1、Vol. 33No. 4Heilongjiang Electric Power Aug. 2011收稿日期 :2011-01-24作者簡介 :聶鵬飛 (1983- , 男 , 2005年畢業于華北電力大學機械工程及自動化專業 , 主要從事火電廠脫硫技術監督與設備點檢工作 , 助理工程師 。濕法脫硫 pH 計安裝方式的優化改進聶鵬飛 1, 王學斌 1, 邊東升 1, 王敬文2(1. 河北大唐國際王灘發電有限責任公司 , 河北 唐山 063611; 2. 冀東電力檢修公司 , 河北 唐山 063028摘要 :闡述了火電廠石灰石 -石膏濕法脫硫系統中 pH 計測量的重要性 , 從石灰石 -石膏濕法煙

2、氣脫硫過程中的化學反應工藝分析了 pH 計測量對脫硫效果的影響 , 改進了 pH 計的安裝測量方式 , 解決了濕法脫硫 pH 計存在的磨 損 、沖刷等普遍問題 。 關鍵詞 :濕法脫硫 ; pH 計 ; 測量 ; 磨損 ; 改進 中圖分類號 :TK223. 28文獻標識碼 :B文章編號 :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引言在濕法脫硫中 ,pH 計作為工藝控制流程重要 的測量工具 ,被應用于吸收塔石膏漿液酸堿度測量 上 。 通過 pH 計可以實時監測脫硫系統是否有足量或過量的石灰石漿液與煙氣充分反應 , 合適的 pH 值可以使石灰石漿液與煙氣發生充分的化學反應 , 讓脫硫系統中的石膏漿液順利結晶成型 ; 其測量的 準確性直接影響整個脫硫系統安全 、 經濟運行 。 由 于脫硫系統石灰石 、 石膏漿液不但含有氯離子 , 顆 粒度較大

6、 ,而且極易結垢 , 對 pH 電極沖刷 、 磨損很 嚴重 。 部分脫硫項目投運后 ,pH 計在測量方面出 現 pH 測量值漂移大 、 測量不準確 、 電極沖洗不干 凈 、電極易損壞的通病 , 使之成為脫硫系統分析測 量中的難點 。 王灘發電公司濕法脫硫系統投產 4a 以來 , 通過對 pH 計安裝方式的逐步改進 , 解決了 pH 計磨損 、 結垢 、 在線沖洗問題 , 實現了 pH 計穩定測量 , 延長了 pH 計電極的使用壽命 。1pH 計測量在脫硫系統中的重要性通常 , 濕法脫硫吸收塔系統中設置 2臺 pH 計 ,正常運行時一般取 2臺 pH 計測量值的平均值 , 并 用于吸收塔石灰石漿

7、液投加的閉環自動控制 。 一般把吸收塔 pH 值設在 5. 06. 0,系統自動比較測 量值與設定值的大小 。 若測量 pH 值小于設定 pH值 , 則需加大進入吸收塔石灰石漿液流量 , 即增加 石灰石漿液進入吸收塔調節閥的開度 , 投加石灰石 漿液 ; 反之 ,若測量 pH 值大于設定 pH 值 , 則需減小 進入吸收塔石灰石漿液流量 ,即減小石灰石漿液進 吸收塔調節閥的開度 , 適當減少石灰石漿液 。在吸收塔內 , 吸收漿液與煙氣產生高效充分的 氣液接觸 , 煙氣中的二氧化硫與漿液中的石灰石 漿液發生一系列化學反應 。 將二氧化硫從煙氣中 去除 , 反應產物被進入的空氣氧化 , 最終產物為

8、石613第 33卷 第 4期 黑龍江電力 2011年 8月膏 。 該工藝化學反應為吸收 :SO 2(氣 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(氣 +H 2O ;氧化 :HSO -3+1/2O2 SO 2-3+H +, SO 2-3+1/2O2 SO 2-4;結晶 :Ca 2+SO 2-3+1/2H2O CaSO 3·1/2H2O (固 ;Ca 2+SO 2-4 +2H2O CaSO 4·2H2O (固 。從化學反應方程來看 , 較高的 pH 值意

