燃煤電廠脫硫系統(tǒng)氯離子含量超標(biāo)問題分析及建議

張彩霞 ， 董銳鋒 ， 馮 斌

(1.潤(rùn)電能源科學(xué)技術(shù)有限公司 ， 河南 鄭州 450052 ； 2.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司 電力科學(xué)研究院 ， 河南 鄭州 450052)

近年來，大氣污染問題受到越來越多的關(guān)注，燃煤電廠作為全國(guó)煤炭消耗量一半的企業(yè)，率先開展了“超低排放”改造工作，大幅降低了大氣污染物的排放量，在大氣污染物允許排放濃度方面，二氧化硫、氮氧化物、煙塵分別降低了65%、50%和83%。濕法脫硫技術(shù)由于較高的脫硫效率，在燃煤電廠進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用[1-3]。濕法石灰/石灰石煙氣脫硫工藝中最重要的可溶性物質(zhì)是Mg2+、Na2+和Cl-，氯化物主要由煙氣帶入FGD系統(tǒng)[4]。這三種可溶性物質(zhì)中Cl-最為重要，因?yàn)槁然飳?duì)工藝性能有負(fù)面影響，還影響耐蝕合金材料的選擇。而且在其他條件相同的情況下，高濃度氯化物會(huì)降低SO2脫除效率[5-6]。本文結(jié)合電廠實(shí)例分析氯離子高的原因并提出建議，為燃煤電廠脫硫系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。

1 存在問題

某燃煤電廠完成了超低排放改造，在脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，自2017年9月中旬開始，石膏產(chǎn)品中的氯離子含量超過500 mg/kg(電廠根據(jù)自己情況而定)的運(yùn)行控制指標(biāo)，且采取增大脫硫廢水排放量等調(diào)整措施后仍無法滿足指標(biāo)要求，嚴(yán)重影響了石膏產(chǎn)品的品質(zhì)以及脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 檢查結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查的總體評(píng)價(jià)

2.1.1石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量超標(biāo)

根據(jù)電廠監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，自2017年9月12日前后，石膏中附著水和氯離子含量較之前顯著升高，如表1所示。

表1 石膏產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果(電廠監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù))

2017年9月26日在現(xiàn)場(chǎng)取回石膏樣品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析，結(jié)果如表2所示。

表2 石膏樣品分析結(jié)果

由表2可知，雙方實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果基本一致，石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量均大幅超過設(shè)計(jì)值，同時(shí)石膏中碳酸鈣含量超標(biāo)[7]。

2.1.2脫硫廢水處理系統(tǒng)停運(yùn)半個(gè)月

在運(yùn)行過程中，脫硫廢水處理系統(tǒng)因故停運(yùn)半個(gè)月左右，期間吸收塔漿液的氯離子含量迅速升高，如表3所示。

表3 吸收塔漿液品質(zhì)分析結(jié)果(電廠監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù))

脫硫廢水處理系統(tǒng)停運(yùn)期間與石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量顯著升高的時(shí)間基本一致，當(dāng)脫硫廢水處理系統(tǒng)重新正常運(yùn)行之后，吸收塔漿液的氯離子含量降低至正常水平附近，但石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量并未降至合格范圍內(nèi)。2017年9月26日，在現(xiàn)場(chǎng)取回吸收塔漿液樣品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析，漿液內(nèi)氯離子含量均值為11 900 mg/L，雙方實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果基本一致[8]。

2.1.3真空皮帶機(jī)上石膏濾餅厚度分布以及濾餅沖洗水流量分布不均勻

在石膏脫水真空皮帶機(jī)運(yùn)行過程中，石膏濾餅厚度分布不均勻，其中一側(cè)厚度在1～2 cm，另外一側(cè)厚度在4 cm左右。濾餅沖洗水流量分布也不均勻，石膏濾餅厚度較小的一側(cè)沖洗水流量明顯較大。并且兩側(cè)石膏產(chǎn)品中附著水含量與氯離子含量有明顯差異，濾餅較厚的一側(cè)附著水含量和氯離子含量較低。

