李承浩

（國(guó)能（惠州）熱電有限責(zé)任公司，廣東惠州 516082）

0 引言

在火力發(fā)電廠中，石灰石—石膏濕法脫硫是一種高效、成熟且經(jīng)典的去除煙氣中硫含量工藝，在火電機(jī)組中占70%以上的份額。在脫硫塔中石灰石漿液作為一種吸收劑，其質(zhì)量水平直接影響脫硫效率，其中氯離子的含量是控制脫硫漿液質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠采用人工采樣化驗(yàn)的方法來(lái)監(jiān)測(cè)脫硫漿液中氯離子的含量，作為一種傳統(tǒng)的人工化驗(yàn)手段，其測(cè)量準(zhǔn)確度不高且反應(yīng)過(guò)慢，已經(jīng)不適合快速調(diào)整漿液的水質(zhì)[1]。

1 脫硫漿液中氯離子濃度高的危害

對(duì)于煙氣脫硫的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程而言，脫硫漿液中的氯離子是一種危害性化學(xué)組分，它主要是在燃煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生并通過(guò)煙道流入吸收塔。由于脫硫漿液不斷循環(huán)使用，其中的氯離子也不斷富集，當(dāng)超過(guò)一定濃度時(shí)會(huì)造成脫硫劑（即石灰石）的中毒現(xiàn)象，影響脫硫效率。另外，氯離子對(duì)于金屬材料，尤其是不銹鋼類材料，有明顯的腐蝕作用。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，當(dāng)氯離子濃度超過(guò)25×10-6時(shí)，可破壞金屬氧化膜保護(hù)層形成點(diǎn)蝕或坑蝕，不銹鋼會(huì)出現(xiàn)品間腐蝕；而對(duì)于非金屬材料如PE 管道，受水中氯離子影響而發(fā)生力學(xué)性能下降甚至破管情況。因此，氯離子對(duì)整個(gè)脫硫系統(tǒng)的金屬管材和設(shè)備有明顯的腐蝕作用，也會(huì)使脫硫工藝的副產(chǎn)品——石膏的質(zhì)量下降，降低煙氣脫硫的效率[2]。

2 火力發(fā)電廠中氯離子測(cè)量方法的初步探究

目前電力行業(yè)內(nèi)測(cè)量水質(zhì)中的氯離子主要有7 種方法[3-5]，分別為電位滴定法、硝酸銀滴定法、離子色譜法、原子吸收光譜法、分光光度計(jì)法、長(zhǎng)周期光纖光柵法和離子選擇電極法。

（1）電位滴定法屬于儀器測(cè)量法的一種，依據(jù)是GB 5484—2012《石膏化學(xué)分析方法》中氯離子含量測(cè)定—（自動(dòng)）電位滴定法。它主要是通過(guò)儀器感知滴定終點(diǎn)，以使用硝酸銀量來(lái)計(jì)算得到溶液中的氯離子濃度。該方法誤差小、測(cè)量速度快，是目前火電廠使用最廣泛的一種快速測(cè)量方法。

（2）硝酸銀滴定法是一種完全人工的測(cè)量方法，依據(jù)GB/T 37785—2019《煙氣脫硫石膏》中氯離子含量測(cè)定。該方法為經(jīng)典人工化驗(yàn)檢測(cè)溶液中氯離子含量，優(yōu)點(diǎn)是可以快速測(cè)得結(jié)果[6]。

（3）分光光度計(jì)法是一種快速儀器檢測(cè)氯離子含量的方法，有穩(wěn)定、快捷、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合批量操作。該方法的關(guān)鍵點(diǎn)是配置標(biāo)準(zhǔn)溶液精準(zhǔn)，曲線拉好后提高準(zhǔn)確度。

（4）離子選擇電極法是采用氯離子選擇性電極，根據(jù)能斯特方程原理來(lái)工作的。它與傳統(tǒng)的pH 計(jì)、pNa 計(jì)原理一致，缺點(diǎn)是氯離子選擇電極目前還不夠成熟，但該法是所有氯離子檢測(cè)方法中唯一可在線測(cè)量的方法[7]。

