海水脫硫技術(shù)

1、 研究背景 基本原理和工藝流程 應(yīng)用舉例 發(fā)展意義和前景 我國燃煤電廠SO2排放量占全國總排放量的50%左右, 是大氣污染控制的重點(diǎn)領(lǐng)域。目前,我國大、中型火電 廠的脫硫系統(tǒng)大多采用石灰石/石膏濕法工藝,運(yùn)行需 消耗大量淡水和礦石資源,成本很高,排放的廢渣和廢 水還會(huì)帶來二次污染等問題。因此,有必要針對(duì)我國國 情,因地制宜地開發(fā)其他切實(shí)可行的脫硫技術(shù),煙氣海 水脫硫技術(shù)便是其中之一。 用海水進(jìn)行煙氣脫硫具有以下優(yōu)點(diǎn):(l)過程簡(jiǎn)單，直 接采用凝汽器下游的循環(huán)水煙氣脫硫;(2)不需要添 加化學(xué)藥品，海水脫硫過程只需海水和空氣;(3)無 沉淀物，被吸收的SO2被轉(zhuǎn)換成硫酸鹽海水的天 然成分，該成分

2、完全溶于海水中，因而無任何附產(chǎn) 品需要處理;(4)投資及運(yùn)行費(fèi)用少。在電廠己采用 海水循環(huán)水的情況下，初投資很少，日常運(yùn)行費(fèi)用 也不多。 2.1 海水脫硫機(jī)理 燃燒生成的煙氣在運(yùn)行海水脫硫以前先進(jìn)行除塵處理， 一般采用高效的纖維或靜電除塵器，安裝在SO2吸收塔 的上游。除塵后的煙氣進(jìn)入SO2吸收塔底部，與自上而 下的海水相向流過，一次循環(huán)。由吸收塔出來的干凈煙 氣在排放前一般還要經(jīng)過再加熱以防止腐蝕和保證足夠 的抬升高度。吸收SO2后的海水靠重力流至海水處理廠， 與其余的海水混合并通入適量空氣。下圖是海水脫硫過 程流程圖。 一方面，煙氣中的二氧化硫被海水吸收并與氧發(fā)生 反應(yīng)生成硫酸根離子與氫離

3、子，由于氫離子濃度增 加，海水的pH值降低;另一面，海水中碳酸根離子 的大量存在，與氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，抵 消了由子吸收SO2造成的酸化作用，使pH值恢復(fù)正 常.生成物二氧化碳部分溶于水中，其余的隨氣體離 開海水處理廠。總的反應(yīng)如下: SO2 海水脫硫法將用后的海水排回大海，是解決硫化物迂 回污染的有效途徑。天然海水中含有豐富的硫，平均 每噸海水中含有1kg硫，它們大都以硫酸鹽的形式存 在于海水,它相當(dāng)于在所有海洋上有一層約1.7m厚的 純硫?qū)?。天然的海水是堿性的，含有過量的碳酸鈣和 碳酸鈉，這些成分使海水有足夠大的吸收和中和SO2 的能力。 脫硫系統(tǒng)主要包括:煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)

4、、海水 供應(yīng)系統(tǒng)和海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)。其中SO2吸收系統(tǒng) 的吸收塔和海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)的曝氣池是該項(xiàng)技術(shù) 的核心。海水脫硫主要工藝流程如圖所示。 下面以海水脫硫技術(shù)在500MW火電廠的應(yīng)用為例詳細(xì) 介紹各方面的情況。 3.1 煙氣的冷卻處理 為了保證吸收塔內(nèi)部的輕型塑料零件不被腐蝕，由靜電 除塵器出來的煙氣需要進(jìn)行冷卻處理。熱煙氣經(jīng)兩臺(tái)離 心式風(fēng)機(jī)升壓送入兩個(gè)完全相同的圓柱形冷卻器，在冷 卻器中海水由一些圓錐形噴頭噴灑到特殊的柵格上，使 其即使在較低的負(fù)荷下也能提供足夠的冷卻能力。冷卻 器裝在吸收塔的上游。 3.2 吸收塔 海水被吸至吸收塔的頂部，冷卻后的煙氣進(jìn)入吸收 塔底部，它們相向流動(dòng)一次通過

