CN115121099A - 一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置及方法，包括吸收塔、溢流箱、钙离子选择电极、镁离子选择电极、氯离子选择电极、第一测试容器、钙镁氯标准液储罐、复合ORP/pH电极、第二测试容器、碘标准液储罐、硫代硫酸钠标准液储罐、就地运算系统、DCS运算系统及氧化风机，该装置及方法能够实现对湿法脱硫浆液氧化风量的实时控制，同时能够基于氯离子或者硫酸根离子浓度控制废水排放量。
Description
技术领域
本发明属于化学技术领域，涉及一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置及方法。
背景技术
燃煤机组火电厂多采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱除燃烧过程中的产生的SO2，目前在此脱硫工艺中缺乏对氧化系统的有效在线调节，氧化风机多满负荷运行。脱硫系统作为火电厂的主要耗电系统，使煤耗上升3-6g/kWh，氧化系统作为脱硫设备的主要耗能系统之一，根据机组负荷在线精调节确氧化风量可避免氧化风机无畏的满负荷运行，节能效果明显，并能提高发电效率。脱硫系统废水排放目前多基于氯离子浓度(如20000mg/L)进行排放。然而对于燃煤及工艺水氯含量低、石灰石活性碳酸镁含量高的脱硫系统，硫酸根浓度较高，此时需以硫酸根浓度(如50000mg/L)作为废水排放标准。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置及方法，该装置及方法能够实现对湿法脱硫浆液氧化风量的实时控制，同时能够基于氯离子或者硫酸根离子浓度控制废水排放量。
为达到上述目的，本发明所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置包括吸收塔、溢流箱、钙离子选择电极、镁离子选择电极、氯离子选择电极、第一测试容器、钙镁氯标准液储罐、复合ORP/pH电极、第二测试容器、碘标准液储罐、硫代硫酸钠标准液储罐、就地运算系统、 DCS运算系统及氧化风机；
钙离子选择电极、镁离子选择电极及氯离子选择电极均插入于第一测试容器内，复合ORP/pH电极插入于第二测试容器内，其中，复合ORP/pH 电极、钙离子选择电极、镁离子选择电极及氯离子选择电极与就地运算系统相连接，就地运算系统与DCS运算系统相连接，DCS运算系统与氧化风机的控制端相连接，氧化风机与吸收塔相连通，吸收塔的底部出口与溢流箱的入口相连通，溢流箱的出口与第一测试容器的入口及第二测试容器相连通，钙镁氯标准液储罐与第一测试容器相连通，碘标准液储罐与第二测试容器相连通，硫代硫酸钠标准液储罐与第二测试容器相连通。
第一测试容器内设置有第一搅拌器，第二测试容器内设置有第二搅拌器。
吸收塔的底部出口经泵、水力旋流器与溢流箱的入口相连通。
水力旋流器的底部设置有排渣口，溢流箱顶部的侧面设置有溢流口，第一测试容器的底部设置有第一排液口，第二测试容器的底部设置有第二排液口，排渣口、第一排液口、第二排液口及溢流口与外界的地沟相连通。
溢流箱的出口经第一注射泵与第一测试容器的入口相连通，钙镁氯标准液储罐经第二注射泵与第一测试容器相连通，溢流箱的出口经第三注射泵与第二测试容器相连通。
碘标准液储罐经第四注射泵与第二测试容器相连通。
硫代硫酸钠标准液储罐经第五注射泵与第二测试容器相连通。
除盐水箱的出口分为两路，其中一路经第一蠕动泵与第一测试容器相连通，另一路经第二蠕动泵与第二测试容器相连通。
本发明所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置包括以下步骤：
吸收塔输出的浆液进入到溢流箱中，从钙镁氯标准液储罐中抽取定量的钙镁氯标准液并注入第一测试容器，就地运算系统经钙离子选择电极、镁离子选择电极及氯离子选择电极分别读记录钙、镁及氯离子的稳定电位，注射泵从溢流箱中抽取定量上清液，并记录钙、镁及氯离子的稳定电位，注射泵再次从溢流箱中抽取定量上清液，并再次记录钙、镁、氯离子的稳定电位，由就地运算系统根据记录的电位变化计算上清液中钙、镁及氯离子的浓度，并根据钙、镁及氯离子浓度计算出硫酸根离子浓度，测试完毕后，由第一测试容器底部的第一排液口排出；
