石灰石・石膏湿式排ガス脱硫システムにおいて、スラリーの品質維持はシステム全体の安全かつ安定した運転に不可欠です。これは、機器の寿命、脱硫効率、そして副産物の品質に直接影響を及ぼします。多くの発電所では、スラリー中の塩化物イオンがFGDシステムに与える影響を過小評価しています。以下に、過剰な塩化物イオンの危険性、その発生源、そして推奨される改善策を示します。
I. 過剰な塩化物イオンの危険性
1. 吸収装置内の金属部品の腐食の加速
- 塩化物イオンはステンレス鋼を腐食し、不動態層を破壊します。
- 高濃度のCl⁻はスラリーのpHを低下させ、金属腐食、隙間腐食、応力腐食を引き起こします。これにより、スラリーポンプや撹拌機などの機器が損傷し、寿命が大幅に短縮されます。
- 吸収装置の設計においては、許容塩素濃度が重要な考慮事項となります。塩化物耐性が高いほど、より高品質な材料が必要となり、コストが増加します。通常、2205ステンレス鋼などの材料は、最大20,000 mg/Lの塩素濃度まで対応できます。より高い濃度の場合は、ハステロイやニッケル基合金などのより堅牢な材料が推奨されます。
2. スラリー利用率の低下と試薬/エネルギー消費量の増加
- 塩化物はスラリー中で主に塩化カルシウムとして存在します。カルシウムイオン濃度が高いと、共通イオン効果により石灰石の溶解が抑制され、アルカリ度が低下し、SO₂除去反応に影響を及ぼします。
- 塩化物イオンはSO₂の物理的・化学的吸収を妨げ、脱硫効率を低下させます。
- 過剰な塩素は吸収装置内で気泡を発生させ、オーバーフロー、液面の誤測定、ポンプのキャビテーションを引き起こす可能性があります。さらに、スラリーが排ガスダクトに流入する可能性もあります。
- 塩化物濃度が高いと、Al、Fe、Zn などの金属との強力な錯形成反応も引き起こし、CaCO₃ の反応性が低下し、最終的にスラリーの利用効率が低下します。
3. 石膏の品質低下
- スラリー中の Cl⁻ 濃度の上昇により SO₂ の溶解が阻害され、石膏中の CaCO₃ 含有量が増加し、脱水性が低下します。
- 高品質の石膏を生産するには追加の洗浄水が必要となり、悪循環が生じ、廃水中の塩化物濃度が上昇して処理が複雑になります。
II. 吸収スラリー中の塩化物イオンの発生源
1. FGD試薬、補給水、石炭
- 塩化物はこれらの入力を通じてシステムに入ります。
2. 冷却塔のブローダウンをプロセス水として利用する
- ブローダウン水には通常約 550 mg/L の Cl⁻ が含まれており、スラリーの Cl⁻ 蓄積に寄与します。
3. 電気集塵機の性能が悪い
- 吸収装置に入る粉塵粒子の増加により塩化物が運ばれ、スラリーに溶解して蓄積します。
4. 不適切な排水
- 設計および運用要件に従って脱硫廃水を排出しないと、Cl⁻ が蓄積します。
III. 吸収スラリー中の塩化物イオンの制御対策
過剰な塩素濃度を抑制する最も効果的な方法は、排出基準を遵守しながら脱硫排水の排出量を増やすことです。その他の推奨対策としては、以下のものがあります。
1. ろ過水の使用を最適化する
- 濾液循環時間を短縮し、スラリーシステムへの冷却水または雨水の流入を制御して水バランスを維持します。
2. 石膏洗浄水を減らす
- 石膏の塩素含有量を適切な範囲に制限します。塩素含有量が10,000 mg/Lを超える場合は、スラリーを新しい石膏スラリーに交換することで、脱水時の塩素除去率を高めます。スラリーの塩素含有量を、インライン密度計それに応じて廃水排出量を調整します。
3. 塩化物モニタリングの強化
- スラリーの塩化物含有量を定期的にテストし、石炭の硫黄レベル、材料の適合性、およびシステム要件に基づいて操作を調整します。
4. スラリーの密度とpHを制御する
- スラリー密度を1080～1150 kg/m³、pHを5.4～5.8に維持してください。吸収槽内の反応を改善するため、定期的にpHを下げてください。
5. 電気集塵機の適切な動作を確保する
- 高濃度の塩化物を含む粉塵粒子が吸収装置に入り込むのを防ぎます。そうしないと、溶解してスラリーに蓄積されます。
結論
塩化物イオンの過剰は排水量の不足を示し、脱硫効率の低下やシステムバランスの乱れにつながります。効果的な塩化物制御は、システムの安定性と効率を大幅に向上させます。お客様に合わせたソリューション、またはお試しいただくには、ロンメータープロフェッショナルなリモート デバッグ サポートを備えた当社の製品については、スラリー密度測定ソリューションに関する無料相談をご利用ください。
投稿日時: 2025年1月21日
