CN214750132U - 一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置，所述测量装置包括入口管路、取样口开关阀门、pH计测量筒、设置在pH计测量筒下游和下方的出口调节阀门、以及pH计安装口，且pH计安装口设置为倾斜状态使得插入其中的pH计为探头倾斜向下插入，pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为15～65°；所述测量装置还包括接入所述取样口开关阀门下游的入口管路上的冲洗水管和冲洗水开关阀；pH计测量筒的内径或当量内径为入口管路内径的2倍以上；本实用新型所述装置内所有区域的浆液始终处于流动状态因而不会沉积堵塞，且对浆液pH值的测量稳定且准确。

Description

一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置

技术领域

本实用新型属于烟气脱硫领域，具体涉及一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置。

背景技术

本实用新型主要应用于石灰石(石灰)-石膏法湿法烟气脱硫领域。石灰石(石灰)–石膏湿法脱硫(WFGD)技术是世界范围内烟气脱硫的主流技术，具有技术成熟、脱硫效率高、运行稳定、适应煤种范围广、吸收剂易得且价格低等优点。被广泛应用于火电厂、钢铁烧结等的烟气脱硫。

在湿法烟气脱硫工艺中主要用吸收塔内浆液与烟气逆流接触，脱出烟气中的SO₂等污染物，利用SO₂在水中有良好的溶解性和可以引起连锁化学反应这一特点进行，而浆液pH 值则是连锁化学反应能够持续下去的关键因素。pH值主要对SO₂吸收后反应传质过程、对浆液池内氧化效果、CaCO₃溶解、石膏结晶以及对吸收塔结垢均有影响，是湿法脱硫正常运行和操作的核心参数。

脱硫系统中被测浆液一般含固量在12～18wt％，具有腐蚀性和磨损性。测量浆液pH值时，一般采用插入式pH计测量。目前主要的测量方式有：1)pH计插入泵出口管道上，如安装在测量泵出口管道、石膏排出泵出口管道等。2)pH计插入从浆液循环泵出口母管引出的支路管道等。3)从吸收塔引自流管至地沟，管道水平布置，pH计竖直插入水平设置的自流管内。4)设置pH计测量箱，引浆液至测量箱下部(或底部)，浆液从pH计测量箱上部溢流排出，pH计插在pH计测量箱上。

第1)种和第2)种方式，需要单独设置测量泵或增大排出泵的流量，额外增加能耗。另外管道流速太慢易堵塞，管道流速较快则对pH计磨损大，影响pH计寿命，目前已经很少使用这两种方式。第3)种方式，为保证pH计浸入浆液中，故管道内浆液流速较快，因而对pH计磨损大。第4)种方式，一般采用浆液下进上出的方式，因测量箱直径较大，流速慢，基本解决了pH计磨损问题。但实际使用中发现，测量箱底部进口处和排空口处容易积浆，导致堵塞或阀门卡涩的现象，尤其是在操作人员不按规程操作或阀门故障情况下更加明显。如专利申请或专利CN200910011665、CN201620269777、CN201710322826和 CN201720736677就是这种情况。

另外，专利CN201621331608.3涉及一种吸收塔的pH测量装置，包括设置在吸收塔下部的管路，所述的管路上连接有隔断阀，所述的隔断阀通过接管连接有pH测量罐，所述pH测量罐上连接有pH计，且pH测量罐的底部连接有管道，所述的管道接入吸收塔地坑。该实用新型的浆液通过管道自流，无需石膏排出泵连续运行，可实现节能降耗的目的。

但该方案在实际使用中必然存在无法定时冲洗pH计、pH计安装套管处易堵塞、pH测量罐中浆液总量不稳定因而不能保证pH计测量的稳定性和准确性以及pH计无法正常测量等诸多缺陷。