注射泵从溢流箱中抽取定量上清液注入第二测试容器，就地运算系统经复合ORP/pH电极记录溶液的pH值，从碘标准液储罐中抽取定量的碘标准液并注入第二测试容器，等待5分钟后，由注射泵从硫代硫酸钠标准液储罐中抽取定量的硫代硫酸钠标准溶液并逐滴注入第二测试容器，就地运算系统经复合ORP/pH电极同时记录电位变化，滴定结束后，根据pH值计算亚硫酸根的浓度，再将第二测试容器中的液体经第二排液口排出；
测试结束后，分别由第一蠕动泵及第二蠕动泵抽取除盐水箱中的除盐水冲洗第一测试容器及第二测试容器；
DCS运算系统根据溶液中钙离子及亚硫酸根的浓度计算亚硫酸钙沉淀指数，并根据所述亚硫酸钙沉淀指数控制氧化风机的氧化风量；
DCS运算系统根据溶液中氯离子及硫酸根离子的浓度调节脱硫系统的废水排放量。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置及方法在具体操作时，就地运算系统通过钙离子选择电极、镁离子选择电极及氯离子选择电极分别获得钙、镁、氯离子浓度，并以此计算浆液中硫酸根离子的浓度，就地运算系统通过复合ORP/pH电极记录浆液的pH，并计算溶液中亚硫酸根的浓度。据此可精确在线调节氧化风机的氧化风量以及脱硫系统的废水排放量。本发明实用范围更为广泛，具有操作方便、流程简单、自动化程度高及实用性极强的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为吸收塔、2为泵、3为水力旋流器、4为溢流箱、5为第一注射泵、6为钙离子选择电极、7为镁离子选择电极、8为氯离子选择电极、9为第一搅拌器、10为第一测试容器、11为第二注射泵、12为钙镁氯标准液储罐、13为第一蠕动泵、14为第一排液口、15为第三注射泵、16为复合ORP/pH电极、17为第二搅拌器、18为第二测试容器、19 为第四注射泵、20为碘标准液储罐、21为第五注射泵、22为硫代硫酸钠标准液储罐、23为第二蠕动泵、24为第二排液口、25为排渣口、26 为除盐水箱、27为就地运算系统、28为DCS运算系统、29为氧化风机、 30为溢流口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置包括吸收塔1、泵2、水力旋流器3、溢流箱4、第一注射泵5、钙离子选择电极6、镁离子选择电极7、氯离子选择电极8、第一搅拌器9、第一测试容器10、第二注射泵11、钙镁氯标准液储罐12、第一蠕动泵 13、第一排液口14、第三注射泵15、复合ORP/pH电极16、第二搅拌器 17、第二测试容器18、第四注射泵19、碘标准液储罐20、第五注射泵21、硫代硫酸钠标准液储罐22、第二蠕动泵23、第二排液口24、排渣口25、除盐水箱26、就地运算系统27、DCS运算系统28、氧化风机29及溢流口30；
钙离子选择电极6、镁离子选择电极7及氯离子选择电极8均插入于第一测试容器10内，复合ORP/pH电极16插入于第二测试容器18内，其中，复合ORP/pH电极16、钙离子选择电极6、镁离子选择电极7及氯离子选择电极8与就地运算系统27相连接，就地运算系统27与DCS运算系统28相连接，DCS运算系统28与氧化风机29的控制端相连接，氧化风机29与吸收塔1相连通，吸收塔1的底部出口经泵2、水力旋流器 3与溢流箱4的入口相连通，溢流箱4的出口分为两路，其中一路经第一注射泵5与第一测试容器10的入口相连通，另一路经第三注射泵15 与第二测试容器18相连通，除盐水箱26的出口分为两路，其中一路经第一蠕动泵13与第一测试容器10相连通，另一路经第二蠕动泵23与第二测试容器18相连通，钙镁氯标准液储罐12经第二注射泵11与第一测试容器10相连通，碘标准液储罐20经第四注射泵19与第二测试容器 18相连通，硫代硫酸钠标准液储罐22经第五注射泵21与第二测试容器 18相连通，水力旋流器3的底部设置有排渣口25，第一测试容器10的底部设置有第一排液口14，第二测试容器18的底部设置有第二排液口 24，第一测试容器10内设置有第一搅拌器9，第二测试容器18内设置有第二搅拌器17，溢流箱4顶部的侧面设置有溢流口30，排渣口25、第一排液口14、第二排液口24及溢流口30与地沟相连通。
本发明所述集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放方法包括以下步骤：
