作者：樸華環保時間：2025-09-17
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在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統中，吸收塔漿液的pH值是一個至關重要的運行參數，它直接決定了脫硫效率的高低、系統運行的穩定性以及副產品石膏的品質。鄭州樸華科技有限公司是河南專業的環保設備生產廠家，在多年為客戶提供脫硫設備的設計與研發生產服務中，深刻體會到精準控制pH值對于整個脫硫系統高效穩定運行的核心意義。本文將深入探討pH值的控制策略及其對脫硫效率與系統結垢的深遠影響。
簡單來說，吸收塔漿液的pH值直接反映了漿液的酸堿度，是維持化學反應平衡的指揮棒。它通過影響SO?的吸收速率、石灰石的溶解程度以及產物的結晶過程，全方位地左右著脫硫系統的性能。
其核心影響主要體現在兩個有時相互矛盾的方面：
高pH值：有利于煙氣中SO?的高速吸收，從而提升脫硫效率。因為較高的堿度意味著漿液中有更充足的CaCO?與SO?反應。
低pH值：有利于石灰石（CaCO?）的溶解和亞硫酸鈣（CaSO?）的氧化，促進石膏（CaSO?·2H?O）的結晶析出，并能有效減少系統結垢的風險。
因此，控制的藝術就在于尋找一個最佳平衡點，既能保證高脫硫效率，又能確保系統穩定不結垢，同時實現石灰石的高效利用和石膏的高品質產出。
從化學反應動力學角度看，提高漿液pH值，意味著增加了可供反應的石灰石濃度，從而加快了SO?的吸收速率。許多運行數據表明，在一定范圍內，隨著pH值的升高，脫硫效率呈上升趨勢。
但值得注意的是，這種提升并非沒有上限。實踐表明，當pH值超過5.8后，脫硫效率的增益會變得不明顯，甚至可能出現下降。這是因為在過高的pH環境下，氫離子（H?）濃度過低，反而阻礙了鈣離子（Ca2?）的析出，使得化學反應無法最有效地進行。更嚴重的是，過高的pH值會導致石灰石反應不徹底，不僅浪費了吸收劑，使得石膏產品中未反應的CaCO?含量超標（當pH=5.9時，漿液中的CaCO?含量可達2.98%），降低了石膏純度，也增加了運行成本。
系統結垢是濕法脫硫運行中最常見也最令人頭疼的問題之一，而pH值的失控是導致結垢的主要原因。結垢主要分為兩種類型：
軟垢（亞硫酸鹽垢）: 當漿液pH值運行在較高水平（對于石灰石系統，pH > 6.2）時，脫硫產物主要是半水亞硫酸鈣（CaSO?·1/2H?O）。其溶解度很低，極易達到過飽和狀態而結晶析出，形成一種柔軟、葉狀的垢層，附著在塔壁、噴嘴和部件表面。這種垢會堵塞管道和設備，影響系統正常運行。
硬垢（石膏垢）: 當pH值運行過低時，硫酸鹽（石膏）的溶解度會降低，而亞硫酸鹽的溶解度急劇上升，這會導致石膏在短時間內大量析出，形成堅硬的垢層。此外，如果漿液中的亞硫酸鈣濃度偏高，還會與硫酸鈣形成混合結晶垢（CSS垢）。
值得一提的是，在較高pH值下，煙氣中高濃度的CO?還會發生“再碳酸化”反應，生成CaCO?沉積物，加劇結垢。因此，將pH值穩定在合理區間是防止結垢的關鍵。
基于上述原理與實踐經驗，鄭州樸華科技結合其為眾多客戶提供脫硫設備與解決方案的經驗，總結出以下控制策略：
綜合脫硫效率、防結垢、石灰石利用率和石膏品質等多重因素，將吸收塔漿液的pH值穩定在5.0 - 5.8之間是一個廣泛認可的最佳區間。在這個范圍內，通常能將鈣硫比（Ca/S）控制在接近理論值的1.02 - 1.05之間，實現經濟高效運行。
