時要向管道側面偏離正垂直方向15~20°。實際運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,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)點和缺點。浸入式傳感器易于維護,但當容器內為正壓時容易引起泄露。流通式傳感器的測量支管容易堵塞,管道系統(tǒng)較復雜,而插入式傳感器管路雖簡單,但磨損較嚴重。
3 在脫硫漿液系統(tǒng)中的優(yōu)化布置
工程實際運用中,pH計大多數(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,三通管頂部設有頂蓋,pH計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有閥門。在直管段1管路中,設有用于接沖洗管的沖洗接口。
正常運行時,在吸收塔漿液重力的作用下,新的漿液經直管段1進入三通管內,漿液在此進行分離,漿液中的石膏像晶體向下沉淀后經直管段1流入吸收塔內,分離出部分石膏的溶液經直管段2返回吸收塔,如此形成漿液的自然循環(huán),pH計探頭不斷地采集塔內的液體并同步更新所顯示漿液pH值的大小。當pH計需要沖洗時,沖洗水經沖洗接口沖洗積存在pH計探頭上的石膏晶體,避免受到磨損和污染。
此布置方式,實現(xiàn)了既可將電極在線沖洗干凈,又保證了pH測量值的實時性,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計整個測量的過程中,依靠塔內漿液的自重,形成漿液的自然循環(huán),無需任何附加的動力設備,就能獲取漿液的pH值。所以此種布置方式簡單、可靠、易維護,且能保證漿液pH值的實時性