而专利CN201821196313.9公开了一种脱硫用PH检测装置，所述脱硫用PH检测装置包括PH检测装置壳体、内管蝶阀瓣、PH检测装置分流器、浆液入口结构和冲洗结构，所述PH检测装置壳体内设置有PH检测装置内管，所述PH检测装置壳体的外壁设置有预留孔，所述内管蝶阀杆穿设所述预留孔从而将所述内管蝶阀瓣固定于所述PH检测装置内管内，所述内管蝶阀瓣用于调节管内浆液滤液流量大小，所述PH检测装置分流器的下端口嵌套于所述PH检测装置壳体的上管口。该实用新型采用了叶轮和旋转过滤盘的分离作用后可将浆液分为浓相带颗粒状的浆液与浆液滤液，避免玻璃泡的PH计探头极损坏，保证了PH计的安全可靠运行，PH计价格昂贵，大大减少维修成本。该实用新型设计合理，结构紧凑，易于安装。

但该方案在实际使用中必然存在pH计安装套管处易堵塞、pH测量罐中浆液总量不稳定因而不能保证pH计测量的稳定性和准确性、pH计无法正常测量、若浆液从吸收塔内流出量过大会使得浆液返回塔内时造成吸收塔排水泵的运行时间增加和能耗增加、以及石膏浆液内的固体颗粒非常细小因而很难分离导致该方案只能停留在理论层面等诸多缺陷。

因此，本领域需要开发一种新的湿法烟气脱硫的吸收塔内浆液pH值测量方法及测量装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供湿法烟气脱硫吸收塔浆液pH值测量的测量装置及测量方法，能有效解决pH计磨损、装置易堵塞、装置操作要求高以及容错率低、运行成本高等问题，且操作简单，手动和电动控制均可。

本实用新型首先提供一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置，所述测量装置包括用于连接设置在湿法烟气脱硫的吸收塔侧壁上的浆液取样口(2)处的入口管路(6)、设置在入口管路(6)上的取样口开关阀门(3)、设置在入口管路(6)下游和下方且竖直设置的pH计测量筒(9)、设置在pH计测量筒(9)下游和下方的出口调节阀门(12)、以及设置在所述pH计测量筒(9)侧壁上的一个或多个pH计安装口，且所述pH计安装口设置为倾斜状态使得插入其中的pH计为探头倾斜向下插入所述pH计测量筒(9)的浆液中，所述pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为15～65°；所述测量装置还包括接入所述取样口开关阀门(3)下游的入口管路(6)上的冲洗水管(4)和冲洗水开关阀(5)，所述冲洗水开关阀(5)设置在冲洗水管(4)上，且所述冲洗水管(4)和冲洗水开关阀 (5)均设置在所述pH计测量筒(9)入口处的上游和上方；所述pH计测量筒(9)的内径或当量内径为入口管路(6)内径的2倍以上。

在一种具体的实施方式中，所述pH计测量筒(9)为圆柱筒状，且pH计测量筒(9) 的内径为入口管路(6)内径的2～10倍，优选3～5倍，所述pH计测量筒(9)底部还设置有便于装置检修的法兰(10)和设置在法兰(10)下方的变径段(11)，所述变径段(11) 上端内径与pH计测量筒(9)的内径匹配，所述变径段(11)下端内径与为出口调节阀门 (12)提供安装位置的出口管路(13)的内径匹配。

在一种具体的实施方式中，所述pH计测量筒(9)为圆锥筒状，且pH计测量筒(9) 上端直径大，下端直径小。

在一种具体的实施方式中，所述取样口开关阀门(3)和出口调节阀门(12)均为阀门内的浆液流通路径为直线型的直通式阀门，所述出口调节阀门(12)为阀门开度可调节因而浆液流量可调的阀门。

