CN115193232B - 一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法 - Google Patents
一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，包括：获取浆液中Ca2+浓度与pH值；将氧化风过量系数(α)与浆液pH值输入到该氧化风量下的氧化风过量系数(α)‑pH‑SO3 2‑浓度模型中，得脱硫浆液中SO3 2‑实时浓度，再根据脱硫浆液中SO3 2‑实时浓度及CaSO3沉淀时的SO3 2‑临界浓度计算CaSO3沉淀指数pi；根据CaSO3沉淀指数pi控制氧化风量，完成脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态，该方法能够实现对湿法脱硫浆液氧化状态进行实时控制，保证石膏品质。
Description
技术领域
本发明属于化学技术领域，涉及一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法。
背景技术
目前，燃煤机组主要采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱除烟气中的SO2，烟气中的SO2被浆液捕集进入浆池后会以还原态的+4价硫物质(H2SO3、HSO3 -、SO3 2-)存在，经氧化风机氧化与Ca2+结合后沉淀可得到副产物石膏(CaSO4·2H2O)。若浆液处于欠氧化状态，则会生成+4价硫物质，包括H2SO3、HSO3 -、SO3 2-，脱硫浆液pH多控制在4-6之间，此时H2SO3含量也可忽略不计。吸收塔脱硫浆液的氧化程度可以用浆液中的亚硫酸盐含量进行评价，实时控制浆液的氧化状态，精确调节氧化风量，有利于实现脱硫系统的安全节能运行与自动控制。
脱硫浆液中亚硫酸盐含量的分析主要采用人工取样-实验室检测的方法。亚硫酸盐本身易氧化，该方法测试的浆液氧化状况与实际情况相比存在较大的延后性，实验室的检测结果与浆液中的真实情况偏差较大，因此不能保证石膏的品质。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，该方法能够实现对湿法脱硫浆液氧化状态进行实时控制，保证石膏品质。
为达到上述目的，本发明所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法包括：
获取浆液中Ca2+浓度与pH值；
将氧化风过量系数(α)与浆液pH值输入到该氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型中，得脱硫浆液中SO3 2-实时浓度，再根据脱硫浆液中SO3 2-实时浓度及CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度计算CaSO3沉淀指数pi；
根据CaSO3沉淀指数pi控制氧化风量，完成通过脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态。
浆液中的Ca2+浓度通过钙离子计实时测量得到；浆液的pH值通过pH计实时测量得到。
还包括：
建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型；
确定CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度。
CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度由Ca2+与SO3 2-的溶度积常数Ksp通过式确定。
建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型的具体过程为：
1)在保持氧化风量不变的情况下，通过改变机组负荷或调节旁路阀的开度，以调整吸收塔的SO2处理量，当吸收塔SO2处理量变化时，氧化风过量系数α随之改变，根据碘量法化验得到不同SO2处理量工况下+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，进而获得该氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
2)调节氧化风量大小，重复步骤1)，使氧化风量的范围能够涵盖吸收塔低、中、高SO2处理量，以获得不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
3)拟合步骤2)中得到的不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度之间的关系，得拟合公式；
4)向拟合公式中引入pH对H2SO3、HSO3 -及SO3 2-浓度分布关系的影响，建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型。
氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型构建过程中浆液SO3 2-浓度的确定过程为：
先通过碘量法化验获得浆液中+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，再根据不同pH下H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的解离平衡关系计算浆液中SO3 2-浓度，其中，浆液的pH值控制在4-6之间。
所述CaSO3沉淀指数pi为浆液中SO3 2-实时浓度与SO3 2-临界浓度之比。
当0.8≤pi≤1时，则系统氧化良好，氧化风量不变；当pi<0.8时，系统处于过氧化状态，则减少氧化风量；当pi>1时，系统处于欠氧化状态，则增大氧化风量。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法在具体操作时，利用浆液中Ca2+浓度与pH值及氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型，确定脱硫浆液中SO3 2-实时浓度，再以此计算CaSO3沉淀指数pi，最后以此控制氧化风量，实现对湿法脱硫浆液氧化状态进行实时控制，保证石膏品质，流程简单，监测结果精确，实用性极强。
附图说明
图1为氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度关系及不同pH值下亚硫酸根所占比例的示意图；
图2为不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型的三维图；
图3为基于CaSO3沉淀指数(pi)设计的在线控制逻辑图。
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、图2及图3，本发明所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法包括监测浆液中Ca2+浓度与pH值、CaSO3沉淀指数pi的确定及在线氧化控制；
其中，浆液中的Ca2+浓度通过钙离子计实时测量获得；浆液的pH通过pH计实时测量。