3 在線氯離子分析儀的選擇

某公司的濕法脫硫工藝中，根據(jù)近3 年人工化驗(yàn)測(cè)得脫硫石膏中的氯離子含量為600～2500 mg/L、脫硫廢水中的含量為11 000～18 000 mg/L。根據(jù)人工化驗(yàn)，如此高濃度的氯離子溶液需要經(jīng)過(guò)多次稀釋才能得到測(cè)量需要的濃度，這無(wú)疑會(huì)擴(kuò)大測(cè)量誤差。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，及時(shí)掌握吸收塔脫硫漿液中氯離子的含量，選擇一款能連續(xù)監(jiān)測(cè)脫硫漿液中氯離子含量的儀器是最佳途徑。在儀器選擇方面，主要考慮量程范圍、響應(yīng)速度、可靠性、準(zhǔn)確度及性價(jià)比等因素。

在經(jīng)過(guò)認(rèn)真、仔細(xì)的對(duì)比和分析研究之后，國(guó)能（惠州）熱電有限責(zé)任公司最終選擇南京某公司生產(chǎn)的脫硫漿液氯離子在線分析儀。該儀器采用離子選擇性電極法，測(cè)量的參數(shù)有氯離子、電位、溫度，主要特點(diǎn)有：

（1）具備先進(jìn)的水樣預(yù)處理，可以有效去除水樣中的懸浮物、顆粒物等不溶解物，降低樣水對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響。

（2）先進(jìn)的選擇性電極。該產(chǎn)品采用最新研發(fā)的選擇性電極技術(shù)，通過(guò)離子選擇性電極法，可以有效消除其他干擾離子對(duì)測(cè)量的影響，且電極不容易被污染、使用壽命長(zhǎng)，使用過(guò)程中不需要添加化學(xué)試劑，不污染環(huán)境。

（3）先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)功能。采用電極測(cè)量，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)水樣的氯離子，日常維護(hù)量小、操作簡(jiǎn)單，是國(guó)內(nèi)研發(fā)比較早的同類產(chǎn)品（表1）。

4 在線氯離子分析儀的安裝、調(diào)試、校準(zhǔn)和維護(hù)

4.1 安裝方法

（1）安裝地點(diǎn)選擇在2#機(jī)組脫硫塔漿液的回流母管上，采用旁路取樣法。

（2）安裝儀表柜、流通池、氯離子分析儀電極、氯離子分析儀，連接取樣管路、沖洗管路、敷設(shè)電纜線等。

（3）安裝完畢后，送電對(duì)儀表進(jìn)行調(diào)試，包括參數(shù)設(shè)置、儀表標(biāo)定、信號(hào)輸出等。

（4）調(diào)試完畢后，確認(rèn)所有水路連接、電纜接線均合格，與DCS 系統(tǒng)通信正常。

4.2 安裝步驟

（1）儀表柜安裝?？刂乒癜惭b時(shí)要做好防墜落措施，通過(guò)地腳螺栓將儀表柜固定到地面，再將氯離子在線分析儀安裝至機(jī)柜上。

（2）鋪設(shè)取樣管至儀表柜電纜及水管。敷設(shè)電纜前，提前搭設(shè)好腳手架。將水管按施工方案要求，從漿液取樣口鋪設(shè)至儀表柜；將電纜按施工方案要求，從電源接口處敷設(shè)至儀表柜。在通過(guò)電纜槽盒和機(jī)柜底部時(shí)，注意做好防磨保護(hù)。

（3）在線分析儀安裝。根據(jù)施工方案要求，安裝流通池、氯離子分析儀電極，進(jìn)行儀表內(nèi)部水管連接。

（4）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)主要包括4 個(gè)步驟：①測(cè)點(diǎn)接線，按照儀表圖紙進(jìn)行接線，保證電纜接線正確；②儀表調(diào)試，安裝完畢后，送電對(duì)儀表進(jìn)行調(diào)試，包括參數(shù)設(shè)置、儀表標(biāo)定以及信號(hào)輸出等；③測(cè)點(diǎn)確認(rèn)，接線完畢后，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的核對(duì)，以確認(rèn)測(cè)點(diǎn)、接線、通道一一對(duì)應(yīng)，無(wú)錯(cuò)誤，檢查DCS 界面是否正常；④調(diào)試結(jié)束，系統(tǒng)調(diào)試完畢后再次確認(rèn)，所有的水管連接、電纜線接線均合格正確，儀表與DCS 系統(tǒng)通信正常。

根據(jù)安裝要求，完成儀表柜的安裝固定、儀表的水路連接和線路連接，并對(duì)儀表進(jìn)行調(diào)試，確保儀表能正常運(yùn)行（圖1）。

圖1 脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀安裝現(xiàn)場(chǎng)

4.3 儀表的校準(zhǔn)和維護(hù)