在一种具体的实施方式中，所述测量装置还包括设置在浆液取样口(2)处且设置在吸收塔(14)内的入口滤网(1)。

在一种具体的实施方式中，所述pH计安装口为两个或以上，且多个pH计安装口设置在所述pH计测量筒(9)上的不同高度位置处。

在一种具体的实施方式中，所述冲洗水管(4)和冲洗水开关阀(5)均设置在所述入口管路(6)的上方，使得入口管路(6)中的浆液不会流经和堵塞冲洗水开关阀(5)。

在一种具体的实施方式中，所述pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为30～60°。

本实用新型还提供一种湿法烟气脱硫的吸收塔内浆液pH值的测量方法，所述测量方法包括使用一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置，所述测量装置包括用于连接设置在湿法烟气脱硫的吸收塔侧壁上的浆液取样口处的入口管路、设置在入口管路上的取样口开关阀门、设置在入口管路下游和下方且竖直设置的pH计测量筒、设置在pH计测量筒下游和下方的出口调节阀门、以及设置在所述pH计测量筒侧壁上的一个或多个pH计安装口，且所述pH计安装口设置为倾斜状态使得插入其中的pH计为探头倾斜向下插入所述pH计测量筒的浆液中，所述pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为15～65°；所述测量装置还包括接入所述取样口开关阀门下游的入口管路上的冲洗水管和冲洗水开关阀，所述冲洗水开关阀设置在冲洗水管上，且所述冲洗水管和冲洗水开关阀均设置在所述pH计测量筒入口处的上游和上方；所述pH计测量筒的内径或当量内径为入口管路内径的2倍以上；所述测量方法包括如下步骤，步骤A、测量浆液pH值：打开取样口开关阀门后，在压力的作用下浆液从吸收塔内流出，经过取样口和入口管道流入插有pH计的pH计测量筒内，通过控制出口调节阀门的开度以保证pH计探头浸没在pH计测量筒内的浆液中，且出口调节阀门的开度不宜过大以保证pH计测量筒内流速控制在较低水平，从而防止pH计磨损；浆液通过pH计测量筒9测量后，从出口管路处排出至装置外；步骤B、装置冲洗：在冲洗过程中先关闭取样口开关阀门，将所述出口调节阀门开度调到最大，将管道及pH 计测量筒内的浆液排空；然后打开冲洗水开关阀，对pH计测量筒进行冲洗，冲洗一段时间后关闭冲洗水开关阀，再将出口调节阀门关闭，再打开冲洗水开关阀使pH计测量筒和取样口开关阀门下游的入口管路内充满水；再关闭冲洗水开关阀并打开出口调节阀门将管路和pH计测量筒内的水排空，根据现场运行情况调整冲洗时间和次数；冲洗完成后，可以将出口调节阀门调整至指定开度，确保冲洗水开关阀关闭后，即可以打开取样口开关阀门，回到步骤A进行湿法烟气脱硫吸收塔浆液pH值的正常测量。

在一种具体的实施方式中，所述方法还包括将步骤A中从出口管路处排出至装置外的浆液积累后泵送回所述吸收塔中。

在一种具体的实施方式中，步骤B中包括：打开冲洗水开关阀，对pH计测量筒进行冲洗，冲洗5～10s后关闭冲洗水开关阀。

本装置和方法的主要优点有：

1)整个装置包括管道无死区，装置内所有区域的浆液始终处于流动状态因而不会沉积。出口调节阀门12采用直通式阀门，且在pH值测量装置正常使用时一直保持一定的开度，即使在取样口开关阀门3关闭后，操作人员无任何操作的情况下，浆液也会从出口调节阀门12的底部自动排出，浆液不会堵塞装置底部，最大限度简化了操作流程且提高了操作的容错率。

2)工艺流程简单，造价低、安装、运行方便。关键位置设置法兰连接，可方便检修。

3)本实用新型中pH计为侧插入方式，具体是pH计倾斜向下插入浆液中，pH计安装口8保持一定倾角能有效防止浆液沉积堵塞此处。

4)取样口2入口处设置滤网1，可有效防止较大的固体进入pH计测量筒9，进而避免对pH计造成损坏和堵塞pH计测量筒。

5)竖直设置或倾斜设置的pH计测量筒9的直径明显大于取样的入口管路6的直径，通过配合控制出口调节阀门12的开度而控制浆液流量，可以保证pH计测量筒9内的浆液流速很低，不会对pH计的探头出现冲刷磨损的情况。

