湿法脱硫pH计安装方式的优化改进

1、Vol. 33No. 4Heilongjiang Electric Power Aug. 2011收稿日期 :2011-01-24作者简介 :聂鹏飞 (1983- , 男 , 2005年毕业于华北电力大学机械工程及自动化专业 , 主要从事火电厂脱硫技术监督与设备点检工作 , 助理工程师 。湿法脱硫 pH 计安装方式的优化改进聂鹏飞 1, 王学斌 1, 边东升 1, 王敬文2(1. 河北大唐国际王滩发电有限责任公司 , 河北 唐山 063611; 2. 冀东电力检修公司 , 河北 唐山 063028摘要 :阐述了火电厂石灰石 -石膏湿法脱硫系统中 pH 计测量的重要性 , 从石灰石 -石膏湿法烟

2、气脱硫过程中的化学反应工艺分析了 pH 计测量对脱硫效果的影响 , 改进了 pH 计的安装测量方式 , 解决了湿法脱硫 pH 计存在的磨 损 、冲刷等普遍问题 。 关键词 :湿法脱硫 ; pH 计 ; 测量 ; 磨损 ; 改进 中图分类号 :TK223. 28文献标识码 :B文章编号 :1002-1663(2011 04-0316-02Optimization of pH meter installation for wet desulphurizationNIE Pengfei 1, WANG Xuebin 1, BIAN Dongsheng 1, WANG Jingwen 2(1. Heb

3、ei Datang International Wangtan Power Generation Company Limited , Tangshan 063611; 2. Tangshan Jidong Power Maintenance Limited Company , Tangshan 063028, China Abstract :This paper expounds the significance of pH meter measurement in limestone -gypsum wet desulphuriza-tion for thermal power plant

4、, analyzes the influence of pH meter measurement on desulphurization through the chemical reaction technology of the limestone -gypsum flue gas desulphurization , improves the measurement of pH meter installation and solves the common problems of , such as abrasion , erosion and so on , wet desulphu

5、rization. Key words :wet desulphurization ; pH meter ; measurement ; abrasion ; improvement0引言在湿法脱硫中 ,pH 计作为工艺控制流程重要 的测量工具 ,被应用于吸收塔石膏浆液酸碱度测量 上 。 通过 pH 计可以实时监测脱硫系统是否有足量或过量的石灰石浆液与烟气充分反应 , 合适的 pH 值可以使石灰石浆液与烟气发生充分的化学反应 , 让脱硫系统中的石膏浆液顺利结晶成型 ; 其测量的 准确性直接影响整个脱硫系统安全 、 经济运行 。 由 于脱硫系统石灰石 、 石膏浆液不但含有氯离子 , 颗 粒度较大

6、 ,而且极易结垢 , 对 pH 电极冲刷 、 磨损很 严重 。 部分脱硫项目投运后 ,pH 计在测量方面出 现 pH 测量值漂移大 、 测量不准确 、 电极冲洗不干 净 、电极易损坏的通病 , 使之成为脱硫系统分析测 量中的难点 。 王滩发电公司湿法脱硫系统投产 4a 以来 , 通过对 pH 计安装方式的逐步改进 , 解决了 pH 计磨损 、 结垢 、 在线冲洗问题 , 实现了 pH 计稳定测量 , 延长了 pH 计电极的使用寿命 。1pH 计测量在脱硫系统中的重要性通常 , 湿法脱硫吸收塔系统中设置 2台 pH 计 ,正常运行时一般取 2台 pH 计测量值的平均值 , 并 用于吸收塔石灰石浆

7、液投加的闭环自动控制 。 一般把吸收塔 pH 值设在 5. 06. 0,系统自动比较测 量值与设定值的大小 。 若测量 pH 值小于设定 pH值 , 则需加大进入吸收塔石灰石浆液流量 , 即增加 石灰石浆液进入吸收塔调节阀的开度 , 投加石灰石 浆液 ; 反之 ,若测量 pH 值大于设定 pH 值 , 则需减小 进入吸收塔石灰石浆液流量 ,即减小石灰石浆液进 吸收塔调节阀的开度 , 适当减少石灰石浆液 。在吸收塔内 , 吸收浆液与烟气产生高效充分的 气液接触 , 烟气中的二氧化硫与浆液中的石灰石 浆液发生一系列化学反应 。 将二氧化硫从烟气中 去除 , 反应产物被进入的空气氧化 , 最终产物为

