锅炉烟气中氯离子含量的检测与研究

蔡 洁

（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

河南龙宇煤化工有限公司目前是一家现代化大型国际煤炭化工企业，产品主要有50万t甲醇、20万t二甲醚、50万t醋酸和40多万t乙二醇。公用工程的热电系统有6台循环流化床锅炉，采用炉内石灰石脱硫和炉外石灰浆液湿法脱硫。锅炉烟气中的氯离子源于使用的煤炭，通常煤炭中的氯元素质量分数为0.2%～0.3%。其在烟气中主要以氯化氢的形式存在，因此，会对后面的布袋除尘系统、湿法灰浆脱硫系统产生不利影响，主要表现为加速设备老化腐蚀、减缓灰浆脱硫系统中碳酸钙的分解速度、降低浆液的酸碱值，影响二氧化硫、硫化氢等硫化物的脱除效率，增加原材料的消耗量，造成较大的浪费。

常用的氯离子分析方法主要有氯化银滴定法[1]、银电极电位法等，传统方法受限于检测范围、烟气中硫化物的干扰[2]等，操作较为烦琐，都具有使用的局限性。本研究主要采用吸收后离子色谱法[3]分析，操作简单、重复性好、抗硫化物干扰性强、结果准确，为气体中氯元素含量的分析检验提供了一种新的思路。

1 仪器与试剂

（1）离子色谱仪（930型，瑞士万通），配自动进样器（863型）、电导检测器（DS6）、色谱柱（A5-250Z，Metrosep A Supp 250 mm×4 mm）、25 μL定量环。

（2）湿式气体流量计。

（3）洗气瓶：125 mL左右。

（4）容量瓶：250 mL。

（5）注射器：500 μL。

（6）氯离子标准溶液：500 μg/mL。

（7）高纯水。

2 色谱条件

淋洗液：128 mmol碳酸钠和40 mmol碳酸氢钠等梯度淋洗，流速为1.0 mL/min，进样体积为25 μL，柱箱温度为35 ℃。

3 分析原理

使用水作为吸收液，吸收烟气中的氯离子，然后将溶液处理后导入离子色谱仪中，在淋洗液的带动下进入检测器中接受检测，根据标准样品保留时间定性、峰面积定量。

4 分析步骤

4.1 配制标样并建立校正表

取氯离子标准溶液稀释成0、1、2、3、4 mg/L的标准工作溶液，以高纯水作为空白，待仪器条件稳定就绪后，分别进仪器测定，强制过零点，建立校正曲线。不同质量浓度标准工作溶液测定结果如表1所示。

表1 不同质量浓度标准工作溶液测定结果

4.2 取样

使用高纯水充分清洁、润洗准备好的两个洗气瓶，分别装入约50 mL的高纯水，使用乳胶管在现场取样口将两个洗气瓶和湿式流量计气体首尾连接起来（见图1）。

图1 取样示例

样品取样应选在布袋除尘器后。控制取样阀，将样品气体流速调整为2.5 L/min左右。

4.3 样品分析

本次试验共吸收锅炉烟气0.515 m3，将吸收瓶中的溶液带回化验室后，转移至250 mL容量瓶中，稀释至刻度，取容量瓶中的溶液稀释50倍，待仪器条件稳定就绪后，将稀释的溶液导入离子色谱仪中进行分析，仪器分析结果平均为 2.62 mg/L，结果如表2所示。

表2 样品分析结果

分析时以高纯水为空白，而仪器分析时直接扣除空白数值。

根据下面的换算方法，转换仪器显示结果并计算锅炉烟气中氯离子的质量浓度。换算过程如下：

（1）吸收液含氯离子量：仪器分析结果×稀释比例×定容体积，mg。

（2）烟气中的氯离子质量浓度：吸收液含氯离子量/吸收体积，mg/m3。

5 试验结果与讨论

5.1 重复性试验

取2、4 mg/L标准溶液在相同条件下重复做样，测试仪器的重复性。

使用2、4 mg/L标准样品做重复性试验，从试验结果看，相对标准偏差最大为1.49%（见表3）。

表3 2、4 mg/L标准溶液相同条件下重复做样试验结果

5.2 样品试验

依据本方法，分别选取不同时间，在生产负荷稳定、煤种稳定的情况下，测定锅炉烟气中的氯离子质量浓度，以高纯水为空白进行测定，分析结果如表4所示。

表4 氯离子质量浓度测定结果

从表4数据上看，烟气中的氯离子质量浓度基本稳定。

5.3 煤气流速的影响

试验中分别尝试了以5.0、2.5 L/min的流速将煤气通过吸收液，测定结果如表5所示。

表5 以5.0、2.5 L/min流速将煤气通过吸收液的测定结果

控制流速对分析结果的影响较大，5.0 L/min的流速会导致氯元素无法被吸收液充分吸收，造成结果偏低。

6 结语

使用吸收烟气中氯离子后的溶液并应用离子色谱仪测定分析烟气中的氯离子，可以最大限度地消除烟气中硫化物的干扰，数据较可靠、重复性较好、操作过程简单，可以较为精确地对锅炉烟气中的氯离子质量浓度进行测定，该方法为气体中氯元素含量的分析检验提供了一种新思路。