電廠(chǎng)煙氣脫硫吸收塔漿液氯離子濃度異常分析及調(diào)控措施

王軍昌，屈朝霞

（晉能控股山西科學(xué)技術(shù)研究院有限公司電力能源科學(xué)技術(shù)研究院山西太原03000）

1 基本現(xiàn)狀

火力發(fā)電廠(chǎng)為了實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，煙氣脫硫一般采用石灰石/石灰－石膏法煙氣脫硫技術(shù)，一般由吸收劑制備系統(tǒng)、煙氣吸收及氧化系統(tǒng)、脫硫副產(chǎn)物處置系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、自控和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。鍋爐煙氣經(jīng)進(jìn)口擋板門(mén)進(jìn)入脫硫增壓風(fēng)機(jī)，通過(guò)煙氣換熱器后進(jìn)入吸收塔，洗滌脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的小液滴，再通過(guò)煙氣換熱器從煙囪排放[2]。脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過(guò)旋流器、真空皮帶脫水機(jī)脫水成為脫水石膏。吸收塔的漿液品質(zhì)是保證脫硫效果最主要因素，吸收塔內(nèi)漿液氯離子含量增大時(shí)，將會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，一方面會(huì)導(dǎo)致吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)惡化，嚴(yán)重時(shí)漿液會(huì)超泡溢流，影響脫硫效率；另一方面漿液氯離子增大，會(huì)造成吸收塔內(nèi)部設(shè)備的腐蝕，對(duì)設(shè)備造成損壞。所以脫硫漿液氯離子增大時(shí)，及時(shí)查找原因采取措施，降低漿液氯離子含量，以下就以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例來(lái)說(shuō)明脫硫氯離子增大時(shí)原因查找和采取的措施。

2 系統(tǒng)運(yùn)行情況及存在的問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行情況

某電廠(chǎng)每臺(tái)機(jī)組脫硫設(shè)計(jì)二級(jí)吸收塔，一級(jí)吸收塔直徑14 m，高度31.5 m，含2 層噴淋層，二級(jí)吸收塔直徑13 m，高度35.79 m，含3 層噴淋層。一級(jí)脫硫效率81%，二級(jí)脫硫效率99.2%，脫硫后煙氣二氧化硫含量完全達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。正常運(yùn)行時(shí)，主要監(jiān)測(cè)漿液主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和控制指標(biāo)如下[1]表1：

表1 漿液主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和控制指標(biāo)

正常運(yùn)行時(shí)漿液氯離子含量最大約10 000 mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)控制在合格范圍內(nèi)。

2.2 存在的問(wèn)題

從2020.12 開(kāi)始漿液氯含量逐漸有增大趨勢(shì)，12月份脫硫漿液氯離子最大達(dá)到40 000 mg/L以上，漿液氯離子含量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 漿液氯離子含量隨時(shí)間段變化趨勢(shì)

現(xiàn)場(chǎng)初步分析：1.補(bǔ)水氯離子含量較大，補(bǔ)水氯離子最大2 300 mg/L，補(bǔ)水氯離子較大，是漿液氯離子大的原因之一；2.脫硫排污量小，脫硫規(guī)程規(guī)定，2臺(tái)機(jī)組脫硫廢水量設(shè)計(jì)是每天200 t左右，實(shí)際廢水量是每天排100 t，合計(jì)僅有4 m3/h，嚴(yán)重偏小?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整：1.調(diào)整脫硫補(bǔ)水水源，保持補(bǔ)水氯離子200 mg/L以下；2.增大脫硫廢水的量，脫硫廢水量增大到每天300 t 左右。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，脫硫漿液氯離子含量下降30 000 mg/L左右，還是偏大，所以現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)一步查找原因。

3 原因排查及分析

3.1 主要化驗(yàn)及分析

石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)氯化物來(lái)源于吸收劑、補(bǔ)充水及煤。吸收劑石灰石氯離子含量一般為0.01%，脫硫工藝水中氯離子含量一般為200 mg/L 左右，最大的可達(dá)1 000 mg/L 左右，合計(jì)含量0.02%～0.1%，煤中的含量氯量一般在0.1%左右，某些高灰份煤氯離子含量最大可達(dá)0.4%，氯在煤中主要以無(wú)機(jī)形態(tài)存在，如氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂等。所以補(bǔ)充水和煤是脫硫氯離子的主要來(lái)源。

分析化驗(yàn)燃煤中的氯離子含量，干煤中氯離子含量基本沒(méi)有，而濕煤中氯離子含量5.2%，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查濕煤氯離子大主要是由于煤礦在煤中加入防凍液所致。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)用煤和工藝水分別對(duì)漿液氯離子的影響計(jì)算

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)用煤對(duì)脫硫氯離子的影響。

經(jīng)過(guò)調(diào)查，火車(chē)煤里面摻有防凍液（主要成份是氯化鈣和氯化鎂），煤里面從12月份開(kāi)始摻防凍液，每3 000 t煤里面摻防凍液大約30 t。研究分析分以下幾個(gè)步驟：

