脱硫节能-内江蓝鼎石灰石-石膏湿法脱硫塔试验报告

一、增效剂已知明细简介

1. 技术指标：

项目	厂家提供	自测参数
执行标准	Q/HP 0005-2012	HP系列脱硫增效剂
外观	白色至棕色固体
气味	腐蚀酸臭味	堆积存放时，臭味严重。单次投入量小，对员工作业影响不大
pH值（1%水溶液）	<6.0	现场测得为2.5左右
堆积密度（20℃，g/cm3）	1.3	-
含水量（%）≤	5	现场测得为3.7左右

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：

脱硫吸收塔：
主机与脱硫塔配比			1炉1 塔
吸收塔直径（浆池段）（m）			12
吸收塔浆液液位控制范围（m）			最高：9		最低：8
循环泵功率（kW）			1#:355；2#:400；3#: 400；4#:450 ；5#:500
循环浆泵台数	日常启用台数	常停泵功率	5	4		450kW
循环浆泵电压（V）			10000
循环泵电流（A）			1#:26.6；2#:29.9；3#: 29.9；4#:33.5；5#:37.1
单台循环泵流量（m3/h）			3620
实际运行脱硫效率%			95-98%
设计钙硫比			1.03
实际钙硫比			1.05~1.10
烟气：
原烟气流量范围（万Nm3/h）			最高：60		最低：45
设计入口烟气SO2浓度（mg/Nm3）			6500
实际入口烟气SO2浓度（mg/Nm3）			最高：>6500		最低：3500
实际入口烟气SO2平均浓度（mg/Nm3）			4800-6000
实际出口烟气平均SO2浓度（mg/Nm3）			60-120

石膏：
石膏中CaSO4 · 2H2O含量（wt%）	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

来样日期	二水硫酸钙%	半水亚硫酸钙%	碳酸钙%	游离水%
2019/4/6	93.14	0.06	1.55	14.33
2019/4/7	94.23	0.13	1.38	11.51
2019/4/8	96.25	0.08	1.33	13.52
2019/4/9	92.22	0.03	1.44	11.89
2019/4/10	89.59	0.11	2.51	11.84
2019/4/11	91.76	0.19	1.53	12.66
2019/4/12	90.97	0.07	1.26	11.98
均值	92.59	0.10	1.57	12.53
2019/4/13	90.61	0.06	0.49	10.46
2019/4/13	94.21	0.1	0.61	11.1
2019/4/14	93.37	0.05	0.89	10.93
2019/4/15	93.89	0.08	0.5	11.67
2019/4/16	94.81	0.07	0.75	10.45
2019/4/17	91.86	0.1	1.19	10.74
2019/4/18	94.04	0.04	0.96	19.03
2019/4/18	92.71	0.07	0.5	10.63
2019/4/19	92.58	0.06	0.59	11.58
均值	93.12	0.07	0.72	11.84
2019/4/20	91.97	0.04	1.11	11.97
2019/4/20	91.57	0.07	0.77	13.52
2019/4/21	92.81	0.1	0.44	10.18
2019/4/22	92.85	0.08	0.37	9.45
2019/4/23	92.03	0.36	0.48	9.21
2019/4/23	92.94	0.29	0.53	9.78
2019/4/24	93.95	0.24	0.68	12.97
2019/4/24	91.56	0.31	1.16	13.03
均值	92.46	0.19	0.69	11.26

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）
4月12日（第一次加入1吨增效剂后取样）	25781.39	1919.09
4月13日（第二次加增效剂前取样）	26608.57	1928.64
4月14日（第三次加增效剂前取样）	24099.24	1820.93
4月15日（1.2吨增效剂完全添加后，隔天取样）	24794.35	1824.22
4月20日（增效剂效果衰减后取样）	28437.16	1467.56
4月25日（增效剂完全失效，正常运行后取样）	26247.73	1162.35
4月28日(球团吸收塔消耗烧结事故箱浆液）	37760.75	1581.06
5月2日（球团吸收塔消耗烧结事故箱浆液）	31340.45	1281.58
5月12日（正常运行期间取样）	24156.91	1017.29
5月20日（正常运行期间取样）	18472.19	802.33

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C_COD与C_Cl^-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 = 0.083x^0.9344
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：

项目	浆液氯离子（mg/L）	COD（mg/L）	无增效剂，对应理论COD（mg/L）	COD浓度增加值（mg/L)
4月12日（第一次加入1吨增效剂后取样）	25781.39	1919.09	1099.01	820.08
4月13日（第二次加增效剂前取样）	26608.57	1928.64	1131.93	796.71
4月14日（第三次加增效剂前取样）	24099.24	1820.93	1031.86	789.07
4月15日（1.2吨增效剂完全添加后，隔天取样）	24794.35	1824.22	1059.65	764.57
4月20日（增效剂效果衰减后取样）	28437.16	1467.56	1204.45	263.11

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。

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

1. 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。

2. 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。

1. 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