6)冲洗水管4从入口管路6上接入，冲洗水管4位于pH计测量筒9顶部的上方，优选所述冲洗水管4和冲洗水开关阀5均设置在所述入口管路6的上方，流动的浆液位于冲洗水开关阀5下方，不会因沉积浆液而导致冲洗水开关阀5无法正常打开。

7)下部的出口调节阀门12设置为可调节开度即可调节浆液流量的直通式阀门，可以保证pH计测量筒9内充满被测的浆液，且可控制pH计测量筒内浆液流速。以此保证pH 值测量准确且浆液不会对pH计造成严重冲刷。

此外，与专利CN201621331608.3相比，本实用新型具备如下特点：1)本实用新型中设置有冲洗水管，可以定时对pH计进行冲洗。2)本实用新型中pH计倾斜插入pH计测量筒的浆液中，既不是水平插入，也不是竖直插入，使得pH计安装套管处(即pH计安装口处)不再容易积累固体杂质，同时探头又能与pH计测量筒中的浆液充分接触。3)本实用新型中在pH计测量筒的下游和下方设置出口调节阀门，pH计测量筒的内径明显大于管路内径，使得本实用新型能保证pH计测量筒的浆液满管且pH计测量筒内浆液流速缓慢，因而本实用新型能保证pH计测量的稳定性和准确性以及保证pH计的正常测量。若不在该位置设置出口调节阀门，则在实际运行中是不可行的。原因在于：如果通过位于pH计测量筒上游的入口阀门控制浆液流量(将阀门开度减小)，则因为测量筒的直径大于管道且垂直安装，会导致测量筒内浆液不满管，不能保证pH计测量的稳定性和准确性，会导致无法正常测量。而如果位于pH计测量筒上游的入口阀门开度较大，因一般吸收塔内有 7～11m左右的水柱压力，大量浆液会从吸收塔内流出，在这种情况下测量筒内浆液也未必可以满管测量；且还会因浆液流出量过大，导致浆液返回吸收塔内时会造成吸收塔排水泵的运行时间增加和能耗增加。综上所述，本实用新型通过设置冲洗水管和冲洗水开关阀、倾斜设置的pH计安装口、内径明显大于管路内径的pH计测量筒和设置在pH计测量筒下游和下方的出口调节阀门而整体地解决了该专利中带来的所有问题。

与专利CN201821196313.9相比，本实用新型具备如下特点：1)本实用新型中pH计倾斜插入pH计测量筒的浆液中，不是水平插入，使得pH计安装套管处(即pH计安装口处)不容易积累固体杂质，同时探头又能与pH计测量筒中的浆液充分接触。2)如上一段的第3点所述，本实用新型中在pH计测量筒的下游和下方设置出口调节阀门，pH计测量筒的内径明显大于管路内径，使得本实用新型能保证pH计测量的稳定性和准确性以及保证pH计的正常测量。3)该专利的方案是希望通过将浆液分离出清液和浓液，采用pH计测量清液的方式，以达到减小pH计磨损的问题。而本实用新型通过设置比入口管路管径大的pH计测量筒、设置在pH计测量筒下游和下方的出口调节阀门、以及控制该阀门的开度而控制浆液流量来减小浆液对pH计的磨损。本实用新型的方案切实可行，而该专利中的方案仅能停留在理论阶段，原因是吸收塔内石膏浆液中的固体颗粒非常细小(例如有实测数据显示浆液中的石膏颗粒和石灰石颗粒等悬浮物的粒径分布情况为：小于0.83微米的固体颗粒占0.76％、小于9.38微米的固体颗粒占15.84％、小于26.5微米的固体颗粒占 37.35％、小于53微米的固体颗粒占66.36％、小于75微米的固体颗粒占84.14％、小于150 微米的固体颗粒占99.87％)，因而一般的分离方式很难将其分离，而该专利中也没有详细说明分离的具体方案。因而此方案仅能停留在理论层面上，实际无法实现分离目的且易堵塞，在烟气脱硫工程中并无应用价值。4)本实用新型通过设置在pH计测量筒下游和下方的出口调节阀门可以准确地控制进入pH计测量筒的浆液流量，不会导致浆液从吸收塔内流出量过大，也就不会导致浆液返回塔内时造成吸收塔排水泵的运行时间增加和能耗增加。