9、味著漿 液中石灰石的濃度很高 , 有利于 SO 2的吸收 。 為了 保證較高的 SO 2吸收速率 , 吸收塔中的 pH 值通過 不斷加入石灰石進行補充控制 。 并非 pH 值越高越 好 , 高 pH 值的漿液有利于 SO 2的吸收 , 而低的 pH 值則有助于 Ca 的析出 , 二者相互對立 。 在一定范 圍內 , 隨著吸收塔漿液 pH 值的升高 , 脫硫效率呈上 升趨勢 , 高 pH 值意味著漿液中有較多的 CaCO 3存 在 , 對脫硫當然有益 。 但 pH >5. 8后 , 脫硫效率不 會繼續升高 , 反而降低 , 原因是隨著 H +濃度的降 低 , Ca 的析出越來越困難 ; 當

10、 pH =5. 9時 , 漿液中 的 CaCO 3含量達到 3%, 而 CaSO 4·2H 2O 的含量也 低于 90%, 顯然此時 SO 2與吸收漿液的反應不徹 底 , 既浪費了石灰石 , 又降低了石膏的質量 ; pH 值 再下降時 , CaSO 4·2H 2O 的含量又回升 , CaCO 3則 降低 。 因此 , 漿液 pH 值既不能太高又不能太低 , 一般情況下 , 控制吸收塔漿液 pH 值為 5. 45. 5, 能 使脫硫反應的鈣硫比保持在 1. 03左右 , 獲得較為 理想的脫硫效率 。由此可見 , 可靠穩定的 pH 計測量對脫硫系統不 僅有保證脫硫效率有重要的意

11、義 , 而且可以促使脫硫 系統經濟運行 , 保證石膏漿液及副產品石膏品質 。 2石膏排出泵出口管道安裝 pH 計測 量取樣系統王灘電廠在石膏排出泵出口管道上設置測量 管道回流吸收塔 , pH 電極則直接插在測量管道內 , 同時安裝有電動切換閥 、 氣動沖洗水閥 , 便于在線 自動沖洗 。 這種安裝方式的優點是測量實時 、 準確 性較高 、 在線自動沖洗方便 , 缺點是石膏排出泵需 要長期運行才能取樣 , 從節能的角度來說不可取 , 而且漿液流速較快 , 對測量管道 、 pH 計電極沖刷嚴 重 , 電極壽命較短 , 會產生昂貴的備件費用 。 由于 石膏排出泵出口管道安裝 pH 計測量取樣系統的方

12、 式成本普遍過高 , 而且缺陷頻繁發生 , 因此運行幾 個月后便不被采用 。3改進型 pH 計測量取樣系統為了解決測量中 pH 電極易結垢 、 易磨損的通 病 , 在儀表廠家提供的 pH 計基礎上 , 通過增加一些 附屬設備 , 對 pH 計的安裝及測量在一定程度上進 行改進 。31改進方式一該方式的 pH 電極采用直接插入式 , 即把 pH 計 斜插入吸收塔漿液池內 , 同時配有專門針對電極的 沖洗管路 , 實現了既可將電極在線沖洗干凈 , 又保 證了 pH 測量值的實時性 。 pH 計電極基本沒有出 現磨損 、 沖刷的問題 , 延長了 pH 計使用壽命 。 不足 之處是漿液流動較慢 , p

13、H 計測量的精確性 、 及時性 不佳 , 有滯后現象 。 電極需要頻繁通過 pH 計自身 所帶隔離閥門抽出和插入 , 對閥門的密封性要求很 高 , 可能出現的密封不好而造成漿液滲漏情況 。 與 其它方式比較 , 維護工作量較大 , 準確性不高 。 32改進方式二王灘電廠濕法脫硫 pH 計測量取樣系統如圖 1所示 。 從圖 1可以看出 , 通過在吸收塔中下部預留 的測點引流 , 讓漿液直接排至就近地溝 , 進而排到 脫硫系統排放坑中進行回收再利用 , 可在接口處設 置運行人員取樣點 , 方便手工測量校對 。 吸收塔運 行液位一般在 10m 左右 , pH 計取樣測點位置在 5 m 左右 , 這樣

