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湿法脱硫吸收塔浆液氯根含量高的原因分析及解决对策

摘要:某热电厂检修结束投入正常生产后,吸收塔浆液氯根逐渐升高,快接近湿法脱硫系统规定值20000mg/L。通过分析吸收塔浆液氯根含量高的危害及原因,提出了应对措施,后经加强运行调整坚持加强脱硫废水排放后,吸收塔浆液氯根趋于平衡状态,恢复正常运行。

关键词:湿法脱硫;吸收塔浆液;氯根;脱硫废水

0 引言

某热电厂湿法脱硫系统经检修后,投运一段时间,脱硫吸收塔浆液氯根浓度持续升高。与往年吸收塔浆液氯根浓度化验数据进行对比,2020年很明显上升趋势非常快,如果不及时进行运行调控,将超出湿法脱硫系统规定值20000mg/L,并将造成脱硫系统管道设备腐蚀严重、浆液脱水后石膏品质差等一系列运行问题,增加检修工作量和运营及维护成本。

1 脱硫系统运行情况说明

近三年,吸收塔浆液氯根浓度范围区域达到天数进行记录分析,具体如表1对比表。

通过近三年的吸收塔浆液氯根浓度化验数据进行分析,氯根浓度>10000mg/L时间很明显在逐年缩短。氯根浓度2018年度和2019年度未超出15000mg/L,然而2020年3月18日已经超出15000mg/L。说明2020年吸收塔浆液氯根上升趋势非常快,如果不及时进行调控将超出湿法脱硫系统规定值20000mg/L

2 吸收塔浆液氯根高对湿法脫硫系统的危害

2.1 对脱硫系统的腐蚀

加剧吸收塔内金属件腐蚀:一是氯离子对不锈钢造成腐蚀,破坏钝化膜;二是不断富集的氯离子,会直接降低浆液的pH值,会引起金属腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀。因脱硫吸收塔内壁有玻璃鱗片衬里保护,所以会先造成浆液循环泵、搅拌器等设备的严重腐蚀,缩短设备寿命。

2.2 降低脱硫效率

(1)抑制吸收塔内的化学反应。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。随着氯离子扩散系数的增大,具有排斥HSO3-或SO3的作用,影响SO2的物理吸收和化学吸收,抑制脱硫反应的顺利进行,导致脱硫效率下降。

(2)吸收塔浆液易起泡。随着吸收塔浆液氯离子含量的增加,浆液性质可能会改变,塔内浆液会产生大量的气泡,造成吸收塔溢流,产生虚假液位,干扰运行人员的判断和调整,造成浆液循环泵的汽蚀或跳闸,甚至导致浆液进人原烟道。

(3)吸收塔浆液易中毒。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颗粒包裹起来使其化学活性严重降低,浆液的利用率下降,最终导致吸收塔浆液内的CaCO,过剩,但pH值却无法上升,这时补浆液将极易过量,造成浆液密度过高,导致浆液中毒。

2.3 影响石膏品质

吸收塔浆液氯根浓度升高,会抑制二氧化硫溶解生成亚硫酸氢根,引起石膏中碳酸钙含量增大,氯根含量增加,石膏脱水性能下降,造成石膏品质恶化。如果想得到更高品质的石膏,就必须增加冲洗水量,从而使脱硫系统形成恶性循环,并且进人脱硫废水中的氯根含量大幅增加,废水处理难度增大。

3 吸收塔浆液氯根含量高的排查分析

3.1 煤中氯含量分析

电厂有对锅炉燃煤中氯含量进行化验分析,同时依据GB/T20475.2-2006《煤中有害元素含量分级第2部分:氯》煤中氯含量分级对人厂煤种氯含量进行分级具体如表2所示。

根据电厂烟气湿法脱硫装置设计规范脱硫吸收塔人口烟气参数具体如表3。

可以计算出燃煤中氯含量设计值为0.043%,通过分析可以看出烟煤氯含量已经超出湿法脱硫系统设计值,所以吸收塔氯根浓度升高有可能受人厂煤煤质变化的影响。

3.2 脱破工艺水分析

如果湿法脱硫系统工艺水氯离子含量高的话,也将造成吸收塔浆液氯根升高。电厂有取脱硫工艺水箱中的水样进行化验,化验出氯根为17mg/L,氯根含量很低,而且电厂未使用髙氯根的酸碱中复用水,所以排除吸收塔氯根浓度升高是受工艺水的影响。

3.3 石灰石粉分析

同时电厂脱硫石灰石粉样有委托福建省121地质大队进行化验,检测出石灰石粉中氯离子含量为0.12%,氯离子含量很低,所以排除吸收塔氯根浓度升高是受石灰石粉的影响。

3.4 锅炉烟尘浓度分析

脱硫系统中大部分的氯来源于烟气中的氯化物,主要以无机物形态存在,如氯化钙、氯化钾、氯化镁等。电厂分别对3台锅炉进行烟尘浓度检测,具体烟尘实测浓度检测数值见表4。

从3台锅炉除尘器出口检测烟尘浓度数据来分析,不属于烟尘浓度髙的现象,所以排除吸收塔氯根浓度升高是受锅炉烟尘浓度的影响。

3.5 脱硫废水排放量分析

由于电厂脱硫废水处理系统pH调节箱人口手动门全开,人口流量在1.5-2.5m3/h之间波动(电厂脱硫废水处理系统设计出力3m3/h),怀疑人口流量计不准。及时安排检修人员对废水泵进、出口管道进行排査,发现管道内壁有污泥结晶。并排空废水缓冲箱和pH调节箱内浆液,使用内窥镜査看,箱内无积浆。同时进行流量实物比对,发现废水泵处理流量不足1m3/h,脱硫废水排放量不够,脱硫废水由溢流管进人集液坑,再进人吸收塔,造成吸收塔氯根浓度升高。

4 降低吸收塔浆液氯根高的措施

(1)运行人员应对吸收塔浆液氯根进行加测,跟踪变化趋势,以便及时判断提前调整运行措施,如果处理不及时,应执行系统异常处理措施,置换吸收塔浆液,尽快恢复脱硫系统正常运行,保证吸收塔浆液氯根浓度合格达标。

(2)吸收塔浆液氯根过髙时,最有效的办法是加大脱硫废水的排放。由于电厂废水泵出口至pH调节箱人口之间管道较长,要加强对该管道进行冲洗,防止管道长期累积结垢,甚至堵住管道,以确保脱硫废水处理系统全出力正常运行。

(3)加强外购石灰石粉、煤的采购监测,尽量采用低氯煤和石灰石粉。

(4)因电厂脱硫工艺水箱的水源有两路,一路为冷却水,一路为工业酸碱中和废水。当吸收塔浆液氯根超标时,应及时停止电厂工业废水回用至脱硫工艺水箱,从而减少脱硫系统氯离子来源。

5 总结

(1)脱硫系统运行过程中控制吸收塔氯根浓度主要在于原煤中氯含量,要加强对不同批次原煤进行氯含量监测。尽量选择低于脱硫系统原煤氯含量设计值0.043%,—旦发现超出设计值,可以进行煤种更换或调整配比。

(2)通过加强对废水泵出口至PH调节箱入口管道的冲洗,管道结垢现象得以控制,同时定期对人口流量计进行实物比对,确保脱硫废水量能够及时处理,减少脱硫系统中氯根的富集,保证脱硫废水处理系统正常运行。