石灰石—石膏湿法脱硫吸收塔中氯离子问题的探讨

2013-02-13靳晓洁

电力科技与环保 2013年1期

靳晓洁

(辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州 121000)

0 引言

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［1－3］。石灰石—石膏湿法脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高、吸收剂分布广且易得而被广泛应用［4－5］。但是，由于石灰石—石膏湿法烟气脱硫效率的影响因素诸多，且这些因数又相互关联。其中，吸收塔浆液中的Cl－含量高不仅会增加浆液的腐蚀性、影响石膏品质与材料选择，而且影响石灰石的溶解度，最终影响脱硫效率。本文以锦州热电厂2×300 MW 机组烟气脱硫工程实际运行情况为例，分析该吸收塔浆液中的Cl－来源及危害，并提出相关的防治对策，为脱硫系统的运行提供可靠的理论支持。

1 吸收塔浆液中氯离子的来源

石灰石—石膏湿法脱硫系统氯化物来源于脱硫吸收剂、补充水及煤。脱硫吸收剂石灰石中的氯离子含量一般为0.01%左右，脱硫工艺水中氯离子的含量为10～150 mg/L，而FGD 系统中大多数的氯来源于烟气中的氯化氢，主要是煤中的含氯量高引起的。我国煤中的氯含量一般在0.1%左右，少数煤中氯含量为0.2%～0.35%，某些高灰分煤的氯含量可达0.4%。氯在煤中主要以无机物形态存在，如氯化钙、氯化钾、氯化钠、氯化镁等。

2 氯离子对脱硫系统的危害

2.1 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－将会更加敏感，其常见的腐蚀类型为点蚀［7］。另外Cl－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－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。

2.2 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CaCl2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－或SO23－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。

2.3 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［8］。由表1数据可看出，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。

表1 不同氯离子浓度时的石膏含水率

2.4 增加厂用电

氯离子具有较强的配位能力，在高浓度下会迅速与烟尘中的Al3+、Fe3+和Zn2+等金属离子配位形成络合物。这些络合物将Ca2+或CaCO3颗粒包裹起来使其化学活性严重降低，浆液的利用率下降，最终导致吸收塔浆液中的CaCO3过剩，但pH 值却无法上升［9－11］，脱硫效率降低。要想达到预想的脱硫效率就得增加溶液和溶质，这样就使得浆液循环系统电耗增加。

3 氯离子的控制措施

以上分析表明，虽然氯在煤、水及脱硫剂中的含量极低，但对湿法脱硫是系统来说一个关键因素。浆液中氯离子过高时，最有效的办法是加大脱硫废水的排放，但是要降低废水中的氯离子也是非常困难的，投资和运行费用都很高。

锦州热电2×300 MW 机组烟气脱硫工程控制Cl－的几种措施:液水应尽可能用于石灰石浆液制备，避免直接回收吸收塔，从而减少吸收塔浆液中Cl－含量;石膏在脱水的过程中会带走一定的Cl－，所以石膏在脱水时尽量少冲洗石膏饼;定期对吸收塔浆液中的氯离子含量进行测量，严格控制吸收塔浆液中Cl－含量;选择低氯根的煤、石灰石、工艺水;设废水处理系统，保证脱硫废水达标排放;发现Cl－还在上升，应增大废水排放量和石膏浆液脱水，置换新鲜的石膏浆液，保证脱硫效率。