李大鹏
国家能源集团内蒙呼贝电厂 内蒙古 呼伦贝尔 021025
摘要：脱硫吸收塔浆液氯离子的最主要来源是燃煤燃烧产生的烟气携带，对烟气中SO2有效脱除、对反应生成物(石膏)品质、设备系统腐蚀、设备安全平稳运行均带来了不利影响，是火电厂脱硫系统需控制的重要指标之一。基于此，本文详细探讨了脱硫吸收塔氯离子含量高的原因及其控制措施。
关键词：吸收塔；氯离子；危害；原因；措施
一、氯离子概述
氯离子(Cl-)是广泛存在于自然界的氯的-1价离子，无色。氯离子是生物体内含量最丰富的阴离子，通过跨膜转运和离子通道参与机体多种生物功能。在化学反应中，氯原子得到电子，从而使参加反应的氯原子带上电荷。带电荷的氯原子叫做氯离子。氯因得一个电子而形成带一个负电荷的氯离子Cl-。
二、吸收塔浆液中氯离子的来源
一般浆液中氯离子的来源主要由工艺水和烟气两部分构成。工艺水在火力发电企业中主要是生水，电厂设计的工艺水补水水源是城市中水，正常城市中水氯离子的含量为150～200mg/L；烟气中的氯离子主要来源于HCl气体和灰尘中的氯化物，特别是灰尘颗粒中的氯化物占的比例又很大。
三、氯离子高的危害
1、加剧吸收塔内金属件腐蚀。氯离子对不锈钢造成腐蚀，破坏钝化膜；同时，不断富集的Cl-，会直接降低浆液的pH值。由此引起的金属腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀，造成浆液循环泵、搅拌器等设备的腐蚀严重，缩短设备寿命。
脱硫设计吸收塔内金属件时，把吸收塔内浆液允许的氯离子浓度作为一个重要的设计依据，允许氯离子浓度越高，使用的材料就越好，同时造价就越贵。当前，设计单位普遍认知氯离子浓度≯20000mg/L时，2205或2507等材料可满足，若氯离子浓度更高，可使用更好的材料，如哈氏合金等镍基合金。
2、降低吸收塔浆液的使用效率，增加脱硫剂耗量和设备电耗。浆液中氯化物大多以氯化钙的形式存在，钙离子浓度的增大，在同离子效应(两种含有相同离子的盐或酸或碱，溶于水时，他们的溶解度或酸度系数都会降低，这种现象叫做同离子效应)作用下，将抑制石灰石的溶解，降低液相碱度，从而影响到吸收塔内的化学反应，降低了SO2的去除率。
氯离子的扩散系数较大，具有排斥HSO3-或SO3的作用，影响SO2的物理、化学吸收，抑制脱硫反应的顺利进行，导致脱硫效率下降。同时，随着吸收塔浆液Cl-含量的增加，浆液性质可能会改变，塔内浆液会产生大量气泡，造成吸收塔溢流，产生的虚假液位,干扰运行人员判断和调整,造成浆液循环泵的汽蚀或跳闸,甚至导致浆液进入原烟道。
另外，因氯离子较强的配位能力，在高浓度下会迅速与烟尘中的Al、Fe和Zn等金属离子配位形成络合物，将Ca或CaCO3颗粒包裹起来，严重降低其化学活性，浆液的利用率下降，最终导致吸收塔浆液内的CaCO3过剩，但pH值却无法上升，脱硫效率降低。若要确保脱硫效率和实现达标排放，就需提高液气比，从而使浆液循环系统电耗增加。
3、影响石膏品质。吸收塔浆液中氯化物浓度升高，会抑制二氧化硫溶解生产亚硫酸氢根，引起石膏中碳酸钙含量增大，氯离子含量增加，石膏脱水性能下降，石膏品质恶化。若想得到更高品质的石膏，就需大量增加冲洗水量，使整个系统形成恶性循环，并且进入脱硫废水中的氯离子含量大幅增加，废水处理难度增大。
四、氯离子含量高的原因
1、烟气中氯离子。
烟气中的氯离子主要受煤中含氯量的影响，但通过改变配煤方式、改变煤种来检查浆液中氯离子的浓度无明显降低趋势。
2、脱硫用水中氯离子。火电厂用地下水作为工艺水的补水源，工艺水的氯离子含量在10～150mg/L，而电厂工艺水补水源为城市中水，氯离子的浓度为150～210mg/L，高于同类型发电机组，增加了吸收塔中浆液氯离子含量。同时作为溶解石灰石的水也是中水，进一步提高了浆液中氯离子的含量。随着脱硫浆液长期反复循环利用，氯离子在浆液中也会逐渐富集。
