引起的石灰石浆液中毒的方法
【技术领域】
[OOOU 发明公布了一种判断Al3+引起的石灰石浆液中毒的方法，通过化学平衡、电荷平 衡计算得出浆液中的HOTs和C0 %浓度，从而推算得出造成石灰石浆液中毒的A1 的浓度 下限。该判断方法主要应用于火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中。
【背景技术】
[0002] 煤炭在我国的一次能源消费构成中占有绝对重要的地位，也是我国火电厂的主要 燃料。随着电力工业的发展，燃煤所产生的S〇2污染日益严重。为控制so 2污染，2011年，环境 保护部和国家质量监督检验总局联合发布《火电厂大气污染物排放标准》（GB11223-2011)， 对不同时期的火电厂建设项目分别规定了对应的大气污染物排放控制要求，在该种形势 下，全国各地的火电厂纷纷进行烟气脱硫工程的建设，从而大大缓解了二氧化硫的排放对 环境造成的污染。
[0003] 在各种烟气脱硫工艺中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺W其诸多优点成为现阶 段应用最广泛的烟气脱硫工艺。在该工艺过程中，石灰石的溶解是重要的速率控制步骤之 一。但是，来自于烟气的飞灰中所溶出的Al 3+往往会抑制石灰石的溶解，使得石灰石浆液中 碱性物质浓度降低，对S化吸收能力下降，即石灰石浆液中毒，从而大大降低烟气脱硫效率。 而如何检测出Al 3+造成的石灰石浆液中毒的浓度下限，W方便为电厂等单位建立浓度警示 值，为成功解决石灰石浆液中毒提供重要参考意义。
【发明内容】
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[0004] 本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能准确检测出Al3+造成的石灰石浆液 中毒的浓度下限，从而成功提供预警作用的判断Al 3+引起的石灰石浆液中毒的方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种判断Al3+引起的石灰石 浆液中毒的方法，该方法步骤包含：
[0006] (1)首先测定石灰石浆液的抑值；
[0007] (2)然后测定石灰石浆液的温度；
[000引 （3)根据浆液中的化学平衡、电荷平衡关系式计算得到浆液中肥矿3和C0 %的浓 度；
[0009] (4)依据步骤（3)肥矿3和C0%的浓度计算结果，判断造成石灰石浆液中毒的Al3+ 的浓度范围。
[0010] Al3+造成石灰石浆液中毒的化学原理在于，一方面，A1 与肥〇-3、CO%之间发生双 水解反应，生成A1 (0H) 3沉淀覆盖在石灰石颗粒表面，严重抑制石灰石的溶解；另一方面，由 于石灰石无法溶解，不能提供具有碱性的肥矿3、C〇%，因此对S化的吸收能力大幅下降，脱硫 效率显著降低，总体表现为石灰石浆液中毒。该双水解反应的化学方程式如下：
[0011] A13++3肥矿3= A1 (0H) 3+3C02 (1)
[001 引 2A13++3C02-3+3H20 = 2A1(0H)3+3C02 (2)
[0013] 该样，便可根据石灰石浆液中各种离子之间的化学平衡、电荷平衡关系式来计算 出各种离子的平衡浓度，从而推算出引起石灰石浆液中毒的Al 3+的浓度下限。
[0014] 石灰石浆液中，存在如下化学反应：
[001引石灰石的溶解：
[0016] CaC〇3= Ca"+c〇32- 做
[0017] H2CO3 的一阶电离：
[001 引 C02 (aq) +&0 = H++HC03- (4)
[0019] H2CO3 的二阶电离：
[0020] 肥矿3=H++C032- 妨
[0021] 水的电离平衡：
[0022] &0 = H++OH- (6)
[0023] 电荷平衡；
[0024] 2[〔3"] + 出+] = [0口 + 出0)-3]+2[0)32-] (7)
[0025] 该样，浆液中的各种离子浓度之间存在如下关系式：
[0026] 出1 * [OH-] = K, 做
[0027] 式中，K，是水的离子积，是温度的函数。
[002引[Ca"]*[C032-] = Kep (9)
[0029] 式中，Kep是CaCO 3的溶度积，是温度的函数。
[0030]
【主权项】
1. 一种判断A1 3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，该方法步骤包含： (1) 首先测定石灰石浆液的pH值； (2) 然后测定石灰石浆液的温度； (3) 根据浆液中的化学平衡、电荷平衡关系式计算得到浆液中[HC(T3]和[C0%]的浓 度； (4) 依据步骤（3)中得出的[HC(T3]和[C0%]的浓度计算结果，计算出造成石灰石浆液 中毒的Al3+的浓度范围。
