氯离子浓度对湿法脱硫系统的影响

氯离子浓度对湿法烟气脱硫系统的影响脱硫系统的中氯离子主要来自于煤质燃烧过程中产生的HCl气体（也有一部分是来源于脱硫用工艺水）经FGD系统吸收后，与吸收塔浆液反应生成CaCl2和MgCl2从而形成氯离子。

吸收塔中的氯离子经石膏排出泵输送至石膏脱水系统，其中一部分达到石膏品质要求输送厂外，另一部分经一级、二级旋流器分离后进人废水处理系统进行处理，达标后排放。因氯离子存在于湿法烟气脱硫工艺的吸收塔和石膏脱水系统中，不可避免对其产生一定的影响。

1.氯离子对不锈钢造成腐蚀

FGD系统中与浆液接触的设备及钢材大多采用不锈钢（如吸收塔搅拌器、浆液循环泵叶轮、氧化风管等）。由于FGD系统中通常为酸性环境，正常运行状况下pH值为5.0—5.8左右。通过原烟气携带来的HCl气体在吸收塔中反应吸收，造成浆液中的氯离子含量不断增加，使设备腐蚀环境更加恶化，从而导致金属发生多种腐蚀类型，如一般化学腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。尤其是在pH偏低的环境下，不锈钢对氯离子将会更加敏感，最常见的腐蚀类型为点蚀。氯离子对不锈钢的点蚀经常引起设备穿孔。

不锈钢耐腐蚀的原理是由于在不锈钢表面生成了一层极薄的、粘着性好、半透明的钝化膜（氧化铬薄膜）。正常情况下钝化膜遭到破坏时，不锈钢中的铬与氧会发生化学反应重新生成钝化膜，隔绝不锈钢与腐蚀介质，同时，机械损伤也会很快再生成一层钝化膜，从而对

不锈钢起到保护作用。因为处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。

在脱硫系统中，一般浆液含固量在10％—30％之间。对于动力设备，如搅拌器和叶轮，浆液的冲击对保护膜进行破坏发生磨蚀，一般对此钢材的要求会更高。由于溶液中存在能破坏钝化膜的氯离子，钝化膜在局部被破坏后，微小的膜破口处的金属成为阳极，其电流高度集中，破口周围广大面积的钝化膜成为阴极，因此腐蚀迅速向内发展，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20—30um），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为腐蚀孔生成的活性中心。腐蚀孔形成不久，孔内的氧很快耗尽，因此只有阳极反应在孔内进行，很快就积累了带正电的金属离子。为保持电中性，带负电的氯离子从外部溶液扩散到孔内，由于金属氯化物的水解产生了盐酸：M+Cl-+H2O=MOH+H++Cl-，孔内pH下降，变为酸性，盐酸使更多的金属溶解，又有更多的氯离子迁入孔内，形成自催化加速的腐蚀。临近腐蚀孔的表面由于产生阴极氧化还原反应而不受腐蚀，获得了阴极保护，从而形成设备孔蚀。

氯离子对不锈钢的腐蚀一方面是破坏钝化膜，另一方面是不断富集的Cl-直接降低pH值。近年来由于钢铁生产技术的不断提高，使用耐氯离子腐蚀的双向不锈钢已成为现实。双向不锈钢是在不锈钢中添加一定含量的钼，并加入较奥氏体不锈钢更高含量的铬，较高的铬、钼含量组合能获得良好的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀的性能，这是第1代双相不锈钢。在双相不锈钢中再加入氮促进奥氏体的形成并改善拉

伸性能和耐点蚀性能，这就是第2代双相不锈钢。

对于脱硫系统，一般选用耐点蚀和耐冲击能力的钢材，镍及镍基合金一般对会腐蚀不锈钢的含氯离子的介质有良好的耐蚀性。如果在镍合金中加入铬，则合金可耐许多氧化性及还原性介质的腐蚀。如果再加入钼，则合金可在更大的范围内耐氧化性及还原性介质的腐蚀，具有非常好的耐氯化物点蚀性能。高镍含铬合金的耐点蚀能力优于不锈钢。因为双相不锈钢具有耐氯化物点蚀能力，经常被用在FGD系统中。一般采用耐点蚀当量数（PREN）来比较合金的耐点蚀能力。用于预测奥氏体不锈钢和双相不锈钢耐点蚀性能用得十分广泛的形式被表示为PREN=Cr+3.3(Mo+0.5W)+x N，（式中，Cr，Mo，W，N是铬、钼、钨和氮的质量分数，这些合金化元素都对耐点蚀性能起着正面的作用，对于双相不锈钢=16，对于奥氏体=30）。烟气脱硫装置中，根据设备运行环境、钢材的抗点蚀能力和性价比来选择合适的钢材。通常选用的主要有“铁一镍一铬合金”和“铁一钼一镍一铬合金”两种。

2.氯离子对吸收塔内反应的影响

在FGD系统的浆液中，氯化物大多以CaCl2的形式存在。Ca2+浓度增加，将影响到CaCO3的分解速率。在吸收塔中，CaCO3的分解反应可简单表示如下：

CaCO3+H++HSO3-→Ca2++SO32-+H2O+CO2

CaCl2→Ca2++2Cl-

由上述化学方程式可得出Cl-的存在抑制了CaCO3的分解速率，

改变吸收塔浆液的pH值，从而影响到吸收塔内的化学反应，降低SO2的去除率，使石灰石等吸收剂的耗量增加，降低脱硫效率。

3.氯化物影响石膏的品质

吸收塔中的氯离子随着石膏浆液进入脱水系统，经一级石膏旋流站浓缩后，进入真空皮带机进行脱水，部分氯化物存在于石膏的附着水中，经脱水后形成成品外运。一般来说，在FGD招标说明书中均对石膏中氯离子含量提出要求。比如，石膏含水质量分数为10％，即1kg干石膏中含有0.11kg水。要满足石膏中氯化物不超过200mg ／kg，则石膏附着水中的氯化物质量浓度不能超过1.8g／kg。因此必须通过控制废水排放量的大小以降低工艺过程中氯离子浓度。

综上几点所述，氯离子浓度的大小对钢材的腐蚀影响较大，容易减少运行设备的使用寿命；氯离子浓度增加了吸收剂的消耗量，降低吸收剂的分解速率；脱水系统所含的氯离子对石膏的品质有所影响。因此，降低氯离子浓度和选用合适的钢材可以保证湿法烟气脱硫装置的正常运行。