高濃度氯離子對脫硫系統(tǒng)的影響

摘 要:在濕法石灰石脫硫系統(tǒng)出現了Cl-濃度過高現象，本文就Cl-濃度過高對脫硫系統(tǒng)存在哪些影響，Cl-濃度過高是如何產生的，如何解決此問題進行探討。

關鍵詞:脫硫 氯離子 濃度高

中圖分類號:X77文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0129-01

氯離子濃度高在很多電廠脫硫系統(tǒng)都存在，但是很多地方對氯離子給脫硫系統(tǒng)造成的影響認識不足，因此，我們對氯離子的影響進行了探討，以供參考。

1 脫硫工藝簡介

濕法石灰石脫硫系統(tǒng)工作原理以及工藝過程介紹一下。

第一步:脫硫吸收塔漿液吸收SO2氣體形成HSO3-，同時也吸收HCl。

SO2+H2O→HSO3-+2H+;HCl溶解于水形成Cl-和H+。

第二步:漿液中的亞硫酸和碳酸鈣反應生成亞硫酸鹽。

CaCO3+2H＋+HSO3-→Ca2＋+HSO3-+CO2↑+H2O

CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O

第三步:漿液中的亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽。

2Ca2＋+2HSO3－+O2→2CaSO4+2H+

第四步:氧化作用之后，則生成石膏晶體:結晶。

Ca2SO4+2H2O→CaSO4·2H2O

2 Cl-濃度過高對脫硫系統(tǒng)的影響

2.1 Cl-濃度過高對SO2吸收速度的影響

從脫硫工藝過程可以看出，在脫硫吸收塔中漿液吸收SO2時，在溶液中形成弱酸性，煙氣中HCl的增加則導致溶液中H＋濃度的增加，從化學反應方程式:SO2+H2O →HSO3-+2H+，可以看到，H+濃度的增加將使SO2吸收減慢。

2.2 對CaSO3生成速度的影響

氯化物對石灰石的反應狀態(tài)存在不利影響。這種更普遍的說法要求更精確的分析，因為在各種試驗過程中添加各種氯化合物對石灰石溶解無影響。溶液中潛在的氫離子濃度(包括自由H+離子以及緩沖成分中的H+離子)高，在石灰石顆粒的近表面，根據反應式CaCO3+H+→Ca2++HCO3-，氫離子的消耗量與石灰石的溶解成比例。在確保除自由離子H+離子外，漿液還會按需要添加H+離子，這表明在顆粒界面層，要提供足夠的氫離子用于與石灰石發(fā)生溶解反應。所以，根據平衡反應方程式，氯化物離子對石灰石溶解的不利影響主要表現在對H+離子的束縛，Cl-+H+→HCl，Cl-濃度越高，束縛性就越大。

2.3 對CaSO3氧化速度的影響

眾所周知，所有鹽水溶液通常會引起泡沫，漿液中泡沫的存在影響氧氣在漿液中的流動混合，進而影響氧氣的溶解與CaSO3氧化;溶液中含有大量的Cl-，使溶液中CaCl2的濃度增大，甚至產生大量的CaCl2析出物，大量的CaCl2析出物的存在，降低了空氣運動速度，不能使氧氣和漿液充分混合，也降低氧化速度。

2.4 對反應生成物(石膏)的影響

高濃度的氯化物還對石膏的生成產生影響。對高Cl-濃度漿液而言，硫酸鹽和碳酸鹽的飽和濃度很低。隨著亞硫酸鹽生成之前二氧化硫SO2的脫除，溶液中相對過飽和石膏急劇增加，這對石膏晶體析出速度產生影響。特別值得一提的是:在這種情況下沉淀和結垢的危險性極大地增加了。而在實際過程中，陡河發(fā)電廠吸收塔下部石膏沉淀是非常嚴重的，每次停塔都要清理大量的沉淀物。而且在2008年7月份的#7吸收塔大修中發(fā)現結垢現象。

