Sulfur Dioxide Scrubber: pH Control

Загрузить (209 KB)


Power plant boiler houses designed to burn coal or high sulfur oil are required by Federal and State pollution regulations to "scrub" (remove) sulfur dioxide from flue gasses to meet emission limits. SO2 in flue gasses is known to be harmful to the environment, as it is one contributor to the formation of acid rain. pH control is critical for the proper functioning of the scrubber system. Flue gas desulfurization (FGD) technology, is commonly referred to as a scrubber, is proved and effective method for removing sulfur dioxide (SO2) emissions from the exhaust of coal-fired power plants.

Scrubber System

The basic principle of a sulfur dioxide scrubber system is the removal of SO2 by using its chemical characteristics to combine with water. In some cases, parallel rotating rods create a series of short throat Venturi openings. A series of low pressure, large orifice spray nozzles direct the scrubbing solution into the system. "Scrubbing liquor" is introduced into the system with the flue gas stream. Depending on the design of the scrubber, the gas can flow either concurrent (with) or counter-current (against) the scrubbing liquor. The high velocity turbulence caused by the Venturi openings ensures maximum gas to liquid contact. It is here that the droplets absorb the SO2 as well as impacting and dropping particulates out of the stream. The scrubbed gas is then sent through a demister or re-heater to prevent condensation and exhausted to atmosphere.

The scrubbing liquor can be bubbled through a slurry or either lime, Ca(OH)2, or limestone, CaCO3 and water. Either lime or limestone will combine with the sulfite ions from the flue gas to form gypsum, CaSO3. The SO2 that is captured in a scrubber combines with the lime or limestone to form a number of byproducts. A primary byproduct is calcium sulfate, commonly known as gypsum. Spent scrubbing liquids are sent to clarifier where the insoluble gypsum is removed and the water is returned to the scrubber system.

The addition of lime or limestone to scrubbing solution is controlled by monitoring the pH of the solution. Lime slurries are generally alkaline with a control point near a pH of 12 while limestone slurries are more neutral.

Sulfur Dioxide Scrubber

pH Control

A pH measurement is one of the testing methods used to monitor continuous blowdown and replenishment. The SO2 within the scrubbing gases can be controlled by maintaining the level of caustic scrubbing chemicals that are commonly used. pH is a critical factor for proper operation of a scrubber. It is also difficult to measure due to 2-15% solids and tendencies towards scaling, coating and plugging.

CaSO4 concentration decreases slightly as pH decreases. Furthermore, because the concentration of oxygen dissolved in the slurry is constant, the formation of sulfate depends only on the concentration of SO3. The precipitation of CaSO4 increases as pH decreases, thus CaSO4 is apt to form scale at a lower pH. Hard scale formation can be controlled by keeping the pH high.

The solubility of CaSO3 increases greatly as pH decreases or conversely CaSO3 forms a precipitate as pH increases. If pH is too high, "soft pluggage" occurs. Soft pluggage is due to formation of calcium sulfite precipitates which appear as large leaf like masses. Obviously maintenance of equipment that has soft pluggage is easier than with equipment that has hard scale. In many cases where soft pluggage has occurred, it can be melted off simply by lowering the pH (increasing solubility).

It is obvious that a potential dilemma exists, operation at too low pH promotes the formation of hard scale and operation at too high of a pH promotes the formation of soft pluggage. Only through experience can the proper pH range be determined. Typically limestone is added to achieve the desired level of SO2 removal based on the sulfur content of the coal, the boiler load and the monitored SO2 concentration of the flue gas, while maintaining the pH in the reaction tank at 5.5 to 6.0 pH. The pH sensor can be located in the re-circulating tank or the re-circulating line.

Conductivity Control

Conductivity one of the most common testing methods used to monitor the concentration of scrubbing chemicals and by-products. As the concentration of the scrubbing chemical is depleted, its contribution to the total conductivity value will also decrease. However, occurring at the same time, the contribution to conductivity from the by-products is increasing. Therefore, a measurable decrease in conductivity is detected as the scrubbing solution is depleted.

Difficulties can arise, however, when more than one gas is being scrubbed. Depending upon the relative proportions of the gases, the by-products formed will differ, leading to variations in the conductivity background. Although a conductivity measurement can be difficult or impossible, it may still provide a useful alarm point to alert the operator to check a grab sample. In scrubbers where the scrubbing chemical concentration is maintained by continual replenishment and blowdown, conductivity can be used to initiate blowdown to prevent high dissolved solids build-up.

In continual replacement scrubbers, conductivity can be used to initiate blowdown to prevent high dissolved solids build up. Torodial or Inductive conductivity is the best form of measurement to use in this application and the sensor should be located where it will be exposed to a representative sample.

Product Recommendations

pH Measurement System

FLXA21 2-wire pH/ORP measurement system
FLXA402 4-wire pH/ORP measurement system Sensor

Option 1: FU20/FU24 pH/ORP Combination electrode
Option 2: FF20 Flow-thru assembly with individual measure, reference and temperature electrodes
i.e. SM21-AG4, SR20-AP24 and SM60-T1; SC21C- AGC55 and SM60-T1
Option 3: PR10 Retractable with combination electrode Option 4: PH8EFP with PH8HS3 Holder

Conductivity Measurement System

FLXA21 2-wire Inductive Conductivity Analyzer
FLXA402 4-wire Inductive Conductivity analyzer

ISC40 Inductivity Conductivity electrode with various installation options available (insertion, flow through, retractable)


  • 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.

    Узнать больше

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.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше
  • Промышленные pH/ОВП сенсоры

    Основным элементом системы измерения pH являются сенсоры. Компания Yokogawa предлагает большое количество моделей, способных работать в самых различных технологических процессах.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше
  • 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.

    Узнать больше

Have Questions?

Contact a Yokogawa Expert to learn how we can help you solve your challenges.