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LYWS湿法脱硫氯离子去除剂

 

• 技术背景

火电厂湿法烟气脱硫（FGD）系统作为电厂用水大户，节水利用空间较大。但是，FGD系统废水呈弱酸性，含有大量悬浮物，涉及石膏颗粒、二氧化硅及铁、铝氢氧化物等。而且循环利用后。富集了大量重金属离子及氯、氟、硫酸根离子等，其处理难度大。目前，国内大部分电厂均设置了废水处理系统，通过中和、沉淀、絮凝、澄清、氧化等方法进一步处理FGD系统废水，但是废液中氯离子质量浓度可高达（5000~20000）mg/L，有的甚至更高。氯离子作为侵蚀性离子可对系统管道、设备等产生腐蚀，而且会对脱硫效率及石膏品质产生负面影响，有必要对氯离子的去除技术进行研究。

• FGD系统中氯离子的来源

FGD系统氯离子主要来源于燃煤、脱硫剂石灰石及工艺补给水。燃煤含氯量一般为0.1%，少数燃煤含氯量为0.2%~0.3%，石灰石含氯量为0.01%，工艺水中氯离子含量略少一些，约（10~150）mg/L，烟气出口烟气（体积折标准状态）含氯量约1mg/m3。由于FGD系统水被循环利用，氯离子在吸收液中富集，质量分数可高达1%，有时会更高。此时，高浓氯离子会对管材、设备及石膏等带来危害。

• 氯离子对FGD系统的影响

1.对系统材质影响

    FGD系统中与浆液、废液接触的设备及管道材质大部分是不锈钢，涉及吸收塔搅拌器、氧化风管、补水输送管、废液储存箱、配药搅拌器等。氯离子大部分由燃煤烟气带入，在吸收塔中吸收富集，加上酸性介质，使得设备及管道环境更加恶劣，从而导致金属发生缝隙腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、气泡腐蚀及冲刷腐蚀等。

    缝隙腐蚀常发生在供氧不足的部位，如脱硫装置中焊接，铆接及螺栓连接部位等，以裂缝形式出现。缝隙中的电解质由于扩散缓慢而比其他部位的电解质更加缺氧，氯化物的水解会放热，使其缝隙中电解质浓度升高，从而加剧电化学腐蚀。

    电腐蚀常发生在动力设备，如搅拌器或叶轮等，浆液固含量在10%~30%，浆液的冲击会对材质表面的保护膜进行破坏。破坏处的金属成为阳极，腐蚀形成蚀坑。孔内的氧气参与阴极反应，很快耗尽。为了保持电中性，带负电的氯离子从外部扩散至孔内。由于金属氯化物的水解产生盐酸，形成了酸性环境。在酸性环境下，金属溶解，则更多氯离子迁入孔内，加速金属腐蚀。严重时，会引起设备穿孔。

气泡腐蚀和冲刷腐蚀发生在剧烈运行或高速液体流动的部分，如泵壳、叶轮、弯头、管道等。这类腐蚀形成的原因是由于钝化膜破坏和材料的表面机械应力过高。应力腐蚀发生在拉应力和腐蚀介质兼备的环境下，如弯头等。

1. 对脱硫效率的影响

    在FGD系统中，氯化物主要以氯化钙形式存在。CaCO3分解反应式：CaCO3 + H+ + HSO3- → Ca2+ + SO23- + H2O + CO2↑，氯化钙在电解质中电离，Ca2+浓度增加，反应左移，使得CaCO3分解速度下降，影响二氧化硫的吸收。

另外，氯离子具有较强的配位能力，能与金属离子形成FeCl4-、AlCI2+、ZnCl42- 等络合物。该络合物能将Ca2+或CaCO3减少，加大了石灰石的消耗量。惰性物质的增多会使浆液密度增大，增加电耗。而且，氯离子比HSO3- 或SO23- 具备更强的侵蚀力，可排斥HSO3-或SO23- 作用，影响二氧化硫的溶解反应，进而降低脱硫效率。

3.对石膏品质的影响

1. 增加含水量

    石膏浆液由于过饱和，逐渐由小颗粒结晶为大的石膏颗粒。结晶过程中，氯离子包裹于晶体内部，会与钙离子结合，形成稳定的带有四个结晶水的氯化钙，把一定量的水留在石膏晶体里，造成石膏含水率上升。石膏含水率一般要求在10%以下。

1. 加大脱水难度

    石膏在脱水过程中，大量水被脱掉，但是仍有少量氯离子跟钙离子留在石膏晶粒之间，堵塞游离水通道，使得脱水变得困难。石膏中氯离子含量也会超出正常标准。

1. 改变石膏晶体

氯离子会使石膏晶格发生畸变，产生更多的晶核。晶体多样化会使石膏颗粒紧密度下降，不利于石膏进一步脱水。

• FGD系统氯离子含量过高原因分析

    FGD系统氯离子含量过高原因如下：

  1.系统对氯离子的监控薄弱，缺乏在线氯表，许多电厂基本不检测氯离子含量；

  2.浆液循环利用，浓缩导致氯离子浓度升高，无及时处理；

  3.不同煤种，浆液氯离子控制范围却相同，本来是低氯控制的，采用了高氯控制；

  4.不考虑石膏综合利用电厂，未通过石膏尽可能带走氯离子；

  5.对氯离子的去除技术不够成熟，具备废水处理系统的电厂没有设置处理氯离子环节等。

• FGD系统氯离子处理技术现状

    氯离子主要来源于燃煤，脱硫剂及工艺水。从源头来看，氯离子含量并不高，而且在源头降低氯离子含量成本很高，因此应在后续废水处理过程去除。

    国内火电厂对脱硫废水处理的形式有三种：

1. 将脱硫废水与浓缩形成的副产品石膏混合后排至灰场；（2）通过电除尘器与空气预热器之间的烟道蒸发，这种方法在美国、德国常见；（3）采用单独的废水处理系统处理后排放或回用。

众所周知，氯离子能与绝大多数金属离子形成可溶性盐类，因此普通沉淀技术难以从水中去除氯离子。银离子易与氯离子形成沉淀，但是银离子很难回收，投入成本高。亚铜极易氧化，效果也不佳。随着膜技术的兴起，有些人开始尝试用电渗析和反渗透去除离子。膜可有效去除氯离子，但是，脱硫废水氯离子含量过高，有机物等杂质多，会导致膜污堵频繁。还有些人采用多效蒸发，膜蒸馏和分子蒸馏等技术，通过含氯盐类结晶去除氯离子，其蒸发过程对设备材质的要求比较高。而且能耗比较大。

六、FGD系统LYWS湿法脱硫氯离子去除剂

    随着国家对环保的要求日益严格，火电厂作为用水大户，应积极应对。考虑氯离子对火电厂FGD系统的影响，可以通过在石灰石浆液中加入LYWS湿法脱硫氯离子去除剂，可以有效控制氯离子的浓度，减少氯离子对设备的危害。由于吸收塔浆液添加氯离子去除剂，对于低硫煤，可控制吸收塔浆液中氯化物浓度为2%；对于高硫煤，可控制吸收塔浆液中氯化物浓度为3%-3.5%。石灰石——石膏湿法烟气脱硫最佳运行参数：吸收塔浆液密度在1070-1150kg/m3，浆液PH值为5.4-5.8之间。实践证明，石灰石湿法烟气脱硫在吸收塔浆液加入氯离子去除剂后，脱硫效率可达到95%以上，确保系统高效、稳定地运行。提高脱硫效率及石膏品质，减少对环境的危害。通过简化工艺及设备实现氯离子高效去除。

 

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