一、增效剂已知明细简介
1. 技术指标:
2. 使用说明(销售方提供):
①添加量:
首次投入量,根据塔内浆液体积决定,厂家建议增效剂有效浓度为1g/L(增效剂与浆液质量比约为1:1000)。
②添加方式:
吸收塔区地坑直接投入,再通过海底阀放出浆液,搅拌溶解,再打回塔内,重复“放浆-搅拌-抽回塔内”,根据浆液返回塔内的时间判断增效剂是是否完全溶解。从现场实际情况来看,操作简单,时间短,较为方便。
3.现场实际操作:
根据球团脱硫塔设计图纸计算得塔内浆液长期稳定在900m3左右,此次实验,增效剂首次添加量为1000kg,塔内增效剂浓度约为1.11g/L。
后续加入量,根据每日排污量决定。
目前球团脱硫区域废水处理并非完全外排,经絮凝沉淀后的淤泥返回塔内,故需计算每日真实外排水量以及石膏附着水量。球团每日外排水量75m3左右,石膏日产200吨,游离水按12%计,则石膏带出附着水为每日24吨。故球团每日排污量大致为100m3左右。按塔内初始浓度1kg/m3左右,则可估算外排100m3水带走100kg增效剂,每日补加100kg即可维持初始浓度。
4. 工作原理(厂家提供):
由复合多元酸、磷酸基高分子化合物等组成,主要作用包括碳酸钙促溶剂,表面活性剂,氧化催化剂,pH值缓冲剂,缓蚀阻垢剂。
①通过碳酸钙促溶剂,促进碳酸钙的快速溶解,为脱硫反应提供充足的Ca2+,此为促进二氧化硫吸收的前提。
②通过表面活性剂,降低SO2传质过程中双膜阻力,提高系统对SO2的吸收速率,快速将气象SO2以亚硫酸根的形式储存在液相中。
③通过氧化催化剂,提高液相中亚硫酸根的氧化速率,将亚硫酸根更快速地转换为稳定性更高的硫酸根,从而与钙离子在液相中反应生成石膏沉淀。
④pH缓冲剂,可为脱硫系统提供稳定操作的基础。
⑤缓蚀阻垢剂,可保证脱硫系统长期稳定运行,从而降低检修费用。
(标红为通过现场实际反应情况,较能验证的理论)
二、内江蓝鼎球团脱硫相关参数信息:
烟气: | ||||||
石膏: | |
90~94 | |
石膏中CaCO3含量(wt%) | 0.5~2 |
石膏亚硫酸钙含量(wt%) | <0.2 |
表1. 球团脱硫相关运行参数
三、试验流程明细
1. 全流程均按照正常工艺指标控制:
出口SO2浓度指标控制在140mg/Nm3以下;
塔内浆液密度:1080-1150kg/m3;Ph:5.2-5.8。
根据浆液密度,正常脱水。
保持石灰石浆液的利用率,不刻意为了停泵而多加浆液(每次脱水均取石膏化验碳酸钙含量来监管此项操作要求)。
2.流程记录:
4月12日(首次添加,试验增效剂能达到的最佳效果),
14:20,塔内浆液pH 6.0,密度1080,开始往地坑投入增效剂。
4月13日,17:00停止脱水,18:00往地坑投入增效剂100kg。
4月14日,16:10,停止脱水,17:00,往地坑投入增效剂100kg。试验增效剂已用完。
3. 后续观察:
4月19日,增效剂效果出现衰减,更换较大功率循环泵。
4月22日,增效剂效果再次明显衰减,更换较大功率循环泵。
4月24日,从脱硫塔整体控制情况判断,增效剂已完全失效,根据实际运行情况,正常开启4台泵运行。
增效剂试验周期4月12日-4月24日,期间每次脱水均取石膏化验,废水COD抽样化验。
四、石膏、废水化验明细
表2. 石膏化验明细
注:4月18日球团石膏游离水超标为19.03,因当时进行配合厂区其它部门进行试验,发现此试验会严重影响石膏脱水后,已立即停止。
废水COD化验分析:
项目 | 浆液氯离子(mg/L) | COD(mg/L) |
表3. 废水化验明细
因生产运行中并未将废水COD列入日常化验项,故该脱硫系统的废水COD浓度可用数据较少。但根据蓝鼎环保集团公司其它地区的运行经验,发现脱硫废水的COD浓度与Cl-浓度有一定的正比关系。此处通过4月25日以后的5组废水化验数据推算CCOD与CCl-的函数关系。