附图说明

图1为本实用新型中所述用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置示意图。

图中：1、入口滤网；2、取样口；3、取样口开关阀门；4、冲洗水管；5、冲洗水开关阀；6、入口管路；7、第一pH计安装口；8、第二pH计安装口；9、pH计测量筒；10、法兰；11、变径段；12、出口调节阀门；13、出口管路；14、吸收塔。

具体实施方式

所述测量装置的工作流程：在正常运行时，吸收塔浆池内充满浆液且均有较高液位，取样口2一般位于浆池下部，故取样口2处有一定的静压力。打开取样口开关阀门3后，在压力的作用下浆液从吸收塔14内自流出来，浆液经过取样口2和入口管道6流入插有 pH计的pH计测量筒9内，通过控制出口调节阀门12的开度来保证pH计测量筒内充满浆液进而保证pH计探头浸没在浆液内。同时，出口调节阀门12的阀门开度不宜过大以保证 pH计测量筒内流速控制在较低水平，防止pH计磨损。浆液通过pH计测量筒9测量后，从出口管道13排入地沟，汇集到地坑，最终通过泵将其送回吸收塔14内。pH计在运行中一般要求定时进行冲洗。在冲洗过程中先关闭取样口开关阀门3，将所述出口调节阀门12 开度调到最大，将管道及pH计测量筒9内的浆液排空。最后再对pH计测量筒进行冲洗。冲洗过程中，先打开冲洗水开关阀5，对pH计测量筒9进行冲洗，冲洗5～10秒后关闭冲洗水开关阀5，再将出口调节阀门12关闭，打开冲洗水开关阀5使pH计测量筒9和取样口开关阀门3下游的入口管路6内充满水，再关闭冲洗水开关阀5并打开出口调节阀门12 将pH计测量筒9内的水排空，根据现场运行情况调整冲洗时间和次数。冲洗完成后，可以将出口调节阀门12调整至指定开度，确保冲洗水开关阀5关闭后，即可以打开取样口开关阀门3，进行湿法烟气脱硫吸收塔浆液pH值的正常测量。

此外，本装置手动操作和电动(气动)操作均可。因本装置中没有易堵塞点，故对操作要求相对现有技术中的其他方案要低。可以将取样口开关阀门3、出口调节阀门12、冲洗水开关阀5全部设置为手动阀。在需要对装置进行冲洗的时候由操作人员现场操作即可。本方案也可以将取样口开关阀门3、出口调节阀门12、冲洗水开关阀5全部设置为电动阀 (气动阀)，纳入DCS(PLC)控制系统，实现全自动运行，无需操作人员操作。

本装置中的取样口开关阀门3和出口调节阀门12均采用直通式阀门，即阀门内的浆液流通路径为直线型，可有效防止浆液堵塞和有利于排空。所述出口调节阀门12为流量大小可调的阀门，而取样口开关阀门3和冲洗水开关阀5都可以使用流量可以调节的调节阀，也可以使用流量不可调节的阀门。

