电厂烟气脱硫吸收塔浆液氯离子浓度异常分析及调控措施

电厂烟气脱硫吸收塔浆液氯离子浓度异常分析及调控措施

韩晓

华电轮台热电有限公司  新疆巴州轮台县 841600

摘要：火力发电厂为了实现环保达标排放，烟气脱硫一般采用石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫技术，一般由吸收剂制备系统、烟气吸收及氧化系统、脱硫副产物处置系统、脱硫废水处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。锅炉烟气经进口挡板门进入脱硫增压风机，通过烟气换热器后进入吸收塔，洗涤脱硫后的烟气经除雾器除去带出的小液滴，再通过烟气换热器从烟囱排放。脱硫副产物经过旋流器、真空皮带脱水机脱水成为脱水石膏。吸收塔的浆液品质是保证脱硫效果最主要因素，吸收塔内浆液氯离子含量增大时，将会对脱硫系统运行产生很大影响，一方面会导致吸收塔内浆液品质恶化，严重时浆液会超泡溢流，影响脱硫效率；另一方面浆液氯离子增大，会造成吸收塔内部设备的腐蚀，对设备造成损坏。所以脱硫浆液氯离子增大时，及时防止吸收塔浆液中氯离子浓度高的措施。

关键词：浆液；氯离子；措施

随着我国环保法律法规的日益健全，以及对环保工作的普遍重视，烟气脱硫的应用进展迅速，火电企业多数已装设或正在增设烟气脱硫装置，为缓解日益严重的酸雨问题做出了贡献。石灰石-石膏湿法脱硫工艺是一个气液化学吸收工艺，其原理是利用石灰石作吸收剂与烟气中的 SO2发生化学反应，反应生成的亚硫酸钙被氧化空气氧化并结晶后生成 CaSO4·2H2O，经脱水后得到脱硫副产品石膏，从而达到脱除烟气中 SO2的目的。脱硫系统工况复杂，系统内冷热交替，酸碱交融，气液固三相传质剧烈，若要维持脱硫系统稳健运行，需要脱硫系统内各物种各司其职，有机配合。运行发现，脱硫浆液中氯离子很容易富集，不仅会增加产生石膏的含氯量，影响脱硫石膏品质，还会干扰脱硫塔内的主要反应，造成反应紊乱，脱硫率下降，严重时还会造成设备腐蚀、浆液起泡等问题，使脱硫运行经济性大幅降低。目前，国内学者针对浆液氯离子的研究主要停留在氯离子对脱硫系统的影响分析上。

一、吸收塔浆液中氯离子的来源

吸收塔浆液中氯离子来源主要有吸收剂石灰石、工艺水及燃煤烟尘。脱硫工艺水主要以化学反渗透的浓排水为主，不足时补充城市自来水或中水。经抽检测试，石灰石中的氯含量平均值约为0.01%，化学反渗透的浓排水、自来水及中水中氯离子浓度分别约为180mg/L、15mg/L、60mg/L。可见，石灰石、化学反渗透的浓排水、城市自来水及中水氯含量相对较低，且比较稳定，不足以引起吸收塔浆液中的氯离子浓度短时间内超过50000mg/L。因此，可推断浆液中氯离子主要来源于烟尘。该电厂使用的不同燃煤氯含量进行了抽检氯含量一般0.12%左右，少数燃煤中氯含量0.2-0.35%，某些高灰分煤的氯含量较高。燃烧后被烟气携带进入电除，烟尘颗粒中的氯化物所占比例或流量较大时，除尘器不能将其全部有效去除，进入脱硫吸收塔后，较多的氯化物被洗脱，形成氯化盐溶液，并逐步循环、富集、升高。因此，燃煤是脱硫吸收塔浆液中氯离子最主要来源，尤其高灰煤更加明显。

二、氯离子对脱硫系统的危害

1、强烈的腐蚀性，氯离子对不锈钢的腐蚀主要有两方面：一是破坏钝化膜；二是降低pH值。在pH偏低的环境下，不锈钢对Cl一将会更加敏感，其常见的腐蚀类型为点蚀。另外Cl一又是引起金属孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和选择性腐蚀的主要原因。当Cl一含量达2％时，大多数不锈钢已不能使用，要选用氯丁基橡胶、玻璃鳞片衬里或其他耐腐蚀材料。综上所述，浆液氯离子含量高带来的一个问题就是对于浆液接触的罐体、管道和设备的腐蚀，必须采用更高级的防腐材料和设备，这就增加了投资。