2. 根据权利要求1所述的判断A1 3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，A1 3+ 造成石灰石浆液中毒的化学原理在于，一方面，Al3+与HC(T3、C0%之间发生双水解反应，生 成A1(0H)3沉淀覆盖在石灰石颗粒表面，严重抑制石灰石的溶解；另一方面，由于石灰石无 法溶解，不能提供具有碱性的HC(T3、CO%，因此对S02的吸收能力大幅下降，脱硫效率显著降 低，总体表现为石灰石浆液中毒；该双水解反应的化学方程式如下： A13++3HC0_3=A1 (OH) 3+3C02 (1) 2A13++3C0%+3H20 = 2A1 (OH) 3+3C02 (2) 〇
3. 根据权利要求2所述的判断A1 3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，所述 的石灰石浆液中，存在如下化学反应： 石灰石的溶解： CaC03=Ca2++C0 广 (3) H2C03的一阶电离： C02 (aq) +H20 =H++HCCV (4) H2C03的二阶电离： HC(T3=H++C0 广 (5) 水的电离平衡： H20 =H++〇r (6) 电荷平衡： 2[Ca2+] + [H+] = [0H1 + [HC(T3]+2[C0321 (7)； 浆液中的各种离子浓度之间存在如下关系式： [H+]_-]=Kw (8) 式中，Kw是水的离子积，是温度的函数； [Ca2+]*[C032_] =KCP (9) 式中，K。,CaCO3的溶度积，是温度的函数；
式中，1^是1120)3的一阶电离常数，是温度的函数；
式中，1(。2是1120)3的二阶电离常数，是温度的函数；
[H+] = 10_5_5 (13) 求解由式（8)_式（13)联立而成的方程组，得到浆液中HC(T3、C02_^种离子的浓度，再 根据式（1)和式（2)的化学计量关系，得出导致石灰石浆液中毒的Al3+的浓度下限的理论 值。
4. 根据权利要求3所述的判断A1 3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，不同 温度下的相关常数值按照下列公式进行计算： Kcp= 10~ (-171. 9065-0. 077993*T+2839. 319/T+71. 595*logl0 (T)) (14) Kcl=exp(-12092.l/T-36. 7816*log(T)+235. 482) (15) Kc2=exp(-12431. 7/T-35. 4819*log(T) +220. 067) (16) Kw=exp(-13445. 9/T-22. 4773*log(T) +140. 932) (17) 〇
5. 根据权利要求4所述的判断A1 3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，通过 湿法烟气脱硫系统浆液池内Al3+浓度的增长速率与减少速率，便能判断出A1 3+是否可能造 成石灰石浆液中毒，具体为： 浆液池内Al3+的增长速率： Mi=Vfg*Ffa*Fal*Fd*54/102*/27 (18) 式（18)中，Mi是浆液池内A1 3+的浓度增长速率，mmol/h; Vfa是烟气中的飞灰含量，mg/m3; Fal是飞灰中的氧化铝含量； Fd是飞灰中铝的溶出分数 54/102,A1203 中的A1 含量； 27是A1的原子量 浆液池内Al3+的排出速率： M2= 3. 83*V胃*1000 (19) 式中，3. 83是引起石灰石浆液中毒的Al3+的浓度下限值，Vww是脱硫系统废水排放速 率，m3/h; 利用式（18)和式（19)，计算出MjPM2的数值，如果Mi〈M2，浆液不会中毒，如果札爲， 浆液存在中毒。
【专利摘要】本发明公开一种判断Al3+引起的石灰石浆液中毒的方法，其特征在于，该方法步骤包含：(1)首先测定石灰石浆液的pH值；(2)然后测定石灰石浆液的温度；(3)根据浆液中的化学平衡、电荷平衡关系式计算得到浆液中[HCO-3]和[CO2-3]的浓度；(4)依据步骤(3)中得出的[HCO-3]和[CO2-3]的浓度计算结果，计算出造成石灰石浆液中毒的Al3+的浓度范围。本发明具有能准确检测出Al3+造成的石灰石浆液中毒的浓度下限，从而成功提供预警作用的优点。
【IPC分类】G01N30-96
【公开号】CN104569281
【申请号】CN201510005279
【发明人】华晓宇, 施浩勋, 陈统钱, 滕敏华, 裘立春
【申请人】浙江省洁净煤技术研究开发中心, 台州发电厂
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月5日