⑴成份監(jiān)測(cè)。1月25日，取防凍液的原液樣品，監(jiān)測(cè)其主要成份：氯離子含量約279 000 mg/L、鈣離子含量約180 000 mg/L、鎂離子含量約110 400 mg/L、水中油含量為0。

⑵防凍液中氯離子燃燒轉(zhuǎn)換。據(jù)資料顯示，氯化鈣在高溫下會(huì)發(fā)生兩種反應(yīng)：

①與氧氣反應(yīng)，此反應(yīng)趨勢(shì)很小，一般情況下可以忽略不計(jì)；

2CaCl2+O2=2CaO+2Cl2

②與空氣中的水份反應(yīng)，由濕度決定，反應(yīng)趨勢(shì)很大，有水就必然反應(yīng)：

CaCl2+H2O=CaO+2HCl

鍋爐燃燒煙氣溫度在700℃以上，煙氣濕度10%左右，有利于促進(jìn)反應(yīng)②的進(jìn)行，帶入脫硫中的氯主要形態(tài)是氯化物。

⑶煙氣中氯離子的攜帶量。據(jù)研究資料顯示煙氣中氯離子約占煤燃燒析出氯離子的97%。電廠(chǎng)2臺(tái)機(jī)組每天燒煤量約8 000 t，摻配防凍液約80 t，防凍液的密度約1.262 8 t/m3。

由此計(jì)算：

①每天燒防凍液的體積數(shù)（m3）：80 噸/1.262 8 t/m3=63.4 m3，合計(jì)是63 400 L；

②每天煤燃燒后析出的氯離子量（mg）：63 400 L×279 000 mg/L=1.77×1 010 mg，合計(jì)是17.7 t；

③每天煙氣中攜帶的氯離子量（噸）：17.7 t×0.97=17.1 t。

⑷煙氣中帶入脫硫漿液中的氯離子濃度。電廠(chǎng)除塵器采用電除塵，脫硫采用石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)。根據(jù)計(jì)算可知，煙氣經(jīng)過(guò)除塵器后，約有3%氯離子帶入到脫硫中去（引用西安熱工研究院研制的計(jì)算方法），脫硫漿液對(duì)氯離子的吸收率約有90%，所以每天帶入脫硫漿液中去的氯離子量0.46 t。2 臺(tái)機(jī)組的漿液量有5 500 t（密度1 100 kg/m3），每天煙氣帶入氯離子在漿液中形成濃度約92 mg/L（靜態(tài)、無(wú)循環(huán)）。

3.2.2 工藝水對(duì)脫硫氯離子的影響

表2 脫硫工藝水氯離子含量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)

脫硫工藝水氯離子含量平均160 mg/L，2臺(tái)機(jī)組每天補(bǔ)水總量約1 700 t，計(jì)算工藝水對(duì)脫硫氯離子影響為：（1 700 m3×103 L×160 mg/L）/5 000×103 L=54 mg/L。每天補(bǔ)水帶入氯離子在漿液中形成濃度約54 mg/L（靜態(tài)、無(wú)循環(huán)）。

3.2.3 總結(jié)

由此脫硫漿液中的氯離子含量，約37%是工藝水帶入的，約63%是燃煤帶入的。

4 結(jié)論及采取的措施

由以上分析可得，脫硫漿液氯離子含量高主要原因是燃煤中摻有大量的防凍液，其次是近期水處理再生頻繁，再生廢除水補(bǔ)至脫硫所致。建議現(xiàn)場(chǎng)采取以下措施。

（1）降低煤中的防凍液使用量。通過(guò)試驗(yàn)，改進(jìn)防凍液的使用方式，有必要時(shí)再加入。

（2）保持脫硫工藝水氯離子含量穩(wěn)定在200 mg/L以下。廢水作為工藝水，在補(bǔ)入脫硫前，先要進(jìn)行一個(gè)全廠(chǎng)廢水的水質(zhì)平衡，如精處理再生后，先貯存起來(lái)，待和反滲透濃排水或其它低氯離子含量的水混合后，再補(bǔ)給脫硫使用。

（3）在石膏沒(méi)有綜合利用前提下，不投運(yùn)石膏沖洗水，盡量提高石膏帶走氯離子量。

（4）增大脫硫廢水的使用量。增大拌灰、拌渣的使用量，提前考慮脫硫廢水零排放改造。

通過(guò)調(diào)整，脫硫補(bǔ)水氯離子含量保持平穩(wěn)，在100 mg/L～200 mg/L 之間，煤中的防凍液加入量也逐漸減少，脫硫漿液的氯離子含量也逐漸降下來(lái)了，變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 漿液氯離子含量隨時(shí)間段變化趨勢(shì)

可見(jiàn)，以后遇到漿液氯離子增大的問(wèn)題，我們可以象前面論述的方法一樣查找原因采取措施，最終將氯離子降到合格范圍內(nèi)，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。