吸收塔1输出的浆液经泵2送入水力旋流器3中进行固液分离，其中，分离出来的上清液进入到溢流箱4中，过量的上清液从溢流口30 流出。第二注射泵11从钙镁氯标准液储罐12中抽取定量的钙镁氯标准液并注入第一测试容器10中，就地运算系统27经钙离子选择电极6、镁离子选择电极7及氯离子选择电极8分别读记录钙、镁、氯离子的稳定电位，第一注射泵5从溢流箱4中抽取定量上清液，并记录钙、镁、氯离子的稳定电位，第一注射泵5再次从溢流箱4中抽取定量上清液，并再次记录钙、镁、氯离子的稳定电位，由就地运算系统27根据记录的电位变化，并以此计算上清液中钙、镁、氯离子的浓度，并根据钙、镁、氯离子的浓度计算硫酸根离子浓度，测试完毕后，溶液由第一测试容器10底部的第一排液口14排出。
第三注射泵15从溢流箱4中抽取定量上清液注入第二测试容器18 中，就地运算系统27经复合ORP/pH电极16记录溶液的pH，由第四注射泵19从碘标准液储罐20抽取定量碘标准液并注入第二测试容器18，等待5分钟后，由第五注射泵21从硫代硫酸钠标准液储罐22中抽取定量的硫代硫酸钠标准液并逐滴注入第二测试容器18，就地运算系统27 经复合ORP/pH电极16记录电位变化，待滴定结束后根据测量得到的pH 值计算亚硫酸根的浓度，并将第二测试容器18中的液体经第二排液口 24排出。
测试结束后，分别由第一蠕动泵13及第二蠕动泵23抽取除盐水箱 26中的除盐水冲洗第一测试容器10及第二测试容器18。
就地运算系统27根据上清液中的钙离子及亚硫酸根浓度计算亚硫酸钙沉淀指数，并根据所述亚硫酸钙沉淀指数的大小调控氧化风机29 的氧化风量。
脱硫系统根据氯离子与硫酸根离子的浓度调节废水的排放量。
上清液中钙、镁及氯离子的浓度根据加标回收法确定；上清液中硫酸根离子的浓度由钙离子浓度与镁离子浓度之和减去氯离子浓度的一半得到；上清液中亚硫酸盐的浓度根据电位突变获得滴定终点，并由化学计量数关系计算得到，亚硫酸根的浓度根据所测上清液pH下的酸解离平衡关系及亚硫酸盐浓度计算得到。
选择氯离子浓度或硫酸根离子浓度作为废水排放量的控制基准，并以此调控废水排放量的大小。根据所的亚硫酸钙沉淀指数、氯离子及镁离子浓度的大小在线控制氧化风量或废水排放量。
实施例一
本实施例中实测亚硫酸钙沉淀指数大于1，则增大氧化风机29的频率或增加运行台数，使实测亚硫酸钙沉淀指数处于0.8-1区间内。
以氯离子浓度作为废水排放基准，排放限定值为18000mg/L,实测氯离子浓度为15000mg/L,则降低废水排放量，使实测氯离子浓度为 17100-18900mg/L。
实施例二
本实施例中实测亚硫酸钙沉淀指数小于0.8，则通过降低氧化风机 29的频率或减少运行台数，使实测亚硫酸钙沉淀指数处于0.8-1区间内。
以硫酸根离子浓度作为废水排放基准，排放限定值为40000mg/L,实测氯离子浓度为50000mg/L,则增大废水排放量，使实测硫酸根离子浓度为48000-52000mg/L。
实施例三
本实施例中实测亚硫酸钙沉淀指数为0.9，则通过保持氧化风机29 的风量不变。
以硫酸根离子浓度作为废水排放基准，排放限定值为50000mg/L,实测氯离子浓度为30000mg/L,则降低废水排放量，使实测硫酸根离子浓度为47500-52500mg/L。
实施例四
本实施例中实测亚硫酸钙沉淀指数小于0.8，则通过降低氧化风机 29的频率或减少运行台数，使实测亚硫酸钙沉淀指数处于0.8-1区间内。
以氯离子浓度作为废水排放基准，排放限定值为16000mg/L,实测氯离子浓度为15800mg/L,则保持废水排放量不变。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明提供的一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放的装置与方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，包括吸收塔(1)、溢流箱(4)、钙离子选择电极(6)、镁离子选择电极(7)、氯离子选择电极(8)、第一测试容器(10)、钙镁氯标准液储罐(12)、复合ORP/pH电极(16)、第二测试容器(18)、碘标准液储罐(20)、硫代硫酸钠标准液储罐(22)、就地运算系统(27)、DCS运算系统(28)及氧化风机(29)；
钙离子选择电极(6)、镁离子选择电极(7)及氯离子选择电极(8)均插入于第一测试容器(10)内，复合ORP/pH电极(16)插入于第二测试容器(18)内，其中，复合ORP/pH电极(16)、钙离子选择电极(6)、镁离子选择电极(7)及氯离子选择电极(8)与就地运算系统(27)相连接，就地运算系统(27)与DCS运算系统(28)相连接，DCS运算系统(28)与氧化风机(29)的控制端相连接，氧化风机(29)与吸收塔(1)相连通，吸收塔(1)的底部出口与溢流箱(4)的入口相连通，溢流箱(4)的出口与第一测试容器(10)的入口及第二测试容器(18)相连通，钙镁氯标准液储罐(12)与第一测试容器(10)相连通，碘标准液储罐(20)与第二测试容器(18)相连通，硫代硫酸钠标准液储罐(22)与第二测试容器(18)相连通。