校準(zhǔn)工作包括標(biāo)準(zhǔn)溶液兩點(diǎn)校準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)溶液?jiǎn)吸c(diǎn)和過(guò)程校準(zhǔn)。

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液兩點(diǎn)校準(zhǔn)：在氯離子分析儀顯示屏點(diǎn)擊儀表校準(zhǔn)按鍵后，點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)溶液兩點(diǎn)校準(zhǔn)按鍵，根據(jù)提示先將電極放入標(biāo)準(zhǔn)溶液B，點(diǎn)擊開(kāi)始校準(zhǔn)按鍵，界面顯示校準(zhǔn)中，待數(shù)值穩(wěn)定后，完成標(biāo)準(zhǔn)溶液B 的校準(zhǔn)；根據(jù)提示將電極放入標(biāo)準(zhǔn)溶液C，點(diǎn)擊開(kāi)始校準(zhǔn)按鍵，界面顯示校準(zhǔn)中，待數(shù)值穩(wěn)定后，界面顯示兩點(diǎn)校準(zhǔn)完成。校準(zhǔn)完成后30 s 無(wú)操作則自動(dòng)返回測(cè)量界面，或點(diǎn)擊返回按鍵后直接返回測(cè)量界面。

（2）單點(diǎn)校準(zhǔn)：在氯離子分析儀顯示屏點(diǎn)擊儀表校準(zhǔn)按鍵后，點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)溶液?jiǎn)吸c(diǎn)校準(zhǔn)按鍵，根據(jù)提示將電極放入標(biāo)準(zhǔn)溶液A 中，點(diǎn)擊開(kāi)始校準(zhǔn)按鍵；系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液?jiǎn)吸c(diǎn)校準(zhǔn)，界面顯示校準(zhǔn)中，待數(shù)值穩(wěn)定后，界面顯示單點(diǎn)校準(zhǔn)完成。校準(zhǔn)完成后30 s 無(wú)操作自動(dòng)返回測(cè)量界面，或點(diǎn)擊返回按鍵后直接返回測(cè)量界面。

（3）過(guò)程校準(zhǔn)：在氯離子分析儀顯示屏點(diǎn)擊儀表校準(zhǔn)按鍵后，默認(rèn)為過(guò)程校準(zhǔn)界面，將氯離子電極放入已知氯離子濃度的溶液中，輸入已知氯離子濃度值，點(diǎn)擊開(kāi)始校準(zhǔn)按鍵，系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程校準(zhǔn)，界面顯示校準(zhǔn)中，待數(shù)值穩(wěn)定后，界面顯示過(guò)程校準(zhǔn)完成。校準(zhǔn)完成后30 s 無(wú)操作自動(dòng)返回測(cè)量界面，或點(diǎn)擊返回按鍵后直接返回測(cè)量界面。

該儀器的維護(hù)較少，一般定期進(jìn)行校準(zhǔn)即可。如果出現(xiàn)無(wú)法校準(zhǔn)情況，應(yīng)先檢查電極性能，如果達(dá)不到要求則需要更換電極或聯(lián)系生產(chǎn)廠家。

4.4 使用效果評(píng)估

脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀在電廠安裝調(diào)試后，連續(xù)運(yùn)行，定期記錄在線氯離子分析儀示值，并取樣通過(guò)手工分析對(duì)漿液中氯離子含量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，其中相對(duì)誤差計(jì)算公式為：（在線氯離子分析儀測(cè)量值-手工分析氯離子含量）/手工分析氯離子含量×100%。

表2 脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試結(jié)果

由表2 可知，脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，儀器測(cè)量值與人工分析氯離子含量相對(duì)誤差在10%以內(nèi)，且能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，能夠滿足目標(biāo)要求。

脫硫系統(tǒng)在線氯離子分析儀項(xiàng)目改造后，該儀表在脫硫系統(tǒng)中已安全穩(wěn)定運(yùn)行一年多，目前該裝置運(yùn)行正常，準(zhǔn)確率高，維護(hù)率低。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在濕法脫硫系統(tǒng)工藝中加裝一臺(tái)在線式氯離子分析儀，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)吸收塔中脫硫漿液的氯離子含量，將此數(shù)據(jù)接入DCS 后可以實(shí)時(shí)查看歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)信息既大大方便了運(yùn)行操控人員確定排水的周期和數(shù)量，同時(shí)節(jié)約用水量、提高了脫硫效率和石膏品質(zhì)。