双碱法脱硫系统吸收液pH值控制解析

　　双碱法烟气脱硫工艺是为了克服传统石灰石-石膏法容易结垢和堵塞的缺点而发展起来的。吸收液pH值是双碱法工艺在脱硫系统运行过程中一个重要的影响因素，准确有效地控制系统各个方面的pH值至关重要，能减少整个系统的结垢和堵塞问题，而且能大大降低整套系统的运行成本。

　　因工艺设计的不同，本次解析只完全适用于佛山市普蓝环境工程有限公司(以下简称普蓝环保)所有双碱法脱硫工程现场运行设备，供其它企业的环保设备运行作参考。

　　一、双碱法脱硫吸收液：

　　烟气经布袋除尘器除尘，再进入脱硫塔，并与吸收液接触，将吸收液雾化成直径0.1-1.0mm的液滴，形成良好的雾化吸收区。烟气与吸收液中的碱性脱硫剂在雾化区内充分接触反应，完成烟气的脱硫吸收和进一步除尘。经脱硫后的烟气向上由烟囱排放。

　　吸收塔采用外循环吸收方式。吸收了SO2的吸收液流入再生池，与新来的石灰水进行再生反应，反应后的浆液流入沉淀再生池沉淀，沉淀池中的沉淀物定期外排，脱水后成固废处理。沉淀池的上清液经溢流后进入循环池内，上液体由循环泵打入脱硫塔循环使用。

　　1、塔内脱硫反应

　　Na2CO3+ SO2→ Na2SO3+ CO2↑(1)

　　2NaOH + SO2→ Na2SO3+ H2O(2)

　　Na2SO3+ SO2+ H2O→ 2NaHSO3(3)

　　其中：

　　式(1)为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应;

　　式(2)为再生液pH值较高时(高于9时)，溶液吸收SO2的主反应;

　　式(3)为溶液pH值较低(5~9)时的主反应。

　　2、再生过程：

　　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、氧化过程(副反应)

　　再生后所得的NaOH液送回吸收系统使用。所得半水亚硫酸钙可经氧化生成石膏(CaSO4·2H2O)。

　　此外，在运行过程中，由于烟气中还有部分的氧气，所以还有副反应-氧化反应发生：

　　CaSO3+1/2O2→CaSO4(6)

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

　　如式(3)，当系统吸收液以低pH运行时，塔出口中大部分为HSO3-，HSO3-+OH-→SO32-，快速消耗OH-，再生液pH值上升，直到pH=11.0左右时，再生液pH上升势头趋于平缓，此时再生液的pH也接近于7。而系统吸收液以高pH运行时，发生式(2)反应，塔出口pH较高，随着再生池pH升高，再生液pH继续升高，但上升的幅度整体趋于平缓。如果不断提高再生池的pH，即增加投入CaO的量，可以增强吸收塔的脱硫效率，但一方面增加了系统的运行花费，另一方面投入CaO的量增加，Ca2+也随着增加，有可能引起系统结垢和堵塞，故此再生池pH控制在9.0～10.0最佳。

　　二、塔内吸收液覆盖率

　　普蓝环保设计脱硫塔内浆液喷淋层采用两用一备设置共三层，喷嘴布置按照每层喷淋对塔截面覆盖率达到≥200%，正常运行时，吸收液对烟气的覆盖率达到≥400%，烟气在塔内的逃逸率几乎为零，这也为进一步除尘提供了先决条件，达到了脱硫的同时又除微尘(颗粒物)的双重目的。

　　普蓝环保采用内置喷淋层设计每层喷淋的截面覆盖率已经达到200%，正常运行时有两层喷淋层同时运行，整体脱硫塔覆盖率达到400%以上，从而使吸收液与窑炉烟气充分混合，大大增强了吸收液对烟气的冲洗效果。为了方便客户减少停塔维修次数，减少对生产的影响，普蓝环保在设计时按照两用一备共三层喷淋层的优化设计方案。传统的外置环管因围绕塔壁布置，在内部截面喷嘴布置时容易产生未覆盖区域，导致烟气达不到冲洗的目的，产生更多的烟气逃逸现象，使之脱硫效率大大降低。所以在喷淋覆盖率上普蓝环保设计的内置喷淋层远远超过了传统的外置环管喷淋层设计。

　　三、吸收液pH值的控制

　　在脱硫塔覆盖率好的情况下，能很好地控制整个系统pH值也至关重要。目前来看，很多企业在脱硫系统运行方面缺乏相应的操作技能和相关知识，不能准确地控制吸收液pH值，从而导致设备损害或脱硫系统使用效果差，结果就是烟气污染物各项指标均未能达标排放。

　　1、随着塔进口吸收液(循环清水池)pH升高，脱硫效率会逐渐升高，但由于在提高pH时，需要向系统补充一定量的氢氧化钠溶液，以维持系统的稳定运行。为了有效控制系统补充NaOH的量，运行时塔进口吸收液(循环清水池)pH控制为7.5～8.0左右最好。

　　2、当塔进口吸收液(循环清水池)pH控制在7.5～8.0时，再生池pH控制在9.0～10.0时，可使塔进口的硫酸钙过饱和度降低到最接近1，大大降低了塔内结垢的可能性。

　　3、氢氧化钠溶液溶解度与温度关系。氢氧化钠溶液的溶解度随溶液温度的升高而升高。通常系统在正常运行情况下，清水池温度为20-40℃，吸收塔内反应温度为60-80℃。氢氧化钠溶液在常温下的溶解度为53%，当溶液PH值在10以上时，氢氧化钠浓度过高。容易在20-40℃时氢氧化钠溶解度明显降低，很容易出现结晶析出。一方面造成了药剂的浪费，另一方面也很容易对管道及设备造成堵塞和腐蚀。所以按照普蓝环保脱硫系统设计在循环水池溶液中pH值最佳范围为7.5-8，在喷淋层达到400%的覆盖率时，系统的脱硫效率将达到最佳效果。