表4. 废水中COD与Cl-浓度趋势
如表4所示,通过Excel趋势分析功能,得到废水中COD浓度与Cl-浓度的关系,R2代表现有数据与趋势线公式的拟合度,越接近1,表示趋势线公式越能够代表被模拟的数据组。
y = 0.083x0.9344
R² = 0.9895
将4月12日-20日的废水Cl-浓度代入上述公式,得到这段时间,若塔内没有加入增效剂,对应氯离子浓度的废水理论COD浓度:
表5. 废水化验明细
由表5内数据可知,当塔内增效剂浓度处于正常状态时,对应氯离子浓度相同的情况下,含增效剂的废水COD浓度对比无增效剂的废水,平均增加792.61mg/L(仅考虑塔内增效剂浓度正常时,即标红内容),涨幅73.41%。
由此判断,该脱硫增效剂对脱硫废水中的COD浓度影响极大。由于脱硫废水的COD去除难度较大,若由增效剂再引入额外70%以上的COD,将会面临废水处理成本过高这个新问题。
所有试验样品的COD化验均采用《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》。
石膏化验分析:
因考虑前段工艺工况波动等因素,对比数据只取就近一周。4月6日-12日为增效剂添加前一周,4月13日-19日,为增效剂添加以及运行效果较好的阶段,4月20日-24日为增效剂效果衰减,启用更大功率循环泵来控制的阶段。
CaSO4·2H2O的化验结果均值差异不大,添加增效剂后,CaSO4·2H2O略微上涨,考虑到化验误差,此项增长可忽略不计。
因化验精确度问题,半水亚硫酸钙的变化同样考虑到化验误差,可忽略不计。
添加增效剂后,石膏中碳酸钙含量明显较以前降低,与增效剂工作原理符合。
增效剂活性保持期间,从化验结果来看,脱水效果略有改善,但石膏中游离水含量受干扰因素过多,未针对脱水过程专项收集其余设备参数数据,此处无法确认此增效剂是否有改善石膏脱水的作用。
五、理论及实际运行成本计算
此处不便公开具体运行数值,仅提供理论与实际的2种计算思路,供参考。
1. 循环泵、增压风机与增效剂试验密切相关,仅计算该两种设备理论省电:
Q=(1.732×U×I×cosφ) × t
其中:cosφ——为电机功率因数,一般取0.85;
U——设备电机的电压10kV;
I——停运循环泵电机的运行电流+增压风机降低的平均运行电流;
t——设备电机的运行时间。
2. 实际运行总电耗计算:
根据以往的能耗统计,计算出未添加增效剂时的全系统日均电耗;对比试验期间(如该案例中,增效剂效果持续的时间段为4月12日-4月24日)的全系统日均电耗,计算出日平均实际电耗节约。
六、试验总结
因不同脱硫塔的设备选型,参数设计,烟气流量、SO2浓度、循环泵流量等均存在不同程度的差异,本试验结论仅针对“内江蓝鼎球团石灰石-石膏湿法脱硫塔”,试验数据对其它类似的脱硫塔仅供参考。
该产品使用方法简单,效果明显,增效剂浓度正常的情况下,电耗成本降低立竿见影,每月节省电费可观。
对脱硫石膏主要品质(CaSO4·H2O、游离水)无明显影响,碳酸钙利用率有较为明显的提升,降低原料消耗。
综合电耗及原料消耗的节约对比增效剂的采购成本,此类产品是否具有经济效益,可根据各脱硫系统实际试验情况判断。
虽由Excel趋势估算得到的废水COD浓度不够准确,但其浓度增幅>70%, 过于明显,且由其成分可作化学分析推断:
使用该增效剂必然会使脱硫废水COD浓度上涨,具体上涨数值因不同脱硫系统而异,各地区的废水排放要求也可作为否使用该类产品的判断条件。
本期特约作者:内江蓝鼎环保科技有限公司 李雪阳,张卫健
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