3、石膏的产量不够。通过调整浆液密度，测定石膏品质及浆液中氯离子的浓度，发现石膏脱水时的最佳浆液密度，在最佳浆液密度下生产石膏一方面降低了浆液中氯离子的浓度，另一方面也保证了石膏的品质，但仅能携带一小部分。
经实验分析，随着浆液密度的减少，氯离子的浓度也一直在减少；石膏中的主要成分GaSO4·2H2O的含量减少，数值在合格范围内；石膏中的氯含量增高，数值也在合格范围内。当浆液的密度减少到1180kg/m3时，继续减少到1175kg/m3时，石膏中的氯含量增加很快，所以为了保证石膏的品质，最佳脱石膏时的浆液密度为1180kg/m3。
五、吸收塔浆液中氯离子含量高的控制措施
1、调整燃煤结构，优化配煤方式。浆液中高含量的氯离子，给脱硫系统带来了严重的危害，控制烟尘中氯化物、HCl含量，是直接有效的方法，实现燃煤煤种中氯元素的控制。选用低灰、低煤焦油的煤种后，能较好的控制吸收塔浆液氯离子浓度不超过20000mg/L，出于燃烧经济性的考虑，掺烧其它经济煤种，引起氯离子浓度升高，应合理的调整掺烧比例，尽可能选择低灰、低氯煤种，从源头上控制氯离子含量。应对各煤种的氯元素含量进行化验分析，及时进行量化掺烧，从源头控制氯的含量。
2、抛弃部分浓度高的氯离子浆液。在浆液氯离子浓度上升较快、居高不下的情况下，石膏携带和废水置换难以控制时，浓度接近60000mg/L时，在保证浆液密度尽可能低的情况下，直接向抛浆池导入部分浆液，集中进行抛浆，可连续置换二分之一容量的吸收塔浆液量，置换液位约4m。抛浆后一段时间内应严格控制燃煤煤种，否则，氯离子浓度仍会快速上涨富集，因抛浆池容积及浆液制备能力有限，应限制频繁抛浆作业过程。
3、提高电除尘效率。为了防止烟气中携带大量的氯化物进入吸收塔浆液系统，电厂可要求机组在启动过程中所有油燃烧器切除30min后立即投入电除尘运行，确保烟尘含量小于10mg/m3。
4、通过增加石膏的产量来补充新的浆液。氯离子浓度上升，应增大废水排放量和石膏浆液脱水，置换新鲜的石膏浆液。投运脱硫废水处理系统，保证脱硫废水足量达标排放。石膏在脱水过程中会带走一定的氯离子，所以石膏在脱水时尽量少冲洗石膏饼。
5、缩短滤液循环时间，提高脱水、废水系统运行效率。合理使用滤液水，缩短滤液循环时间。另外，还需注意控制其他冷却水、雨水等进入浆液循环系统，防止破坏吸收塔系统的水平衡。
6、采用高效絮凝剂，提高废水装置的处理能力。采用高效絮凝剂，脱硫废水处理能力能大幅提升，完全满足降低吸收塔氯离子含量的需要，并且能简化药品，降低运行人员工作量。高效絮凝剂能大幅提高脱硫废水的处理能力、有效降低出水浊度、出水重金属含量也在合格范围内，可替代传统药剂且不需对脱硫废水处理系统进行大幅技改，投资运行费用低，有着良好的经济、社会效益，可作为一种“化学增容”方式的有效尝试。
7、优化运行调整。①在不影响浆液循环量的前提下，通过使用中水制浆、降低供浆密度，增加补浆量、脱水过程中增加冲洗除雾器次数等措施，补充新水，以稀释系统内的氯离子含量。②加强设备的维护并及时处理脱水及废水系统所出现的缺陷，保证脱水及废水系统正常运行，提高废水系统投运率。③提高废水旋流站入口压力，清除旋流器杂物，加大废水排放流量。④尽快投入除雾器冲洗，提高冲洗水量。
参考文献：
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[2]张倩.吸收塔浆液氯离子超标原因分析及控制措施[J].电子技术与软件工程，
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