鍋爐煙氣中氯離子含量的檢測與研究

蔡 潔

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

河南龍宇煤化工有限公司目前是一家現代化大型國際煤炭化工企業，產品主要有50萬t甲醇、20萬t二甲醚、50萬t醋酸和40多萬t乙二醇。公用工程的熱電系統有6臺循環流化床鍋爐，采用爐內石灰石脫硫和爐外石灰漿液濕法脫硫。鍋爐煙氣中的氯離子源于使用的煤炭，通常煤炭中的氯元素質量分數為0.2%～0.3%。其在煙氣中主要以氯化氫的形式存在，因此，會對后面的布袋除塵系統、濕法灰漿脫硫系統產生不利影響，主要表現為加速設備老化腐蝕、減緩灰漿脫硫系統中碳酸鈣的分解速度、降低漿液的酸堿值，影響二氧化硫、硫化氫等硫化物的脫除效率，增加原材料的消耗量，造成較大的浪費。

常用的氯離子分析方法主要有氯化銀滴定法[1]、銀電極電位法等，傳統方法受限于檢測范圍、煙氣中硫化物的干擾[2]等，操作較為煩瑣，都具有使用的局限性。本研究主要采用吸收后離子色譜法[3]分析，操作簡單、重復性好、抗硫化物干擾性強、結果準確，為氣體中氯元素含量的分析檢驗提供了一種新的思路。

1 儀器與試劑

（1）離子色譜儀（930型，瑞士萬通），配自動進樣器（863型）、電導檢測器（DS6）、色譜柱（A5-250Z，Metrosep A Supp 250 mm×4 mm）、25 μL定量環。

（2）濕式氣體流量計。

（3）洗氣瓶：125 mL左右。

（4）容量瓶：250 mL。

（5）注射器：500 μL。

（6）氯離子標準溶液：500 μg/mL。

（7）高純水。

2 色譜條件

淋洗液：128 mmol碳酸鈉和40 mmol碳酸氫鈉等梯度淋洗，流速為1.0 mL/min，進樣體積為25 μL，柱箱溫度為35 ℃。

3 分析原理

使用水作為吸收液，吸收煙氣中的氯離子，然后將溶液處理后導入離子色譜儀中，在淋洗液的帶動下進入檢測器中接受檢測，根據標準樣品保留時間定性、峰面積定量。

4 分析步驟

4.1 配制標樣并建立校正表

取氯離子標準溶液稀釋成0、1、2、3、4 mg/L的標準工作溶液，以高純水作為空白，待儀器條件穩定就緒后，分別進儀器測定，強制過零點，建立校正曲線。不同質量濃度標準工作溶液測定結果如表1所示。

表1 不同質量濃度標準工作溶液測定結果

4.2 取樣

使用高純水充分清潔、潤洗準備好的兩個洗氣瓶，分別裝入約50 mL的高純水，使用乳膠管在現場取樣口將兩個洗氣瓶和濕式流量計氣體首尾連接起來（見圖1）。

圖1 取樣示例

樣品取樣應選在布袋除塵器后。控制取樣閥，將樣品氣體流速調整為2.5 L/min左右。

4.3 樣品分析

本次試驗共吸收鍋爐煙氣0.515 m3，將吸收瓶中的溶液帶回化驗室后，轉移至250 mL容量瓶中，稀釋至刻度，取容量瓶中的溶液稀釋50倍，待儀器條件穩定就緒后，將稀釋的溶液導入離子色譜儀中進行分析，儀器分析結果平均為 2.62 mg/L，結果如表2所示。

表2 樣品分析結果

分析時以高純水為空白，而儀器分析時直接扣除空白數值。

根據下面的換算方法，轉換儀器顯示結果并計算鍋爐煙氣中氯離子的質量濃度。換算過程如下：

（1）吸收液含氯離子量：儀器分析結果×稀釋比例×定容體積，mg。

（2）煙氣中的氯離子質量濃度：吸收液含氯離子量/吸收體積，mg/m3。

5 試驗結果與討論

5.1 重復性試驗

取2、4 mg/L標準溶液在相同條件下重復做樣，測試儀器的重復性。

使用2、4 mg/L標準樣品做重復性試驗，從試驗結果看，相對標準偏差最大為1.49%（見表3）。

表3 2、4 mg/L標準溶液相同條件下重復做樣試驗結果

5.2 樣品試驗

依據本方法，分別選取不同時間，在生產負荷穩定、煤種穩定的情況下，測定鍋爐煙氣中的氯離子質量濃度，以高純水為空白進行測定，分析結果如表4所示。

表4 氯離子質量濃度測定結果

從表4數據上看，煙氣中的氯離子質量濃度基本穩定。

5.3 煤氣流速的影響

試驗中分別嘗試了以5.0、2.5 L/min的流速將煤氣通過吸收液，測定結果如表5所示。

表5 以5.0、2.5 L/min流速將煤氣通過吸收液的測定結果

控制流速對分析結果的影響較大，5.0 L/min的流速會導致氯元素無法被吸收液充分吸收，造成結果偏低。

6 結語

使用吸收煙氣中氯離子后的溶液并應用離子色譜儀測定分析煙氣中的氯離子，可以最大限度地消除煙氣中硫化物的干擾，數據較可靠、重復性較好、操作過程簡單，可以較為精確地對鍋爐煙氣中的氯離子質量濃度進行測定，該方法為氣體中氯元素含量的分析檢驗提供了一種新思路。