5、.吸收塔內(nèi)有專門設(shè) 計(jì)的淋水盤，使由下部引入的煙氣和由上部引入的 海水密切接觸,保證SO2的吸收率在98%以上.在離開 吸收塔以前，氣體要通過單層的濕氣分離器，將其 攜帶的水滴去掉。除濕后的氣體被引至煙道。吸收 SO2后酸化的海水被收集在吸收槽內(nèi)，靠重力流到 海水處理廠。 3.3 干凈氣體的再加熱 由于海水和氣體在吸收塔內(nèi)的密切接觸，處理后的 煙氣被降至吸收塔入口的海水溫度，而且，處理后 的煙氣含有飽和水蒸汽.為了避免煙道腐蝕及獲得良 好的抬升高度，煙氣需要再加熱。 3.4 海水提供 在設(shè)計(jì)海水脫硫系統(tǒng)時(shí)遇到了兩個(gè)棘手的問題，一個(gè)是季 風(fēng)季節(jié)海水的不規(guī)則變化特性，另一個(gè)是凝汽器出口循環(huán) 水溫升

6、高情況。海水的特性變化影響海水的含鹽量與含堿 度，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮更大的脫硫余量，以保證海水含堿度 較低時(shí)也能滿足要求。凝汽器出口水溫升高，使吸收塔受 腐蝕的危險(xiǎn)性增大，必須提高吸收塔內(nèi)部材料的抗腐蝕性 能。海水脫硫所用的海水靠大直徑的虹吸管由凝汽器循環(huán) 水出口引出。用真空泵建立虹吸管的真空。其余的海水通 過攔河壩出口排出. 3.5 海水處理廠 海水處理廠由下面三個(gè)部分組成: a.混合箱:酸化的海水與其余的海水混合提高pH值。 b.通風(fēng)區(qū)：通風(fēng)使SO2轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，pH提高，海水含 氧量飽和。 c.排水管:處理后的海水經(jīng)排水管送回海中。 由吸收塔來的酸化的海水通過噴霧裝置進(jìn)入混合箱以使 混合良好

7、。換氣通風(fēng)區(qū)由兩個(gè)平行的管段組成，由換氣 扇打入空氣，并使空氣產(chǎn)生紊流，沿整個(gè)換氣區(qū)域使海 水都能與空氣很好接觸。 面對(duì)越來越高的環(huán)保要求，煙氣的海水脫硫法不失 為一種行之有效的新方法.因此,進(jìn)一步開發(fā)、優(yōu)化、 推廣應(yīng)用海水脫硫技術(shù),對(duì)治理燃煤造成的大氣污染 具有重要意義。研究開發(fā)煙氣海水脫硫技術(shù),可大幅 增強(qiáng)該工藝對(duì)我國煤質(zhì)、海水水質(zhì)的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì) 性,減少了對(duì)外方的技術(shù)的依賴,對(duì)實(shí)現(xiàn)我國海水脫 硫工藝和裝置的國產(chǎn)化,降低投資、運(yùn)行成本,具有 極高的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 七十年代以來，美國、英國、挪威、馬來西來等國的許多環(huán) 保專家一直致力于海水脫硫的研究和開發(fā)。上世紀(jì)90年代以 來，英國和中國繼續(xù)研發(fā)海水法脫硫工藝。英國主要進(jìn)行對(duì) 海洋的環(huán)境影響研究。在中國，主要開展了實(shí)用工藝研發(fā)， 同時(shí)邀請(qǐng)海洋環(huán)境科技的權(quán)威機(jī)構(gòu)同步開展海洋環(huán)境影響研 究。 在中國，還進(jìn)行了大量的海水脫硫工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)海洋生 態(tài)、水質(zhì)現(xiàn)狀和水動(dòng)力特征等進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查分析