8、石613第 33卷 第 4期 黑龙江电力 2011年 8月膏 。 该工艺化学反应为吸收 :SO 2(气 SO 2(液 +H 2O H +HSO -3 2H +SO 2-3;溶解 :CaCO 3(固 +H + Ca 2+HCO -3;中和 :HCO -3+H + CO 2(气 +H 2O ;氧化 :HSO -3+1/2O2 SO 2-3+H +, SO 2-3+1/2O2 SO 2-4;结晶 :Ca 2+SO 2-3+1/2H2O CaSO 3·1/2H2O (固 ;Ca 2+SO 2-4 +2H2O CaSO 4·2H2O (固 。从化学反应方程来看 , 较高的 pH 值意

9、味着浆 液中石灰石的浓度很高 , 有利于 SO 2的吸收 。 为了 保证较高的 SO 2吸收速率 , 吸收塔中的 pH 值通过 不断加入石灰石进行补充控制 。 并非 pH 值越高越 好 , 高 pH 值的浆液有利于 SO 2的吸收 , 而低的 pH 值则有助于 Ca 的析出 , 二者相互对立 。 在一定范 围内 , 随着吸收塔浆液 pH 值的升高 , 脱硫效率呈上 升趋势 , 高 pH 值意味着浆液中有较多的 CaCO 3存 在 , 对脱硫当然有益 。 但 pH >5. 8后 , 脱硫效率不 会继续升高 , 反而降低 , 原因是随着 H +浓度的降 低 , Ca 的析出越来越困难 ; 当

10、 pH =5. 9时 , 浆液中 的 CaCO 3含量达到 3%, 而 CaSO 4·2H 2O 的含量也 低于 90%, 显然此时 SO 2与吸收浆液的反应不彻 底 , 既浪费了石灰石 , 又降低了石膏的质量 ; pH 值 再下降时 , CaSO 4·2H 2O 的含量又回升 , CaCO 3则 降低 。 因此 , 浆液 pH 值既不能太高又不能太低 , 一般情况下 , 控制吸收塔浆液 pH 值为 5. 45. 5, 能 使脱硫反应的钙硫比保持在 1. 03左右 , 获得较为 理想的脱硫效率 。由此可见 , 可靠稳定的 pH 计测量对脱硫系统不 仅有保证脱硫效率有重要的意

11、义 , 而且可以促使脱硫 系统经济运行 , 保证石膏浆液及副产品石膏品质 。 2石膏排出泵出口管道安装 pH 计测 量取样系统王滩电厂在石膏排出泵出口管道上设置测量 管道回流吸收塔 , pH 电极则直接插在测量管道内 , 同时安装有电动切换阀 、 气动冲洗水阀 , 便于在线 自动冲洗 。 这种安装方式的优点是测量实时 、 准确 性较高 、 在线自动冲洗方便 , 缺点是石膏排出泵需 要长期运行才能取样 , 从节能的角度来说不可取 , 而且浆液流速较快 , 对测量管道 、 pH 计电极冲刷严 重 , 电极寿命较短 , 会产生昂贵的备件费用 。 由于 石膏排出泵出口管道安装 pH 计测量取样系统的方

12、 式成本普遍过高 , 而且缺陷频繁发生 , 因此运行几 个月后便不被采用 。3改进型 pH 计测量取样系统为了解决测量中 pH 电极易结垢 、 易磨损的通 病 , 在仪表厂家提供的 pH 计基础上 , 通过增加一些 附属设备 , 对 pH 计的安装及测量在一定程度上进 行改进 。31改进方式一该方式的 pH 电极采用直接插入式 , 即把 pH 计 斜插入吸收塔浆液池内 , 同时配有专门针对电极的 冲洗管路 , 实现了既可将电极在线冲洗干净 , 又保 证了 pH 测量值的实时性 。 pH 计电极基本没有出 现磨损 、 冲刷的问题 , 延长了 pH 计使用寿命 。 不足 之处是浆液流动较慢 , p

13、H 计测量的精确性 、 及时性 不佳 , 有滞后现象 。 电极需要频繁通过 pH 计自身 所带隔离阀门抽出和插入 , 对阀门的密封性要求很 高 , 可能出现的密封不好而造成浆液渗漏情况 。 与 其它方式比较 , 维护工作量较大 , 准确性不高 。 32改进方式二王滩电厂湿法脱硫 pH 计测量取样系统如图 1所示 。 从图 1可以看出 , 通过在吸收塔中下部预留 的测点引流 , 让浆液直接排至就近地沟 , 进而排到 脱硫系统排放坑中进行回收再利用 , 可在接口处设 置运行人员取样点 , 方便手工测量校对 。 吸收塔运 行液位一般在 10m 左右 , pH 计取样测点位置在 5 m 左右 , 这样

