石灰石・石膏湿式排煙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とって極めて重要です。これは、機器の寿命、脱硫効率、および副産物の品質に直接影響します。多くの発電所では、スラリー中の塩化物イオンが排煙脱硫システムに及ぼす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、および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. 吸収器内の金属部品の腐食促進
- 塩化物イオンはステンレス鋼を腐食させ、不動態皮膜を破壊する。
- 高濃度の塩化物イオン（Cl⁻）はスラリーのpHを低下させ、金属の全面腐食、隙間腐食、応力腐食を引き起こします。これにより、スラリーポンプや攪拌機などの機器が損傷し、寿命が著しく短くなります。
- 吸収装置の設計において、許容される塩化物イオン濃度は重要な考慮事項です。塩化物イオン耐性が高いほど、より高性能な材料が必要となり、コストが増加します。一般的に、2205ステンレス鋼などの材料は、最大20,000 mg/Lの塩化物イオン濃度に対応できます。さらに高濃度に対応するには、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. スラリー利用量の減少と試薬・エネルギー消費量の増加
- スラリー中の塩化物は主に塩化カルシウムとして存在する。共通イオン効果によりカルシウムイオン濃度が高くなると、石灰石の溶解が抑制され、アルカリ度が低下し、二酸化硫黄除去反応に影響を与える。
- 塩化物イオンはSO₂の物理的および化学的吸収を阻害し、脱硫効率を低下させる。
- 過剰な塩素イオン（Cl⁻）は吸収塔内で気泡を発生させ、オーバーフロー、液面レベルの誤表示、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。場合によっては、スラリーが排ガス管に流入する事態にもなりかねません。
- 高濃度の塩化物は、Al、Fe、Znなどの金属と強い錯体形成反応を引き起こし、CaCO₃の反応性を低下させ、最終的にスラリーの利用効率を低下させる可能性がある。
3. 石膏の品質劣化
- スラリー中のCl⁻濃度の上昇はSO₂の溶解を阻害し、石膏中のCaCO₃含有量の増加と脱水性の低下につながる。
- 高品質の石膏を製造するには、追加の洗浄水が必要となるため、悪循環が生じ、廃水中の塩化物濃度が上昇し、処理が複雑化する。
II．吸収塔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
- 塩化物はこれらの流入経路を通じて系内に入り込む。
2. 冷却塔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、これがスラリー中のCl⁻の蓄積に寄与している。
3. 電気集塵機の性能不良
- 吸収装置に流入する粉塵粒子が増加すると、塩化物イオンが運搬され、それがスラリーに溶解して蓄積される。
4. 不適切な排水処理
- 設計および運転要件に従って脱硫廃水を排出しないと、Cl⁻が蓄積する。
III．吸収塔スラリー中の塩化物イオンを制御するための対策
過剰なCl⁻を抑制する最も効果的な方法は、排出基準を遵守しつつ脱硫廃水の排出量を増やすことです。その他の推奨対策は以下のとおりです。
1. 濾過水の利用を最適化する
- 濾液の再循環時間を短縮し、スラリーシステムへの冷却水または雨水の流入を制御することで、水のバランスを維持する。
2. 石膏洗浄水の量を減らす
- 石膏中のCl⁻含有量を適切な範囲に制限します。Cl⁻濃度が10,000 mg/Lを超えた場合は、スラリーを新しい石膏スラリーに交換して、脱水中のCl⁻除去量を増やします。スラリー中のCl⁻濃度は、インライン密度計そして、それに応じて排水量を調整する。
3．塩化物モニタリングの強化
- スラリー中の塩化物含有量を定期的に検査し、石炭の硫黄濃度、材料の適合性、およびシステム要件に基づいて操業を調整する。
4. スラリーの密度とpHを制御する
- スラリーの密度を1080～1150 kg/m³、pHを5.4～5.8に維持してください。吸収塔内の反応を促進するため、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塔に侵入するのを防ぐ。侵入すると、粉塵粒子は溶解してスラリー中に蓄積してしまう。
結論
塩化物イオンの過剰は、排水処理が不十分であることを示しており、脱硫効率の低下やシステムバランスの崩れにつながります。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ることができます。個別のソリューションや試用については、お問い合わせください。ロンメーター専門的なリモートデバッグサポートを備えた製品については、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希望の場合は、当社までお問い合わせください。
投稿日時：2025年1月21日