2.1.4石膏脫水系統(tǒng)真空皮帶機(jī)濾布破損

脫硫石膏脫水系統(tǒng)共有兩臺(tái)真空皮帶機(jī)，每臺(tái)真空皮帶機(jī)都可以兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組共用，其中一臺(tái)真空皮帶機(jī)使用時(shí)間為1年左右，但濾布破損和修補(bǔ)較多，另外一臺(tái)真空皮帶機(jī)的濾布已經(jīng)使用近三年時(shí)間，濾布破損和修補(bǔ)處較少。在現(xiàn)場(chǎng)檢查期間，將運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的皮帶機(jī)濾布修補(bǔ)之后，石膏中氯離子含量由2 000 mg/kg左右降至700 mg/kg，石膏品質(zhì)好轉(zhuǎn)較為明顯，但仍未達(dá)到500 mg/kg的控制指標(biāo)。

2.1.5吸收塔漿液pH值運(yùn)行范圍偏高

吸收塔在運(yùn)行過程中，pH值控制范圍偏高，為5.8～6.2，高于5.2～5.6的推薦值[9]。

2.2 原因分析

①脫硫吸收塔漿液品質(zhì)惡化是石膏品質(zhì)降低的直接原因。脫硫廢水處理系統(tǒng)停運(yùn)期間，吸收塔漿液內(nèi)氯離子含量迅速升高，并且煙塵等雜質(zhì)含量隨之增加，易造成石膏脫水困難，石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量顯著升高。②真空皮帶機(jī)上石膏濾餅厚度分布以及濾餅沖洗水流量分布不均勻，易造成石膏品質(zhì)分布不均勻，部分石膏產(chǎn)品附著水和氯離子含量超標(biāo)。③石膏脫水系統(tǒng)真空皮帶機(jī)濾布破損，使石膏脫水效果進(jìn)一步降低，增加了石膏產(chǎn)品中附著水和氯離子含量。④吸收塔漿液pH值運(yùn)行范圍偏高，易造成石灰石反應(yīng)不完全，石膏產(chǎn)品中硫酸鈣含量偏低，且碳酸鈣含量偏高，會(huì)影響石膏產(chǎn)品的脫水效果。吸收塔漿液pH值控制過高，也會(huì)引起塔內(nèi)噴淋層、噴嘴結(jié)垢等嚴(yán)重后果。

3 建議

①增加脫硫廢水排放量或通過漿液置換方式，降低吸收塔漿液氯離子含量，控制漿液氯離子含量在10 000 mg/L以下。②調(diào)整真空皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使石膏濾餅厚度分布以及濾餅沖洗水流量分布趨于均勻，穩(wěn)定石膏品質(zhì)。③對(duì)破損的真空皮帶機(jī)濾布進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)或更換，保證石膏脫水效果。④降低脫硫塔漿液pH值至合理區(qū)間范圍內(nèi)，并控制在5.2～5.6。當(dāng)吸收塔出口二氧化硫濃度接近最高限值時(shí)，可通過增加漿液循環(huán)泵啟動(dòng)數(shù)量來降低總排口二氧化硫濃度值，不宜通過片面提高漿液pH值的方法來進(jìn)行控制。

4 結(jié)論

本文選取了一個(gè)極具代表性的燃煤電廠為研究對(duì)象，分析了其脫硫系統(tǒng)石膏產(chǎn)品中氯離子含量超標(biāo)的問題，并給出了運(yùn)行建議。結(jié)果表明，脫硫漿液品質(zhì)惡化，真空皮帶機(jī)上石膏濾餅厚度分布以及濾餅沖洗水流量分布不均勻，石膏脫水系統(tǒng)真空皮帶機(jī)濾布破損，吸收塔漿液pH值運(yùn)行范圍偏高等因素，造成石膏氯離子含量超標(biāo)，建議在運(yùn)行過程中加強(qiáng)上述方面的監(jiān)管巡查工作。