本实用新型中，设置在pH计测量筒9上的pH计安装口的数量和相应的pH计的数量可以是1个、2个、3个等，具体可以根据项目的测量要求而定。若pH计安装口和pH计均设置为1个，则对浆液的pH值测量无备用数据且无对比，其运行安全性不够。故一般建议pH计安装口的数量和相应的pH计的数量为2个或以上，且优选所述pH计安装口设置在pH计测量筒9上的不同高度位置处。pH计测量筒9的长度设计也可以根据pH计数量的多少而增长或者变短。

图1中出口管路13处包含两个90°弯头，这两个90°弯头并非本实用新型中的必要条件。根据现场情况，pH计测量筒的出口管路13可直接竖直插入排水沟或盛放浆液的容器中。

本实用新型中，pH计测量筒9的材质可以是碳钢衬胶、合金材料、非金属材料等(如玻璃钢)，pH计测量筒9并不限于某种材质。根据实际情况，可以选择不同的适合的材质制作pH计测量筒。

本实用新型中，若pH计测量筒9设置为圆柱状，则其下部的变径段11为必要部件，它能有效保证在浆液流速较慢的情况下，浆液内的固体可以被顺利导入出口管路13中并排出。

在考虑实用性和造价等情况下，一般测量取样口2、入口管路6和出口管路13管径为 DN40～DN65之间，pH计测量筒9的直径为DN150～DN300之间。

本实用新型中，pH计安装角度一般是pH计安装口向上倾斜30°～60°，即pH计插入方向线与水平面呈30°～60°的角，且pH计的插入方式是探头斜向下插入pH计测量筒9的浆液中。考虑到使用效果和美观一般取pH计安装口向上倾斜45°。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于测量吸收塔内浆液pH值的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括用于连接设置在湿法烟气脱硫的吸收塔侧壁上的浆液取样口(2)处的入口管路(6)、设置在入口管路(6)上的取样口开关阀门(3)、设置在入口管路(6)下游和下方且竖直设置的pH计测量筒(9)、设置在pH计测量筒(9)下游和下方的出口调节阀门(12)、以及设置在所述pH计测量筒(9)侧壁上的一个或多个pH计安装口，且所述pH计安装口设置为倾斜状态使得插入其中的pH计为探头倾斜向下插入所述pH计测量筒(9)的浆液中，所述pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为15～65°；所述测量装置还包括接入所述取样口开关阀门(3)下游的入口管路(6)上的冲洗水管(4)和冲洗水开关阀(5)，所述冲洗水开关阀(5)设置在冲洗水管(4)上，且所述冲洗水管(4)和冲洗水开关阀(5)均设置在所述pH计测量筒(9)入口处的上游和上方；所述pH计测量筒(9)的内径或当量内径为入口管路(6)内径的2倍以上。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述pH计安装口的轴心线与水平面所呈角度为30～60°。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述pH计测量筒(9)为圆柱筒状，且pH计测量筒(9)的内径为入口管路(6)内径的1.5～10倍，所述pH计测量筒(9)底部还设置有便于装置检修的法兰(10)和设置在法兰(10)下方的变径段(11)，所述变径段(11)上端内径与pH计测量筒(9)的内径匹配，所述变径段(11)下端内径与为出口调节阀门(12)提供安装位置的出口管路(13)的内径匹配。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，pH计测量筒(9)的内径为入口管路(6)内径的2～5倍。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述pH计测量筒(9)为圆锥筒状，且pH计测量筒(9)上端直径大，下端直径小。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述取样口开关阀门(3)和出口调节阀门(12)均为阀门内的浆液流通路径为直线型的直通式阀门，所述出口调节阀门(12)为阀门开度可调节因而浆液流量可调的阀门。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括设置在浆液取样口(2)处且设置在吸收塔(14)内的入口滤网(1)。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述pH计安装口为两个或以上，且多个pH计安装口设置在所述pH计测量筒(9)上的不同高度位置处。

9.根据权利要求1～7中任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述冲洗水管(4)和冲洗水开关阀(5)均设置在所述入口管路(6)的上方，使得入口管路(6)中的浆液不会流经和堵塞冲洗水开关阀(5)。

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