| pH值范圍 | 對脫硫效率的影響 | 對系統結垢的影響 | 綜合建議 |
|---|---|---|---|
| < 4.0 | 漿液幾乎不再吸收SO? | 硬垢生成風險增加 | 需避免 |
| 4.0 - 5.0 | 吸收速率較低 | 結垢傾向減弱，但腐蝕風險增加 | 非理想范圍 |
| 5.0 - 5.8 | 效率較高，反應良好 | 結垢風險較低 | 最佳運行范圍 |
| 5.8 - 6.2 | 效率可能不再提升或下降 | 軟垢生成風險開始增加 | 需謹慎控制 |
| > 6.2 | 石灰石浪費，效率可能下降 | 軟垢風險顯著增加 | 應避免 |
pH值的控制主要通過調節送入吸收塔的新鮮石灰石漿液量來實現。這是一個典型的閉環控制過程：
測量: 使用安裝在吸收塔排出漿液管道上的pH計實時監測漿液pH值。
比較: 將測量值與設定值（如5.4）進行比較。
調節: 如果pH值低于設定值，控制系統會增大石灰石漿液補給閥門的開度，增加堿度補給量；反之，則減少補給量。
坦白說，這個測量和控制過程并非易事。漿液環境惡劣，含有大量固體顆粒和氯離子等，容易造成pH電極磨損和污染，導致測量失準。因此，選擇高品質的儀表并建立嚴格的定期清洗和校準維護制度至關重要。
對于負荷或燃煤硫分變化頻繁的電廠，樸華科技建議采用更先進的前饋-反饋復合控制策略。即除了根據pH反饋進行調節外，還引入機組負荷和入口SO?濃度作為前饋信號。系統提前預判SO?總量的變化，預先調整石灰石漿液的給料量，從而大幅減小pH值的波動幅度，提高控制的精確性和穩定性。
一個穩定的pH值控制系統離不開其他運行參數的協同配合：
漿液密度：通常控制在1060~1127 kg/m3（對應濃度10%~20%）。密度過高會加劇磨損、影響結晶和脫水效果；過低則可能導致石膏品質下降和石灰石浪費。通過連續排放石膏至脫水系統來控制。
氧化風量：充足的強制氧化是保證亞硫酸鹽徹底氧化為硫酸鹽（石膏）的關鍵，能有效防止因亞硫酸鹽飽和而引起的結垢，并提高石膏品質。
氯離子濃度：宜控制在20000 ppm以下。過高會抑制吸收反應，增加腐蝕性，并可能毒化pH電極。
鄭州樸華科技有限公司作為河南專業的環保設備生產廠家，在多年從事脫硫設備、除塵器、VOCs治理設備的研發與生產過程中，深刻理解系統協同優化的重要性。對于脫硫系統，我們不僅關注單一設備的性能，更注重整個系統的匹配性和運行策略的優化。
針對pH值控制，我們的設備設計和系統集成注重以下幾點：
合理的吸收塔設計：確保氣液充分接觸，為化學反應提供良好環境。
可靠的測量儀表選型與安裝：推薦易于維護和清洗的pH測量裝置，并提供準確的安裝指導，以減少測量偏差。
精準的石灰石漿液制備與給料系統：確保漿液細度和濃度穩定，給料調節靈敏可靠。
全面的控制系統：將pH控制、密度控制、氧化風量控制等有機結合，形成協同優化策略。
不得不說，精細化運行是環保設施穩定達標、降低物耗能耗的關鍵。通過對pH值這一核心參數的深入理解和精準控制，可以有效提升脫硫效率，從根本上遏制結垢現象，同時降低運行成本，實現環保與經濟的雙贏。
總而言之，脫硫吸收塔漿液的pH值控制是一門平衡的藝術，需要運行人員深刻理解其背后的化學原理，并依托可靠設備和智能控制策略付諸實踐。希望本文能為從事脫硫運行工作的朋友們提供一些有益的參考。
