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LYWS濕法脫硫氯離子去除劑

 

• 技術背景

火電廠濕法煙氣脫硫（FGD）系統作為電廠用水大戶，節水利用空間較大。但是，FGD系統廢水呈弱酸性，含有大量懸浮物，涉及石膏顆粒、二氧化硅及鐵、鋁氫氧化物等。而且循環利用后。富集了大量重金屬離子及氯、氟、硫酸根離子等，其處理難度大。目前，國內大部分電廠均設置了廢水處理系統，通過中和、沉澱、絮凝、澄清、氧化等方法進一步處理FGD系統廢水，但是廢液中氯離子質量濃度可高達（5000~20000）mg/L，有的甚至更高。氯離子作為侵蝕性離子可對系統管道、設備等產生腐蝕，而且會對脫硫效率及石膏品質產生負面影響，有必要對氯離子的去除技術進行研究。

• FGD系統中氯離子的來源

FGD系統氯離子主要來源於燃煤、脫硫劑石灰石及工藝補給水。燃煤含氯量一般為0.1%，少數燃煤含氯量為0.2%~0.3%，石灰石含氯量為0.01%，工藝水中氯離子含量略少一些，約（10~150）mg/L，煙氣出口煙氣（體積折標準狀態）含氯量約1mg/m3。由於FGD系統水被循環利用，氯離子在吸收液中富集，質量分數可高達1%，有時會更高。此時，高濃氯離子會對管材、設備及石膏等帶來危害。

• 氯離子對FGD系統的影響

1.對系統材質影響

    FGD系統中與漿液、廢液接觸的設備及管道材質大部分是不鏽鋼，涉及吸收塔攪拌器、氧化風管、補水輸送管、廢液儲存箱、配藥攪拌器等。氯離子大部分由燃煤煙氣帶入，在吸收塔中吸收富集，加上酸性介質，使得設備及管道環境更加惡劣，從而導致金屬發生縫隙腐蝕、點腐蝕、應力腐蝕、氣泡腐蝕及沖刷腐蝕等。

    縫隙腐蝕常發生在供氧不足的部位，如脫硫裝置中焊接，鉚接及螺栓連接部位等，以裂縫形式出現。縫隙中的電解質由於擴散緩慢而比其他部位的電解質更加缺氧，氯化物的水解會放熱，使其縫隙中電解質濃度升高，從而加劇電化學腐蝕。

    電腐蝕常發生在動力設備，如攪拌器或葉輪等，漿液固含量在10%~30%，漿液的衝擊會對材質表面的保護膜進行破坏。破坏處的金屬成為陽極，腐蝕形成蝕坑。孔內的氧氣參與陰極反應，很快耗盡。為了保持電中性，帶負電的氯離子從外部擴散至孔內。由於金屬氯化物的水解產生鹽酸，形成了酸性環境。在酸性環境下，金屬溶解，則更多氯離子遷入孔內，加速金屬腐蝕。嚴重時，會引起設備穿孔。

氣泡腐蝕和沖刷腐蝕發生在劇烈運行或高速液體流動的部分，如泵殼、葉輪、彎頭、管道等。這類腐蝕形成的原因是由於鈍化膜破坏和材料的表面機械應力過高。應力腐蝕發生在拉應力和腐蝕介質兼備的環境下，如彎頭等。

1. 對脫硫效率的影響

    在FGD系統中，氯化物主要以氯化鈣形式存在。CaCO3分解反應式：CaCO3 + H+ + HSO3- → Ca2+ + SO23- + H2O + CO2↑，氯化鈣在電解質中電離，Ca2+濃度增加，反應左移，使得CaCO3分解速度下降，影響二氧化硫的吸收。

另外，氯離子具有較強的配位能力，能與金屬離子形成FeCl4-、AlCI2+、ZnCl42- 等絡合物。該絡合物能將Ca2+或CaCO3減少，加大了石灰石的消耗量。惰性物質的增多會使漿液密度增大，增加電耗。而且，氯離子比HSO3- 或SO23- 具備更強的侵蝕力，可排斥HSO3-或SO23- 作用，影響二氧化硫的溶解反應，進而降低脫硫效率。