2.根据权利要求1所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，第一测试容器(10)内设置有第一搅拌器(9)，第二测试容器(18)内设置有第二搅拌器(17)。
3.根据权利要求1所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，吸收塔(1)的底部出口经泵(2)、水力旋流器(3)与溢流箱(4)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，水力旋流器(3)的底部设置有排渣口(25)，溢流箱(4)顶部的侧面设置有溢流口(30)，第一测试容器(10)的底部设置有第一排液口(14)，第二测试容器(18)的底部设置有第二排液口(24)，排渣口(25)、第一排液口(14)、第二排液口(24)及溢流口(30)与外界的地沟相连通。
5.根据权利要求4所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，溢流箱(4)的出口经第一注射泵(5)与第一测试容器(10)的入口相连通，钙镁氯标准液储罐(12)经第二注射泵(11)与第一测试容器(10)相连通，溢流箱(4)的出口经第三注射泵(15)与第二测试容器(18)相连通。
6.根据权利要求5所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，碘标准液储罐(20)经第四注射泵(19)与第二测试容器(18)相连通。
7.根据权利要求6所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，硫代硫酸钠标准液储罐(22)经第五注射泵(21)与第二测试容器(18)相连通。
8.根据权利要求1所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，除盐水箱(26)的出口分为两路，其中一路经第一蠕动泵(13)与第一测试容器(10)相连通，另一路经第二蠕动泵(23)与第二测试容器(18)相连通。
9.一种集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，其特征在于，基于权利要求1所述的集成式在线控制脱硫浆液氧化及废水排放装置，包括以下步骤：
吸收塔(1)输出的浆液进入到溢流箱(4)中，从钙镁氯标准液储罐(12)中抽取定量的钙镁氯标准液并注入第一测试容器(10)中，就地运算系统(27)经钙离子选择电极(6)、镁离子选择电极(7)及氯离子选择电极(8)分别读记录钙、镁及氯离子的稳定电位，注射泵(5)从溢流箱(4)中抽取定量上清液，并记录钙、镁及氯离子的稳定电位，注射泵(5)再次从溢流箱(4)中抽取定量上清液，并再次记录钙、镁、氯离子的稳定电位，由就地运算系统(27)根据记录的电位变化计算上清液中钙、镁及氯离子的浓度，并根据钙、镁及氯离子浓度计算出硫酸根离子浓度，测试完毕后，由第一测试容器(10)底部的第一排液口(14)排出；
注射泵(15)从溢流箱(4)中抽取定量上清液注入第二测试容器(18)，就地运算系统(27)经复合ORP/pH电极(16)记录溶液的pH值，从碘标准液储罐(20)中抽取定量的碘标准液并注入第二测试容器(18)，等待N分钟后，由注射泵(21)从硫代硫酸钠标准液储罐(22)中抽取定量的硫代硫酸钠标准溶液并逐滴注入第二测试容器(18)，就地运算系统(27)经复合ORP/pH电极(16)同时记录电位变化，滴定结束后，根据pH值计算亚硫酸根的浓度，再将第二测试容器(18)中的液体经第二排液口(24)排出；
测试结束后，分别由第一蠕动泵(13)及第二蠕动泵(23)抽取除盐水箱(26)中的除盐水冲洗第一测试容器(10)及第二测试容器(18)；
DCS运算系统(28)根据溶液中钙离子及亚硫酸根的浓度计算亚硫酸钙沉淀指数，并根据所述亚硫酸钙沉淀指数控制氧化风机(29)的氧化风量；
DCS运算系统(28)根据溶液中氯离子及硫酸根离子的浓度调节脱硫系统的废水排放量。
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