電廠煙氣脫硫吸收塔漿液氯離子濃度異常分析及調控措施

王軍昌，屈朝霞

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

1 基本現狀

火力發電廠為了實現環保達標排放，煙氣脫硫一般采用石灰石/石灰－石膏法煙氣脫硫技術，一般由吸收劑制備系統、煙氣吸收及氧化系統、脫硫副產物處置系統、脫硫廢水處理系統、煙氣系統、自控和在線監測系統等組成。鍋爐煙氣經進口擋板門進入脫硫增壓風機，通過煙氣換熱器后進入吸收塔，洗滌脫硫后的煙氣經除霧器除去帶出的小液滴，再通過煙氣換熱器從煙囪排放[2]。脫硫副產物經過旋流器、真空皮帶脫水機脫水成為脫水石膏。吸收塔的漿液品質是保證脫硫效果最主要因素，吸收塔內漿液氯離子含量增大時，將會對脫硫系統運行產生很大影響，一方面會導致吸收塔內漿液品質惡化，嚴重時漿液會超泡溢流，影響脫硫效率；另一方面漿液氯離子增大，會造成吸收塔內部設備的腐蝕，對設備造成損壞。所以脫硫漿液氯離子增大時，及時查找原因采取措施，降低漿液氯離子含量，以下就以現場實例來說明脫硫氯離子增大時原因查找和采取的措施。

2 系統運行情況及存在的問題

2.1 系統運行情況

某電廠每臺機組脫硫設計二級吸收塔，一級吸收塔直徑14 m，高度31.5 m，含2 層噴淋層，二級吸收塔直徑13 m，高度35.79 m，含3 層噴淋層。一級脫硫效率81%，二級脫硫效率99.2%，脫硫后煙氣二氧化硫含量完全達到環保排放標準要求。正常運行時，主要監測漿液主要監測項目和控制指標如下[1]表1：

表1 漿液主要監測項目和控制指標

正常運行時漿液氯離子含量最大約10 000 mg/L，各項指標控制在合格范圍內。

2.2 存在的問題

從2020.12 開始漿液氯含量逐漸有增大趨勢，12月份脫硫漿液氯離子最大達到40 000 mg/L以上，漿液氯離子含量變化趨勢見圖1。

圖1 漿液氯離子含量隨時間段變化趨勢

現場初步分析：1.補水氯離子含量較大，補水氯離子最大2 300 mg/L，補水氯離子較大，是漿液氯離子大的原因之一；2.脫硫排污量小，脫硫規程規定，2臺機組脫硫廢水量設計是每天200 t左右，實際廢水量是每天排100 t，合計僅有4 m3/h，嚴重偏小。現場調整：1.調整脫硫補水水源，保持補水氯離子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。經過調整后，脫硫漿液氯離子含量下降30 000 mg/L左右，還是偏大，所以現場需要進一步查找原因。

3 原因排查及分析

3.1 主要化驗及分析

石灰石-石膏法脫硫系統氯化物來源于吸收劑、補充水及煤。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1 000 mg/L 左右，合計含量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0.4%，氯在煤中主要以無機形態存在，如氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂等。所以補充水和煤是脫硫氯離子的主要來源。

分析化驗燃煤中的氯離子含量，干煤中氯離子含量基本沒有，而濕煤中氯離子含量5.2%，現場調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 現場用煤和工藝水分別對漿液氯離子的影響計算

3.2.1 現場用煤對脫硫氯離子的影響。

經過調查，火車煤里面摻有防凍液（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步驟：

⑴成份監測。1月25日，取防凍液的原液樣品，監測其主要成份：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換。據資料顯示，氯化鈣在高溫下會發生兩種反應：

①與氧氣反應，此反應趨勢很小，一般情況下可以忽略不計；

2CaCl2+O2=2CaO+2Cl2

②與空氣中的水份反應，由濕度決定，反應趨勢很大，有水就必然反應：

CaCl2+H2O=CaO+2HCl

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

⑶煙氣中氯離子的攜帶量。據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2臺機組每天燒煤量約8 000 t，摻配防凍液約80 t，防凍液的密度約1.262 8 t/m3。

由此計算：

①每天燒防凍液的體積數（m3）：80 噸/1.262 8 t/m3=63.4 m3，合計是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。電廠除塵器采用電除塵，脫硫采用石灰石石膏濕法脫硫技術。根據計算可知，煙氣經過除塵器后，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算方法），脫硫漿液對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 臺機組的漿液量有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、無循環）。

3.2.2 工藝水對脫硫氯離子的影響

表2 脫硫工藝水氯離子含量的監測數據見

脫硫工藝水氯離子含量平均160 mg/L，2臺機組每天補水總量約1 700 t，計算工藝水對脫硫氯離子影響為：（1 700 m3×103 L×160 mg/L）/5 000×103 L=54 mg/L。每天補水帶入氯離子在漿液中形成濃度約54 mg/L（靜態、無循環）。

3.2.3 總結

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，再生廢除水補至脫硫所致。建議現場采取以下措施。

（1）降低煤中的防凍液使用量。通過試驗，改進防凍液的使用方式，有必要時再加入。

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

（3）在石膏沒有綜合利用前提下，不投運石膏沖洗水，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。

通過調整，脫硫補水氯離子含量保持平穩，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了，變化趨勢見圖2。

圖2 漿液氯離子含量隨時間段變化趨勢

可見，以后遇到漿液氯離子增大的問題，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，確保設備的安全穩定運行。