- 文献综述（或调研报告）：
基于浆液pH和ORP双指标控制策略研究综述
关键词：氧化还原电位（ORP）；pH值；湿法烟气脱硫；脱硫效率
摘要：在湿法烟气脱硫过程中，烟气被吸收塔浆液中的石灰石洗涤，洗涤过程中SO2气体被脱除的同时得到亚硫酸钙，再由氧化空气氧化，进而得到副产品石膏晶体。ORP是反映整个系统氧化还原状态的综合指标，通过控制ORP使亚硫酸根充分氧化生成硫酸根，从而控制氧化程度。将吸收塔浆液pH值控制在合理的范围内，是提高火电厂烟气脱硫系统脱硫效率的最主要因素。脱硫浆液的氧化是一个复杂的反应体系，既需要pH进行调控，又需要ORP的控制。因此，在pH控制的基础上引进ORP指标，采用ORP与pH双控制的策略来解决脱硫浆液氧化的问题，建立ORP与pH之间的耦合，实时在线监控调整，进而使脱硫效率最优化。
Overview of double-index control strategy based on slurry pH and ORP
Keywords：Oxidation-reduction potential；pH value；Wet flue gas desulfurization；Desulfurization efficiency
Abstract：In the process of wet flue gas desulfurization, the flue gas is washed with limestone from the slurry of the absorber, SO2 gas is removed from the scrubbing process and calcium sulfite is obtained at the same time. Then the by-product gypsum crystal is obtained by oxidizing the air. ORP is a comprehensive index reflecting the redox state of the whole system. By controlling ORP, sulfite can be fully oxidized to sulfate, so as to control the degree of oxidation. The most important factor to improve the desulfurization efficiency of flue gas desulfurization system in thermal power plants is to control the pH value of slurry in absorption tower within a reasonable range. The oxidation of desulfurization slurry is a complex reaction system, which requires both pH and ORP control. Therefore, on the basis of pH control, ORP index is introduced, and the dual control strategy of ORP and pH is adopted to solve the oxidation problem of desulfurization slurry. Coupling between ORP and pH is established, real-time on-line monitoring and adjustment are carried out, so as to optimize the desulfurization efficiency.
- 前言
（一）背景
随着电力行业的迅猛发展，我国发电使用的原煤量已达到原煤消耗总量的50%以上，燃煤发电时会排放大量的SO2，对环境造成了极大地污染，加剧了生态系统的恶化，给自然环境和人类的生存发展带来负面的影响[13]。因此，为了降低SO2的排放量，研究烟气脱硫技术具有重要的社会和现实意义，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前广泛采用的脱硫技术。影响WFGD系统脱硫效率的因素有以下几类：（1）设计因素：液气比、烟气流速、浆液停留时间、氧化空气流量及其布置、气流均匀性设计、喷淋层设计；（2）进口烟气因素：烟气量、进口SO2浓度、烟气温度、烟气含尘量、烟气中其他气体含量；（3）吸收剂因素：石灰石活性、添加剂、工艺水质；（4）运行控制参数因素：吸收塔浆液pH值、吸收塔浆液浓度、氧化程度、钙硫比、循环泵投运台数、废水排放量[2]。
（二）脱硫浆液氧化控制研究现状
目前国内外的研究主要集中在亚硫酸钙氧化动力学，对亚硫酸钙氧化控制的工程手段研究较少。庞旭[3]、闫军[4]许多学者提出了石膏品质的影响因素（pH、氧化程度等）以及控制氧化程度的重要性，但是没有提出氧化程度的控制指标。WARYCH等[5]在基于Stagnant-Film 理论的基础之上，进行了SO2的脱除量计算，并采用特定模型预测脱硫喷淋洗涤器效率的工艺参数，对脱硫系统进行工艺优化。杨剑[6]研究了湿法脱硫氧化过程的动力学，建立了烟气脱硫氧化过程的动力学模型，并研究了石膏结晶过程。李守信等[7]较全面地分析了影响石膏质量的工艺因素，并提出了控制参数，指出合理的氧化空气量是理论空气量的1.8～2.5 倍。以上研究重点主要集中在亚硫酸盐氧化的动力学研究，从化学反应的反应机理来解释氧化反应微观过程的化学动力学，从分子水平研究了影响反应进行的快慢程度，并取得了一定的研究成果[28-35]。但亚硫酸盐的氧化反应由于涉及到电子的转移同时也是一个氧化还原反应，因此可以从电化学角度入手对氧化还原反应进行的方向和限度进行深入探究。ORP（氧化还原反应的电势差称为ORP）作为体系的整体氧化还原电位，是反映整个系统氧化还原状态的综合指标，不仅可以反映氧化还原反应进行的方向，又可以反映氧化还原反应进行的限度，通过控制ORP使亚硫酸根充分氧化生成硫酸根，从而控制氧化程度，即可通过亚硫酸盐氧化的电化学角度来判断脱硫浆液内氧化态与还原态物质的比例，调节氧化风量及浆液循环泵的运行台数，从而使得该氧化反应平衡向生成正盐的方向移动，达到优化脱硫石膏品质控制的目的。将吸收塔浆液pH值控制在合理的范围内，是提高火电厂烟气脱硫系统脱硫效率的最主要因素，脱硫浆液的氧化是一个复杂的反应体系，既需要pH进行调控，又需要ORP的控制。因此，在pH控制的基础上引进ORP指标，即采用ORP与pH双控制的策略来解决脱硫浆液氧化的问题[1]。
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