雙堿法脫硫系統(tǒng)吸收液pH值控制解析

　　雙堿法煙氣脫硫工藝是為了克服傳統(tǒng)石灰石-石膏法容易結(jié)垢和堵塞的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。吸收液pH值是雙堿法工藝在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中一個重要的影響因素，準(zhǔn)確有效地控制系統(tǒng)各個方面的pH值至關(guān)重要，能減少整個系統(tǒng)的結(jié)垢和堵塞問題，而且能大大降低整套系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

　　因工藝設(shè)計(jì)的不同，本次解析只完全適用于佛山市普藍(lán)環(huán)境工程有限公司（以下簡稱普藍(lán)環(huán)保）所有雙堿法脫硫工程現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備，供其它企業(yè)的環(huán)保設(shè)備運(yùn)行作參考。

　　一、雙堿法脫硫吸收液：

　　煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵，再進(jìn)入脫硫塔，并與吸收液接觸，將吸收液霧化成直徑0.1-1.0mm的液滴，形成良好的霧化吸收區(qū)。煙氣與吸收液中的堿性脫硫劑在霧化區(qū)內(nèi)充分接觸反應(yīng)，完成煙氣的脫硫吸收和進(jìn)一步除塵。經(jīng)脫硫后的煙氣向上由煙囪排放。

　　吸收塔采用外循環(huán)吸收方式。吸收了SO2的吸收液流入再生池，與新來的石灰水進(jìn)行再生反應(yīng)，反應(yīng)后的漿液流入沉淀再生池沉淀，沉淀池中的沉淀物定期外排，脫水后成固廢處理。沉淀池的上清液經(jīng)溢流后進(jìn)入循環(huán)池內(nèi)，上液體由循環(huán)泵打入脫硫塔循環(huán)使用。

　　1、塔內(nèi)脫硫反應(yīng)

Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑（1）

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O（2）

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3（3）

其中：式（1）為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；式（2）為再生液pH值較高時（高于9時），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；

式（3）為溶液pH值較低（5~9）時的主反應(yīng)。

　　2、再生過程：

CaO+H2O→Ca（OH）2

Ca（OH）2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3（4）

Ca（OH）2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3˙1/2H2O+3/2H2O（5）

CaSO3+O2→CaSO4（沉淀）（6）

　　3、氧化過程（副反應(yīng)）再生后所得的NaOH液送回吸收系統(tǒng)使用。所得半水亞硫酸鈣可經(jīng)氧化生成石膏（CaSO4˙2H2O）。此外，在運(yùn)行過程中，由于煙氣中還有部分的氧氣，所以還有副反應(yīng)-氧化反應(yīng)發(fā)生：

CaSO3+1/2O2→CaSO4（6）

CaSO3˙1/2H2O+1/2O2→CaSO4（沉淀）+1/2H2O（7）

如式（3），當(dāng)系統(tǒng)吸收液以低pH運(yùn)行時，塔出口中大部分為HSO3-，HSO3-+OH-→SO32-，快速消耗OH-，再生液pH值上升，直到pH＝11.0左右時，再生液pH上升勢頭趨于平緩，此時再生液的pH也接近于7。而系統(tǒng)吸收液以高pH運(yùn)行時，發(fā)生式（2）反應(yīng)，塔出口pH較高，隨著再生池pH升高，再生液pH繼續(xù)升高，但上升的幅度整體趨于平緩。如果不斷提高再生池的pH，即增加投入CaO的量，可以增強(qiáng)吸收塔的脫硫效率，但一方面增加了系統(tǒng)的運(yùn)行花費(fèi)，另一方面投入CaO的量增加，Ca2＋也隨著增加，有可能引起系統(tǒng)結(jié)垢和堵塞，故此再生池pH控制在9.0～10.0最佳。

　　二、塔內(nèi)吸收液覆蓋率

　　普藍(lán)環(huán)保設(shè)計(jì)脫硫塔內(nèi)漿液噴淋層采用兩用一備設(shè)置共三層，噴嘴布置按照每層噴淋對塔截面覆蓋率達(dá)到≥200%，正常運(yùn)行時，吸收液對煙氣的覆蓋率達(dá)到≥400%，煙氣在塔內(nèi)的逃逸率幾乎為零，這也為進(jìn)一步除塵提供了先決條件，達(dá)到了脫硫的同時又除微塵（顆粒物）的雙重目的。

　　普藍(lán)環(huán)保采用內(nèi)置噴淋層設(shè)計(jì)每層噴淋的截面覆蓋率已經(jīng)達(dá)到200%，正常運(yùn)行時有兩層噴淋層同時運(yùn)行，整體脫硫塔覆蓋率達(dá)到400%以上，從而使吸收液與窯爐煙氣充分混合，大大增強(qiáng)了吸收液對煙氣的沖洗效果。為了方便客戶減少停塔維修次數(shù)，減少對生產(chǎn)的影響，普藍(lán)環(huán)保在設(shè)計(jì)時按照兩用一備共三層噴淋層的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的外置環(huán)管因圍繞塔壁布置，在內(nèi)部截面噴嘴布置時容易產(chǎn)生未覆蓋區(qū)域，導(dǎo)致煙氣達(dá)不到?jīng)_洗的目的，產(chǎn)生更多的煙氣逃逸現(xiàn)象，使之脫硫效率大大降低。所以在噴淋覆蓋率上普藍(lán)環(huán)保設(shè)計(jì)的內(nèi)置噴淋層遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的外置環(huán)管噴淋層設(shè)計(jì)。

　　三、吸收液pH值的控制

　　在脫硫塔覆蓋率好的情況下，能很好地控制整個系統(tǒng)pH值也至關(guān)重要。目前來看，很多企業(yè)在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方面缺乏相應(yīng)的操作技能和相關(guān)知識，不能準(zhǔn)確地控制吸收液pH值，從而導(dǎo)致設(shè)備損害或脫硫系統(tǒng)使用效果差，結(jié)果就是煙氣污染物各項(xiàng)指標(biāo)均未能達(dá)標(biāo)排放。

　　1、隨著塔進(jìn)口吸收液（循環(huán)清水池）pH升高，脫硫效率會逐漸升高，但由于在提高pH時，需要向系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的氫氧化鈉溶液，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了有效控制系統(tǒng)補(bǔ)充NaOH的量，運(yùn)行時塔進(jìn)口吸收液（循環(huán)清水池）pH控制為7.5～8.0左右最好。

　　2、當(dāng)塔進(jìn)口吸收液（循環(huán)清水池）pH控制在7.5～8.0時，再生池pH控制在9.0～10.0時，可使塔進(jìn)口的硫酸鈣過飽和度降低到最接近1，大大降低了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性。

　　3、氫氧化鈉溶液溶解度與溫度關(guān)系。氫氧化鈉溶液的溶解度隨溶液溫度的升高而升高。通常系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，清水池溫度為20-40℃，吸收塔內(nèi)反應(yīng)溫度為60-80℃。氫氧化鈉溶液在常溫下的溶解度為53%，當(dāng)溶液PH值在10以上時，氫氧化鈉濃度過高。容易在20-40℃時氫氧化鈉溶解度明顯降低，很容易出現(xiàn)結(jié)晶析出。一方面造成了藥劑的浪費(fèi)，另一方面也很容易對管道及設(shè)備造成堵塞和腐蝕。所以按照普藍(lán)環(huán)保脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)在循環(huán)水池溶液中pH值最佳范圍為7.5-8，在噴淋層達(dá)到400%的覆蓋率時，系統(tǒng)的脫硫效率將達(dá)到最佳效果。