14、 pH 计取样测点处至少可以保持 5m 水柱压力 , 吸收塔内石膏浆液可以通过测量管路源 源不断通过电极 , 保证测量的准确性 , 石膏浆液流 速较慢对电极没有损伤 , 不必附加在石膏排出泵等 其它设备和管道上 , 起到了节能作用 。图 1王滩电厂湿法脱硫 pH 计测量取样系统由于该方法容易造成渗漏点 , 需要将管道走向 保持适当的仰角 , 这样浆液自然会上升经过 pH 电 极 , 以便浆液能够完全浸没电极探头 , 并可手动调 节至地沟浆液管阀门开度大小 , 控制其至地沟流 量 。 将 2个 pH 电极直接插在浆液测量管路上 , 在 测量管路的进出口设置 2个阀门 , 并设置冲洗水管 (下转第

15、 320页 713Vol. 33No. 4Heilongjiang Electric PowerAug. 2011表 1铜接地与钢接地的经济比较项目铜接地 钢接地 态投资 /万元123. 8472. 53建设期贷款利息 /万元 4. 672. 67施工期 /月1. 01. 5导通试验及接地网试验费用 /(万元 ·a -1 没有 4寿命期 /a5010内部收益率 /%88年费用 /万元9. 7111. 02注 :导通试验 1次 /a, 等年计算 ; 接地网测试 1次 /6a , 均摊到 每年 。由表 1可知 , 铜接地装置比钢接地装置年费用低 ; 钢接地装置设计寿命为 10a ,强腐蚀

16、地区实际 使用寿命往往达不到设计寿命 , 每 57a 就要更换 , 在变电站寿命期内需要反复改造 , 多次投资 , 若 折算到 50a 的寿命 ,则需要 810次的投入 , 累积 投资远远超过铜接地装置 。 同时 , 接地网改造施工 难度较大 ,常在变电站不停电的情况下进行 , 并且 扁钢接地网电焊接头的抗腐蚀性和通流能力远不 如铜接地网放热接头 。 虽然初期铜接地网投资较 高 , 达到 123. 84万元 , 但铜接地网寿命较长 , 在变电站寿命期内不需要改造 ,年费用较低 , 而且热稳定 性能好 , 耐腐蚀能力强 , 投运后检修维护工作量少 。 从长远利益考虑 , 铜质接地网是经济安全的

17、。4结论a. 铜接地网比钢接地网具有导电性能佳 、 热稳定性好 、耐腐蚀性强 、 施工周期短 、 寿命长和日常维 护工作量少等优点 。b. 铜接地网材料尺寸较小 , 可采用放熔焊接工 艺 , 焊接质量高 , 无腐蚀 , 连接牢固 。 对重要设备可 以采用单接地引下线 。c. 铜接地网有明显的经济效益 , 在腐蚀严重地 区值得推广应用 。参考文献 :1廖怀东 , 李建平 , 关健 . 变电站接地网腐蚀机理及材料选择J . 电力建设 , 2005(8 :35-37.2陆培钧 , 黄松波 , 豆朋 , 等 . 佛山地区变电站接地网腐蚀状况分析 J . 高电压技术 , 2008, 34(9 :5-10

18、. 3耿进峰 , 时洪飞 . 变电站接地网腐蚀与防护技术进展 J . 腐蚀与防护 ,2009, 30(8 :23-25. 4杨曼 . 变电站铜接地网与钢接地网的技术经济比较 J . 湖北电力 ,2006, 30(12 :23. 5豆朋 , 陆培钧 , 屈勇 , 等 . 利用 CDEGS 软件比较分析铜和钢接地网的性能 J . 高电压技术 , 2007, 33(12 :17-19. 6詹英华 . GIS 变电站接地装置设计问题探讨 J . 广东电力 ,2008, 21(7 :15-17.(责任编辑侯世春 (上接第 317页 及阀门 , 根据需要可向吸收塔 、 地坑双向冲洗 , 以期 达到离线冲洗的目的 。 需要冲洗时 ,运行维护人员 可先关闭其中 1个进出口