2.5 對吸收塔液位的影響

因為鹽水溶液會引起泡沫，當漿液中的氯化物含量較高(>15000mg/L)時，吸收塔內漿液會相應的產生泡沫。由于大量的泡沫的產生，對運行調整帶來了很大的困難，因為液位低于7m時，循環(huán)泵自動跳閘，但是，液位指示在7m時，泡沫和漿液的混合液體已經在10m液位處了，不得已將循環(huán)泵跳閘保護解鎖，勉強維持運行，但是含有泡沫的漿液對泵汽蝕相當嚴重，最后添加消泡劑后，才能維持正常運行。

2.6 對設備腐蝕的影響

脫硫系統(tǒng)漿液最佳pH值為5.5～5.7，在運行規(guī)程中PH值規(guī)定一般為5.0～6.0之間。正常運行過程中，漿液成酸性，漿液中含有大量的H+，SO42-，Cl-濃度增大后，相當于溶液中含有大量的稀硫酸和稀鹽酸的混合物。當稀硫酸混合稀鹽酸后具有促進酸性的作用，加重對金屬腐蝕性。陡河發(fā)電廠#7、8脫硫漿液循環(huán)泵平均每半年要大修一次，外圍小泵由于腐蝕，檢修頻率更高。潮州發(fā)電廠#1脫硫漿液循環(huán)泵由于腐蝕，剛投入半年就進行了葉輪更換。這兩個電廠當時都存在Cl-濃度過高的問題。可見Cl-濃度過高對設備的腐蝕明顯具有增強作用。

2.7 對環(huán)境的影響

氯鹽主要成分為CaCl2，即使除去硬度，以NaCl溶液的形式排放，在內陸地區(qū)排放到淡水，也容易使淡水咸化。在海邊，將廢水按照環(huán)保要求處理達標，除硬度后，將含有NaCl的廢水排放到大海后對環(huán)境影響并不大。

3 高Cl-濃度是如何產生的

脫硫系統(tǒng)中的Cl-主要來源由兩部分構成，工藝水和煙氣。第一種來源就是脫硫系統(tǒng)使用的工藝水，一般就是普通工業(yè)水，水中含有一定量的Cl-，有的電廠使用中水，中水本身Cl-含量已經很高，潮州電廠曾達到10000mg/L，這種情況更加加重了脫硫系統(tǒng)的Cl-含量;第二種來源就是煙氣，煙氣中的HCl氣體和灰塵中的氯化物，特別是灰塵顆粒中的氯化物占的比例又很大，有的電廠的除塵器效果不好，煙氣到達脫硫時，含塵量較大，進而有較多的氯化物進入漿液，溶解后產生Cl-。

即使這兩種Cl-的來源也不足以達到20000mg/L的限值，主要是因為廢水循環(huán)利用，Cl-一直保持在溶液中，不斷的積累，才形成如此高的濃度。

4 對高Cl-濃度的處理

4.1 對高Cl-濃度產生泡沫的處理

氯化物濃度不是唯一造成吸收塔漿液膨脹的唯一因素。這類膨脹可通過采用專用除沫劑簡單的加以控制，并取得良好的效果。但是這種處理方法產生的加藥量會發(fā)生一些費用。

4.2 對廢水中的Cl-徹底清理，降低漿液Cl-濃度

對于脫硫廢水對環(huán)境的影響主要來源于重金屬和弱酸性，所有廢水處理主要是保證重金屬含量和PH值達標。而Cl-對環(huán)境的影響并不大，與其費力處理Cl-，不如將廢水處理達標后直接排放。

陡河發(fā)電廠在廢水系統(tǒng)尚未安裝的情況下，暫時將廢水排入灰水系統(tǒng)，灰水系統(tǒng)由于含有大量CaCO3，灰水曾弱堿性，除灰系統(tǒng)設備長期存在嚴重的結垢現象，每年都需要進行兩次酸洗。而脫硫廢水曾弱酸性，在進入除灰系統(tǒng)后，對灰水進行中和，使灰水堿性降低，同時也降低了除灰系統(tǒng)結垢速度。所以脫硫處理的廢水不直接回收，而是排入灰水系統(tǒng)，進入除灰水循環(huán)系統(tǒng)，由除灰系統(tǒng)進行回收利用，這樣既降低了脫硫系統(tǒng)的Cl-濃度，又能夠降低除灰系統(tǒng)的結垢速度，而且廢水仍然能夠回收利用。