2、抑制吸收塔内的化学反映。在湿法脱硫系统吸收塔浆液中，氯化物大多以CaCI2，的形式存在。钙离子浓度的增大，在同离子效应的作用下，将抑制石灰石的溶解，降低液相的碱度，从而影响到吸收塔内的化学反应，降低了SO2的去除率。氯离子的扩散系数较大，具有排斥HSO3的作用，影响SO2的物理吸收和化学吸收，抑制脱硫反应的顺利进行，导致脱硫效率下降。另外，随着吸收塔浆液Cl含量的增加，浆液性质可能会改变，塔内浆液会产生大量气泡，造成吸收塔溢流，甚至导致浆液进入原烟道。

3、影响石膏品质。吸收塔浆液中氯化物浓度升高，会引起石膏中剩余的脱硫剂量增大，还会使副产物石膏中的氯离子含量增加，氯离子含量达到一定值时，就需要大量的冲洗水，这就无法保证石膏品质，当氯离子含量过高时，将会对石膏含水率产生不利影响，使石膏脱水性能急剧下降。石膏用作水泥缓凝剂时，对石膏中的氯含量有严格的要求，一般要求小于0．1％。因此，氯化物含量高时需附加除氯的措施，使后续处理工艺复杂，费用增加。

三、吸收塔浆液中氯离子控制措施

1、调整燃煤结构，优化配煤方式。浆液中高含量的氯离子，给脱硫系统带来了严重的危害，控制烟尘中氯化物、HCL含量，是直接有效的方法，实现燃煤煤种中氯元素的控制。选用低灰、低煤焦油的煤种后，能较好的控制吸收塔浆液氯离子浓度不超过20000mg/L，出于燃烧经济性的考虑，掺烧其它经济煤种，引起氯离子浓度升高，应合理的调整掺烧比列，尽可能选择低灰、低氯煤种，从源头上控制氯离子含量。应对各煤种的氯元素含量进行化验分析，及时进行量化掺烧，从源头控制氯的含量。

2、保证废水处理系统良好，增加废水处理量。某电厂脱硫废水的处理能力2T/h，设计煤种硫份为0.76%。但在实际生产过程中，受市场因素影响，长期掺烧低值、高硫煤种，造成废水量偏大，废水旋流器经常发生堵塞现象，同时，去除重金属、杂物的污泥能力有限，已经处于饱和状态，环保风险较大。单塔双循环超低改造后，脱硫废水处理量增容改造增加到12T/h，为了有效降低氯离子浓度，在保证废水系统良好时，应连续运行废水系统，逐步置换新鲜浆液，降低吸收塔浆液氯离子含量。大量的氯离子进入废水系统后，可再次通过化学去除，一般有去除氯离子有沉淀盐方式、分离拦截方式、离子交换方式、氧化还原等方式，但这些去除氯离子技术还未真正应用于脱硫工艺系统。

3、抛弃部分浓度高的氯离子浆液。当浆液氯离子浓度上升较快、居高不下情况下，石膏携带和废水置换难以控制时，浓度接近60000mg/L时，在保证浆液密度尽可能低的情况下，直接向抛浆池（3000m3）导入部分浆液，集中进行抛浆，可连续置换二分之一容量的吸收塔浆液量，置换液位约4m。抛浆后一段时间内应严格控制燃煤煤种，否则，氯离子浓度仍会快速上涨富集，因抛浆池容积及浆液制备能力有限，应限制频繁抛浆作业过程。

脱硫吸收塔浆液氯离子的最主要来源是燃煤燃烧产生的烟气携带，对于烟气中SO2有效脱除、对反应生成物（石膏）品质、设备系统腐蚀、设备安全平稳运行均带来了不利影响，是火力发电厂脱硫系统需要控制的重要指标之一。针对此问题，某电厂从燃煤结构、废水处理、高氯离子浆液等方面提出并实施控制措施，吸收塔浆液中氯离子浓度得以控制，脱硫系统实现了安全、平稳、高效运行。通过采取上述措施，工艺水中Cl一含量维持在80-150mg／L的稳定水平，设计煤中防冻液的用量也开始缓慢减小，吸收塔浆液中Cl含量也呈现降低趋势。由此，未来碰到浆液Cl含量异常的问题，可以查找具体原因并采取有效解决措施，使吸收塔浆液Cl含量控制在指标范围内，以此保障系统安全稳定运行。

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