14、 pH 計取樣測點處至少可以保持 5m 水柱壓力 , 吸收塔內石膏漿液可以通過測量管路源 源不斷通過電極 , 保證測量的準確性 , 石膏漿液流 速較慢對電極沒有損傷 , 不必附加在石膏排出泵等 其它設備和管道上 , 起到了節能作用 。圖 1王灘電廠濕法脫硫 pH 計測量取樣系統由于該方法容易造成滲漏點 , 需要將管道走向 保持適當的仰角 , 這樣漿液自然會上升經過 pH 電 極 , 以便漿液能夠完全浸沒電極探頭 , 并可手動調 節至地溝漿液管閥門開度大小 , 控制其至地溝流 量 。 將 2個 pH 電極直接插在漿液測量管路上 , 在 測量管路的進出口設置 2個閥門 , 并設置沖洗水管 (下轉第

15、 320頁 713Vol. 33No. 4Heilongjiang Electric PowerAug. 2011表 1銅接地與鋼接地的經濟比較項目銅接地 鋼接地 態投資 /萬元123. 8472. 53建設期貸款利息 /萬元 4. 672. 67施工期 /月1. 01. 5導通試驗及接地網試驗費用 /(萬元 ·a -1 沒有 4壽命期 /a5010內部收益率 /%88年費用 /萬元9. 7111. 02注 :導通試驗 1次 /a, 等年計算 ; 接地網測試 1次 /6a , 均攤到 每年 。由表 1可知 , 銅接地裝置比鋼接地裝置年費用低 ; 鋼接地裝置設計壽命為 10a ,強腐蝕

16、地區實際 使用壽命往往達不到設計壽命 , 每 57a 就要更換 , 在變電站壽命期內需要反復改造 , 多次投資 , 若 折算到 50a 的壽命 ,則需要 810次的投入 , 累積 投資遠遠超過銅接地裝置 。 同時 , 接地網改造施工 難度較大 ,常在變電站不停電的情況下進行 , 并且 扁鋼接地網電焊接頭的抗腐蝕性和通流能力遠不 如銅接地網放熱接頭 。 雖然初期銅接地網投資較 高 , 達到 123. 84萬元 , 但銅接地網壽命較長 , 在變電站壽命期內不需要改造 ,年費用較低 , 而且熱穩定 性能好 , 耐腐蝕能力強 , 投運后檢修維護工作量少 。 從長遠利益考慮 , 銅質接地網是經濟安全的

17、。4結論a. 銅接地網比鋼接地網具有導電性能佳 、 熱穩定性好 、耐腐蝕性強 、 施工周期短 、 壽命長和日常維 護工作量少等優點 。b. 銅接地網材料尺寸較小 , 可采用放熔焊接工 藝 , 焊接質量高 , 無腐蝕 , 連接牢固 。 對重要設備可 以采用單接地引下線 。c. 銅接地網有明顯的經濟效益 , 在腐蝕嚴重地 區值得推廣應用 。參考文獻 :1廖懷東 , 李建平 , 關健 . 變電站接地網腐蝕機理及材料選擇J . 電力建設 , 2005(8 :35-37.2陸培鈞 , 黃松波 , 豆朋 , 等 . 佛山地區變電站接地網腐蝕狀況分析 J . 高電壓技術 , 2008, 34(9 :5-10

18、. 3耿進峰 , 時洪飛 . 變電站接地網腐蝕與防護技術進展 J . 腐蝕與防護 ,2009, 30(8 :23-25. 4楊曼 . 變電站銅接地網與鋼接地網的技術經濟比較 J . 湖北電力 ,2006, 30(12 :23. 5豆朋 , 陸培鈞 , 屈勇 , 等 . 利用 CDEGS 軟件比較分析銅和鋼接地網的性能 J . 高電壓技術 , 2007, 33(12 :17-19. 6詹英華 . GIS 變電站接地裝置設計問題探討 J . 廣東電力 ,2008, 21(7 :15-17.(責任編輯侯世春 (上接第 317頁 及閥門 , 根據需要可向吸收塔 、 地坑雙向沖洗 , 以期 達到離線沖洗的目的 。 需要沖洗時 ,運行維護人員 可先關閉其中 1個進出口