Introduction
Wet scrubbers are used in utilities, paper mills, and chemical plants to remove sulfur dioxide (SO2) and other pollutants from gas streams. Undesirable pollutants are removed by contacting the gases with an aqueous solution or slurry containing a sorbent. The most common sorbents are lime, Ca(OH)2, and limestone, CaCO3. In limestone-gypsum flue gas desulfurization systems, the consumption of a desulfurization agent (lime) is controlled using online pH analyzers.
Limestone-gypsum flue gas desulfurization consists of two processes: absorption and oxidation.
Absorption Process
After fly ash removal, the flue gas is bubbled through the scrubber, and the slurry is added from above. The lime or limestone reacts with the SO2 in the flue gas to create insoluble calcium sulfite (CaSO3) as shown in the equations below.
Reaction formulas:
Limestone: CaCO3(s) + SO2(g) → CaSO3(s) + CO2(g)
Lime: Ca(OH)2(s) + SO2(g) → CaSO3(s) + H2O(l)
A pH sensor in a recirculating tank is used to control feed of the solid lime or limestone. Neither lime nor limestone dissolves well in water and therefore, both are pumped in slurry form to the scrubber tower. In this process, it is important to promote the reaction of calcium (Ca) and to achieve a target desulfurization rate. The absorption rate is affected by the pH, concentration, temperature of liquid, and the liquid/gas ratio.
When the pH of the absorbing solution is below 5, calcium hydrogen sulfite (Ca(HSO3)2) is generated. Ca(HSO3)2 is converted into sulfur dioxide (SO2) in a reversible reaction, thereby reducing the desulfurization rate. When the pH of the absorbing solution is 7 or higher, carbon dioxide (CO2) in the flue gas reacts with calcium (Ca) to produce calcium carbonate (CaCO3). This increases lime consumption. Since the pH has an influence on the subsequent oxidation process, the pH of the absorbing solution should be kept between 5 and 6.
Oxidation Process
Reaction formulas:
CaSO3(s) + 1⁄2 O2(g) + 2H2O(l) → CaSO4・2(H2O)(s)
The calcium sulfite may be further reacted with oxygen by oxidation to produce gypsum. This is done normally under a pressure of approximately 500 kPa and a temperature of 50 to 80 °C. The pH of the absorbing solution in the absorber is approximately 6, and normally maintained at around 4.
Application Problems
The calcium compounds produced in scrubbers tend to accumulate in the recirculation loops and can cause a buildup of scale. Scale on the spray nozzles affects the atomization of the water droplets and reduces the scrubbing efficiency. The lime can cause scaling on the pH electrode which affect the pH measurement. To ensure accurate measurements, frequent cleaning of the electrodes with acid is required, which adds to both maintenance workload and cost. So having an accurate reliable pH control is necessary not only to control the lime and limestone feed, but also to forestall the start of scaling, as it is much easier to prevent scaling than to remove it.
Solution
One solution in the past was to install and auto cleaning installation that would save on maintenance time and expense, to help extended the life of the probe. However since the cation reference sensor, SC24V, was released in 2010 end users have changed out either existing Yokogawa product or competitors product and replaced it with the revolutionary differential pH/ORP sensor.
Since the cation sensor, SC24V, has NO junction, there is NO path from the process to the internal element; so NO poisoning can occur. Since there is NO junction, there is NO plugging or coating problems to worry about and there is NO electrolyte depletion problem, because there is NO electrolyte. The sensor virtually eliminates problems caused by aging and pollution of the liquid junction. Customers will have less maintenance time and longer sensor life.
Product Recommendations
| Transmitter | FLXA202/FLXA21 2-wire pH/ORP measurement system |
|---|---|
| FLXA402 4-wire pH/ORP measurement system | |
| Sensor | Option 1: Cation Reference Sensor SC24V with desired Holder (Retractable, Flow-Thru, Insertion); Any holder that accepts a PG13.5 connection |
| Option 2: PR10 Retractable with combination electrode; or PH87 Retractable assembly with the PH97/DP Sensor | |
| Option 3: FU20/FU24 pH/ORP Combination electrode | |
| Option 4: FF20 Flow-thru assembly with individual measure, reference and temperature electrodes with the automatic cleaning assembly, K1547PJ |
i.e. SC21C-AGC55 and SM60-T1; or SM21-ALP26 and SM60-T1
Отрасли
-
Электроэнергетика
В середине 1970-х годов компания Yokogawa вошла в энергетический бизнес, выпустив электросистему управления EBS. С тех пор компания Yokogawa неуклонно продолжает развивать свои технологии и возможности для предоставления лучших услуг и решений нашим заказчикам по всему миру.
