控制亞硫酸鹽氧化的方法
2023-04-30 06:14:31 1
專利名稱：：控制亞硫酸鹽氧化的方法
技術領域：
：本發明涉及煙氣脫硫的方法，更具體地講，是涉及一種控制亞硫酸鹽氧化的方法。當根據溼石灰—石膏法(wetlime—gypsumprocess)對含氧化硫的廢氣進行煙氣脫硫處理時，廢氣中典型的氧化硫—二氧化硫與一種含碳酸鈣的吸收溶液接觸，並根據下面的反應被吸收(1)部分的這樣產生的亞硫酸鈣被廢氣中的氧氣氧化形成石膏。(2)通常，廢氣中的氧濃度太低，使亞硫酸鈣氧化為石膏的反應不能充分進行。因此，從系統外提供一種含氧氣體，並使之通過吸收溶液。然而，如果含氧氣體的流速太低，未氧化的亞硫酸鈣的濃度將增加。這會引起以下幾個問題抑制作為吸收劑碳酸鈣的溶解，脫硫效果的降低，由脫硫器出來的廢水的化學氧需求(chemicaloxygendemand，簡稱COD)增加。另一方面，如果希望保持高的亞硫酸鈣轉變成石膏的轉化率，考慮負載波動等因素，不可避免地要過量加入含氧氣體。這導致運行費用的增加，並且使廢水的COD增加。因此，需要控制含氧氣體的流速，使其保持在合適的範圍。為了控制與亞硫酸鈣的氧化有關的含氧氣體的流速，已知有一種基於利用氧化-還原勢(oxidation-reductionpotential，以下簡稱ORP)的方法。在常規的根據ORP來控制流速的方法中，在預定的ORP與亞硫酸濃度之間的關係基礎上預先確定一個ORP設定值，再根據由連續探測吸收溶液中的ORP得到的信號與ORP設定值之間的偏差信號來控制流速。圖3示出了一種含碳酸鈣吸收溶液的ORP和亞硫酸濃度的關係的例子，它是利用溼石灰-石膏法，通過與吸收溶液接觸來處理含1000ppm濃度SO2的廢氣時觀察到的。這表明ORP除了受亞硫酸濃度影響以外，還受pH值的影響。將pH值對ORP的上述影響考慮在內的氧化控制的方法也是已知的。在該方法中，通過連續探測吸收溶液的ORP和pH值獲得的信號可得到設定的ORP值，根據吸收溶液的ORP和預定ORP值之間的偏差信號可以控制含氧氣體的流速。但是，除了亞硫酸濃度和pH值以外，ORP還受到溶解的溶液組份的影響，溶解的溶液組份的改變和pH計的錯誤指示將使穩定的氧化控制不能實現。如上所述，由於負載的波動、吸收劑的變化，和/或燃料類型的改變以及pH計的錯誤指示會引起溶液pH值的波動和溶解的溶液組份的變化，從而使常規方法不能獲得對氧化的穩定控制。從上述的技術水平來看，本發明的一個目的是提供一種控制亞硫酸鹽氧化的方法，當它用於根據溼石灰—石膏法處理含氧化硫廢氣的煙氣脫硫過程中時，可以克服常規方法中的缺點。在上述情況下，本發明人對下面的氧化控制方法進行了深入研究當利用溼石灰—石膏法對含氧化硫的廢氣進行煙氣脫硫時，通過連續探測吸收溶液的ORP來控制含氧氣體的流速，發現，由於ORP除了亞硫酸濃度以外，還受到pH值和溶解的溶液組份的影響，最好是首先探測吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP之間的第一偏差信號，再根據第一偏差信號和設定ORP偏差值(它是在已知亞硫酸濃度與ORP值之間的關係基礎上預先確定的)之間第二偏差信號來控制含氧氣體的流速。本發明在這個發現的基礎上得以完成。因此，本發明在煙氣脫硫過程中，在用含鈣化合物的吸收溶液處理含氧化硫的廢氣時，使一種含氧氣體通過吸收溶液，並通過連續探測吸收溶液中的氧化—還原勢來控制含氧氣體的流速，由此提供了一種氧化控制的方法，它包括首先探測吸收溶液的氧化—還原勢和處於完全氧化狀態的吸收溶液的氧化—還原勢之間的第一偏差信號，再根據第一偏差信號和設定的ORP偏差值之間的第二偏差信號來控制含氧氣體的流速。對根據ORP來保持穩定的氧化控制作深入研究的結果導致了本發明的完成。在發現ORP除了受亞硫酸濃度影響之外，還受pH值和溶解的溶液組份的影響的基礎上，連續探測吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的ORP之間的第一偏差信號，根據第一偏差信號和設定的ORP偏差值之間的第二偏差信號來控制含氧氣體的流速。這樣儘管發生pH值波動和溶解的溶液組份的改變，仍可保持穩定的氧化控制，由此降低廢水的COD。圖1是說明本發明一個實施方案的示意圖。圖2是說明根據本發明的示範性氧化—還原勢探測器的構造的示意圖。圖3是說明吸收溶液中亞硫酸濃度和氧化—還原勢之間關係的曲線圖。下面參照圖1對本發明的一個實施方案進行描述。使引入吸收塔1的燃燒廢氣2與循環通過吸收搭的吸收溶液3進行氣—液接觸，從而使燃燒廢氣中的硫的氧化物被吸收和分離。已經除去了硫的氧化物的燃燒廢氣作為清潔氣4被排放。吸收到吸收溶液3中的二氧化硫轉變為亞硫酸鈣，一部分亞硫酸鈣被燃燒廢氣中的氧氣氧化形成石膏。吸收溶液中未氧化的亞硫酸鈣被經過吸收塔的液體儲罐5中的空氣6氧化形成石膏。