3.對石膏品質的影響

1. 增加含水量

    石膏漿液由於過飽和，逐漸由小顆粒結晶為大的石膏顆粒。結晶過程中，氯離子包裹于晶體內部，會與鈣離子結合，形成穩定的帶有四個結晶水的氯化鈣，把一定量的水留在石膏晶體里，造成石膏含水率上升。石膏含水率一般要求在10%以下。

1. 加大脫水難度

    石膏在脫水過程中，大量水被脫掉，但是仍有少量氯離子跟鈣離子留在石膏晶粒之間，堵塞游離水通道，使得脫水變得困難。石膏中氯離子含量也會超出正常標準。

1. 改變石膏晶體

氯離子會使石膏晶格發生畸變，產生更多的晶核。晶體多樣化會使石膏顆粒緊密度下降，不利於石膏進一步脫水。

• FGD系統氯離子含量過高原因分析

    FGD系統氯離子含量過高原因如下：

  1.系統對氯離子的監控薄弱，缺乏在線氯表，許多電廠基本不檢測氯離子含量；

  2.漿液循環利用，濃縮導致氯離子濃度升高，無及時處理；

  3.不同煤種，漿液氯離子控制範圍卻相同，本來是低氯控制的，採用了高氯控制；

  4.不考慮石膏綜合利用電廠，未通過石膏盡可能帶走氯離子；

  5.對氯離子的去除技術不夠成熟，具備廢水處理系統的電廠沒有設置處理氯離子環節等。

• FGD系統氯離子處理技術現狀

    氯離子主要來源於燃煤，脫硫劑及工藝水。從源頭來看，氯離子含量並不高，而且在源頭降低氯離子含量成本很高，因此應在後續廢水處理過程去除。

    國內火電廠對脫硫廢水處理的形式有三種：

1. 將脫硫廢水與濃縮形成的副產品石膏混合后排至灰場；（2）通過電除塵器與空氣預熱器之間的煙道蒸發，這種方法在美國、德國常見；（3）採用單獨的廢水處理系統處理后排放或回用。

眾所週知，氯離子能與絕大多數金屬離子形成可溶性鹽類，因此普通沉澱技術難以從水中去除氯離子。銀離子易與氯離子形成沉澱，但是銀離子很難回收，投入成本高。亞銅極易氧化，效果也不佳。隨着膜技術的興起，有些人開始嘗試用電滲析和反滲透去除離子。膜可有效去除氯離子，但是，脫硫廢水氯離子含量過高，有機物等雜質多，會導致膜污堵頻繁。還有些人採用多效蒸發，膜蒸餾和分子蒸餾等技術，通過含氯鹽類結晶去除氯離子，其蒸發過程對設備材質的要求比較高。而且能耗比較大。

六、FGD系統LYWS濕法脫硫氯離子去除劑

    隨着國家對環保的要求日益嚴格，火電廠作為用水大戶，應積極應對。考慮氯離子對火電廠FGD系統的影響，可以通過在石灰石漿液中加入LYWS濕法脫硫氯離子去除劑，可以有效控制氯離子的濃度，減少氯離子對設備的危害。由於吸收塔漿液添加氯離子去除劑，對於低硫煤，可控制吸收塔漿液中氯化物濃度為2%；對於高硫煤，可控制吸收塔漿液中氯化物濃度為3%-3.5%。石灰石——石膏濕法煙氣脫硫最佳運行參數：吸收塔漿液密度在1070-1150kg/m3，漿液PH值為5.4-5.8之間。實踐証明，石灰石濕法煙氣脫硫在吸收塔漿液加入氯離子去除劑后，脫硫效率可達到95%以上，確保系統高效、穩定地運行。提高脫硫效率及石膏品質，減少對環境的危害。通過簡化工藝及設備實現氯離子高效去除。

 

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