Компания Yokogawa создала глобальную сеть решений в области электроэнергетики, чтобы играть более активную роль на динамично развивающемся мировом рынке электроэнергии. Это позволило наладить более тесную командную работу внутри компании Yokogawa, объединив наши глобальные ресурсы и отраслевые ноу-хау. Эксперты компании Yokogawa в области электроэнергетики работают вместе, чтобы предоставить каждому заказчику решение, которое наилучшим образом соответствует его сложным требованиям.
Related Products & Solutions
-
2-проводной преобразователь-анализатор FLXA202
Преобразователи серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря возможности подключения одного или двух датчиков они являются наиболее универсальными двухпроводными анализаторами.
-
2-проводной преобразователь/анализатор FLXA21
Анализаторы серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря возможности измерения с помощью одного или двух датчиков они являются наиболее универсальными двухпроводными анализаторами.
-
4-Wire pH/ORP Analyzer PH450
The PH450 pH and ORP analyzer is a multivariable analyzer that combines pH with temperature and ORP (Redox) measurement, which can be utilized through different output functions: two mA current outputs, four independent SPDT contact outputs and HART.
-
Выдвижной держатель PR10 для установки без прерывания процесса
Измерения в режиме реального времени часто сопряжены с возникновением дополнительных проблем, особенно в случае необходимости планового технического обслуживания. Держатель PR10 идеально подходит, когда датчик необходимо извлечь без прерывания или остановки процесса. С его помощью можно вывести сенсор из технологического процесса при давлении до 5 бар (72 psi) без использования каких-либо специальных инструментов. PR10 подходит для установки любого РН/ОВП сенсора или сенсора растворенного кислорода с присоединительной резьбой PG13.5.
-
Дифференциальные pH/ОВП сенсоры
Дифференциальные pH/ОВП-сенсоры были разработаны для сложных условий эксплуатации, где обычные датчики неэффективны. Они предназначены для измерения РН в солевых растворах, например, в процессе электролиза, производстве сыра и многих других.
-
Комбинированные сенсоры pH/ОВП моделей FU20 и FU24
Комбинированные сенсоры pH/ОВП моделей FU20 и FU24 соответствуют принципу компании Yokogawa «Чем проще, тем лучше» в отношении технологии усовершенствования и разработки жидкостных систем.
-
Многоканальный 4-х проводной преобразователь FLXA402
Преобразователи серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря своей модульной конструкции они могут работать одновременно с несколькими датчиками.
-
Персональный портативный pH/ОВП-метр PH71/PH72
PH71/PH72 – это компактный, простой в использовании и водонепроницаемый pH/ОВП-метр, идеально подходящий для работы в полевых условиях. Прибор может осуществлять калибровку в одно касание и имеет функцию температурной компенсации. PH71/PH72 – это pH/ОВП-метры лабораторного класса, воплощающие в себе идеальный баланс габаритных размеров и стоимости
-
Промышленные pH/ОВП сенсоры
Основным элементом системы измерения pH являются сенсоры. Компания Yokogawa предлагает большое количество моделей, способных работать в самых различных технологических процессах.
-
Проточный держатель FF20 и фитинг FS20
Yokogawa вложила много средств и времени на разработку функционально полной линейки держателей и фитингов, уделяя особое внимание конструкции, чтобы максимально сократить время монтажа, демонтажа и технического обслуживания, тем самым снижая эксплуатационные расходы.
-
pH и ОВП сенсоры
pH/ОВП сенсоры являются чувствительной частью всей системы, правильный выбор модели играет решающую роль для получения надежных и точных результатов измерения. Также немаловажно правильно установить датчик в процесс, для чего доступны различные дополнительные приспособления: фитинги для прямого монтажа, а также выдвижной, погружной и проточный адаптеры.
-
Анализаторы pH и ОВП
pH и ОВП-анализаторы используются для непрерывного контроля качества подготовки воды, очистки сточных вод, конечного продукта, процесса нейтрализации в целлюлозно-бумажном производстве, в скрубберах, градирнях, производстве химических веществ, в установках для очистки воды и стоков, а также для многих других задач.