上述的氧化是通過下面的方法來控制的。將由ORP探測器7測得的吸收溶液的ORP與處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP之間的第一偏差信號輸入流速控制器8，控制器8根據第一偏差信號和設定的ORP偏差值之間的第二偏差信號，發出控制閥門開/關的信號，其中設定ORP偏差值是在已知亞硫酸濃度和ORP值之間的關係基礎上預先確定的。圖2說明了示範的ORP探測器的結構。將吸收溶液的一部分引入到ORP測量池17。ORP測量池17被分成樣品液體池18和參比液體池19。在參比液體池19中，通過從系統外引入空氣20將吸收溶液完全氧化。在這些池中，用ORP電極21和22分別探測吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP。將探測到的信號送到運算單元23，在那裡計算出吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP之差值。將得到的差值信號24從運算單元23送出。測量ORP之後，由樣品液體池25和參比液體池26返回的液體再回到吸收塔的液體儲罐5中。上述差值的計算根據下式算得。數學式1(吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的ORP的偏差)＝(處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP)－(吸收溶液的ORP)數學式2設定的ORP偏差值＝(由已知亞硫酸的濃度和ORP值之間的關係確定的處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP)－(由已知亞硫酸濃度和ORP值之間的關係確定的處於設定亞硫酸濃度的吸收溶液的ORP)數學式3(吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP的偏差)和(設定ORP偏差值)之差＝(吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP的偏差)－(設定ORP偏差值)下面將敘述利用上述差值計算式的氧化控制方法。如果吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP的偏差大於設定的ORP偏差值，控制閥9的開口增加導致空氣6的流速增加。當隨著空氣6的流速增加導致吸收溶液的ORP增加，進而使吸收溶液的ORP與處於完全氧化狀態的ORP的偏差小於設定的ORP偏差值時，再降低空氣6的流速。因此，通過將吸收溶液的ORP和處於完全氧化狀態的吸收溶液的ORP偏差作為一個指標來控制氧化反應。由於由上述氧化反應形成的石膏的溶解度低，它由吸收溶液中沉澱為固體。一部分含石膏的吸收溶液通過排放管10從吸收塔1排放，並由固—液分離器11分成石膏12和濾液13。部分濾液13被送到原料調節罐14，其餘的作為廢水15從系統中排出。在原料調節罐14中，向濾液補充碳酸鈣16後，再將濾液送回吸收塔。實施例為了進一步說明本發明，下面給出了一個實施例，該實施例中的操作條件列於下表1中。表1當使用上述系統和操作條件時，即使pH發生波動也能保持穩定的氧化控制。廢水的COD為7mg/升。對比實施例不使用上述的ORP探測器，而是由連續探測吸收溶液的ORP和pH獲得的信號得到一個設定ORP值，根據吸收溶液的ORP和設定ORP值之偏差信號來進行氧化控制。儘管系統和其它的操作條件與實施例中所用的相同，由於pH計的錯誤指示和溶解的溶液組份的變化，使廢水的COD(即43mg/升)明顯高於實施例中的廢水COD值。權利要求在煙氣脫硫的過程中，用含鈣化合物的吸收溶液處理含氧化硫的廢氣，一種含氧氣體流過該吸收溶液，通過連續探測吸收溶液的氧化—還原勢(ORP)來控制含氧氣體的流速，由此提供了一種氧化控制方法，它包括探測吸收溶液的氧化—還原勢和處於完全氧化狀態的吸收溶液的氧化—還原勢之間的第一偏差信號，並根據第一偏差信號和一個設定的氧化—還原勢偏差值之間的第二偏差信號來控制含氧氣體的流速。全文摘要在煙氣脫硫的過程中，用含鈣化合物的吸收溶液處理含氧化硫的廢氣，一種含氧氣體流過該吸收溶液，通過連續探測吸收溶液的氧化-還原勢(ORP)來控制含氧氣體的流速，由此提供了一種氧化控制方法，它包括探測吸收的溶液的氧化-還原勢和處於完全氧化狀態的吸收溶液的氧化-還原勢之間的第一偏差信號，並根據第一偏差信號和一個設定的氧化-還原勢偏差值之間的第二偏差信號來控制含氧氣體的流速。文檔編號B01D53/34GK1122258SQ9510709公開日1996年5月15日申請日期1995年6月26日優先權日1994年7月11日發明者衝野進,田中裕士申請人:三菱重工業株式會社