所述CaSO3沉淀指数pi的确定过程为：1)建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型；2)确定CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度；3)计算CaSO3沉淀指数pi。
所述氧化风过量系数α为在考虑烟气可自然氧化10％SO2条件下，吸收塔实际供给的氧化风量与吸收塔所捕集的SO2完全氧化所需要的理论氧化风量之比，即进行计算，其中，Q为吸收塔实际供给的氧化风量，S为吸收塔所捕集的SO2量，Q及S数值均通过DCS系统获得实时数据。
所述SO3 2-浓度的确定过程为：先通过碘量法化验获得浆液中+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，再根据不同pH下H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的解离平衡关系计算SO3 2-浓度，脱硫浆液的pH值控制在4-6之间，此时H2SO3含量也可忽略不计。
所述不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型通过试验获得，具体过程为：
1)在保持氧化风量不变的情况下，通过改变机组负荷或调节旁路阀的开度，以调整吸收塔的SO2处理量，当吸收塔SO2处理量变化时，氧化风过量系数α随之改变。根据碘量法化验得到不同SO2处理量工况(稳态工况)下+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，进而获得该氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
2)调节氧化风量大小，重复步骤1)，使氧化风量的范围能够涵盖吸收塔低、中、高SO2处理量，以获得不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
3)拟合步骤2)中得到的不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度之间的关系，得拟合公式；
4)引入pH对H2SO3、HSO3 -、SO3 2-浓度分布关系的影响，建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型。
确定CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度的具体过程为：SO3 2-临界浓度由Ca2+与SO3 2-的溶度积常数Ksp通过式确定，Ca2+浓度由钙离子计实时获得。
所述CaSO3沉淀指数pi为浆液中SO3 2-实时浓度与SO3 2-临界浓度之比，脱硫浆液中SO3 2-实时浓度根据氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-模型获得。
所述在线氧化控制以CaSO3沉淀指数pi为基准进行控制逻辑设计：当0.8≤pi≤1时，则系统氧化良好，氧化风量不变；当pi<0.8时，则系统处于过氧化状态，应减少氧化风量；当pi>1时，系统处于欠氧化状态，应增大氧化风量。
所述氧化风量的调节可通过改变氧化风机的数目及组合方式或氧化风机频率实现。
Claims (4)
1.一种脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，其特征在于，包括：
获取浆液中Ca2+浓度与pH值；
将氧化风过量系数(α)与浆液pH值输入到该氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型中，得脱硫浆液中SO3 2-实时浓度，再根据脱硫浆液中SO3 2-实时浓度及CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度计算CaSO3沉淀指数pi；
根据CaSO3沉淀指数pi控制氧化风量，完成通过脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态；
还包括：
建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型；
确定CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度；
CaSO3沉淀时的SO3 2-临界浓度由Ca2+与SO3 2-的溶度积常数Ksp通过式确定；
建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型的具体过程为：
1)在保持氧化风量不变的情况下，通过改变机组负荷或调节旁路阀的开度，以调整吸收塔的SO2处理量，当吸收塔SO2处理量变化时，氧化风过量系数α随之改变，根据碘量法化验得到不同SO2处理量工况下+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，进而获得该氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
2)调节氧化风量大小，重复步骤1)，使氧化风量的范围能够涵盖吸收塔低、中、高SO2处理量，以获得不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度的关系；
3)拟合步骤2)中得到的不同氧化风量下的氧化风过量系数α与+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-总浓度之间的关系，得拟合公式；
4)向拟合公式中引入pH对H2SO3、HSO3 -及SO3 2-浓度分布关系的影响，建立不同氧化风量下的氧化风过量系数(α)-pH-SO3 2-浓度模型；
浆液中SO3 2-浓度的确定过程为：
先通过碘量法化验获得浆液中+4价硫物质H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的总浓度，再根据不同pH下H2SO3、HSO3 -及SO3 2-的解离平衡关系计算浆液中SO3 2-浓度，其中，浆液的pH值控制在4-6之间。
2.根据权利要求1所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，其特征在于，浆液中的Ca2+浓度通过钙离子计实时测量得到；浆液的pH值通过pH计实时测量得到。
3.根据权利要求1所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，其特征在于，所述CaSO3沉淀指数pi为浆液中SO3 2-实时浓度与SO32-临界浓度之比。
4.根据权利要求1所述的脱硫浆液中Ca2+浓度与pH在线控制浆液氧化状态的方法，其特征在于，当0.8≤pi≤1时，则系统氧化良好，氧化风量不变；当pi<0.8时，系统处于过氧化状态，则减少氧化风量；当pi>1时，系统处于欠氧化状态，则增大氧化风量。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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