CN102029104A

CN102029104A - 一种海水脱硫方法和装置以及换热系统

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Publication number: CN102029104A
Application number: CN2010105476497A
Authority: CN
Inventors: 杨志忠; 赵雪梅; 叶茂; 张锴; 武娟
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明公开了一种海水脱硫方法，包括如下步骤：A、将需要脱硫的烟气引入逆流式喷淋塔，烟气自下而上与喷淋塔喷淋层喷淋出的新鲜海水逆流接触，然后从喷淋塔的净烟气出口排出；B、在喷淋塔底部有海水池，喷淋的海水在海水池中汇聚，并在其中引入空气进行曝气，同时在海水池中进行新鲜海水补给；C、经过曝气的海水由喷淋塔底部流出。本发明的有益效果如下：本发明的海水脱硫方法和装置，二氧化硫脱除率能达到95%以上，脱硫排放海水pH≥6.8、DO≥5mg/l或饱和DO的90%以上，可同时满足环境排放指标要求，环保效益优良。

Description

一种海水脱硫方法和装置以及换热系统

技术领域

本发明涉及火电厂及工业燃烧装置的烟气脱硫技术，具体的说是一种海水脱硫方法和装置以及换热系统。

背景技术

目前，在湿法脱硫工艺中，应用较多的工艺是采用以石灰石/石灰等钙基作为吸收剂在吸收塔内对烟气进行洗涤以达到脱硫除尘的目的。该工艺由于需要石灰石/石灰制备系统、脱硫副产物－石膏处理系统、废水处理系统、事故系统等附属系统，整个脱硫系统工艺复杂，初期投资成本大、运行费用高，且吸收塔等设备以及管道系统容易沉积硫酸钙而导致结垢堵塞等问题，从而增大维护工作量和保养费用。

为此，在烟气脱硫技术领域中，开始利用电厂或工业燃烧装置的直接排海的冷凝海水，循环利用作为烟气脱硫的吸收剂，脱硫后的酸性海水需要进行二次处理和恢复、符合环境排放要求后才能排入海中。常规海水脱硫吸收塔采用填料塔，填料塔海水在具有优良的烟气SO2吸收性能的同时，也同样具有优良的烟气CO2的吸收性能，但是吸收的CO2对吸收塔下游的海水恢复和处理增加了负担，难以提升脱硫排放海水的pH值。为此，人们对利用海水脱硫的技术方案进行了不断地改进，例如中国实用新型专利200920004229.7中公开的一种海水烟气脱硫装置，其海水脱硫工艺和装置由烟气系统、吸收塔、海水供给和海水水质恢复系统组成，但现有技术中常规的海水脱硫工艺和装置，为了达到环境排放要求，工程建设初期投资成本和运行成本也相对较高，海水水质恢复系统主要由曝气装置组成。常规的海水脱硫工艺虽然能满足较高的脱硫效率（95％的脱硫效率），但是却难以满足高标准的脱硫海水排放指标（如难以达到DO≥5mg/l或饱和DO的90％以及COD增量小于0.5mg/l和亚硫酸氧化率达到90％以上的、更难达到pH≥6.8的排水指标），而且曝气装置的土建成本也比较昂贵，曝气装置的运行费用比较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种投资成本和运行成本较低、脱硫效率和脱硫海水排放指标均高尤其是脱硫海水水质恢复的初投资更省的一种工艺流程简单的海水脱硫方法和装置，适用于沿海电厂或工业燃烧装置的烟气脱硫。

本发明的技术方案如下：

一种海水脱硫方法，包括如下步骤：

A、将需要脱硫的烟气引入逆流式喷淋塔，烟气自下而上与喷淋塔喷淋层喷淋出的新鲜海水逆流接触，然后从喷淋塔的净烟气出口排出；

B、在喷淋塔底部有海水池，喷淋的海水在海水池中汇聚，并在其中引入空气进行曝气，同时在海水池中进行新鲜海水补给；

C、经过曝气的海水由喷淋塔底部流出。

本发明的附加技术方案如下：

优选地，其中喷淋的新鲜海水是来自电厂的冷凝海水。

优选地，在C步骤后，海水流出至下游的第二级曝气池曝气。

一种实施上述方法的海水脱硫装置，包括具有烟气输入管和烟气输出管的逆流式海水喷淋塔，在喷淋塔内设有喷淋层和除雾器，喷淋层与海水供给管道连接，各部件的位置关系是，烟气输入管的管口位于喷淋层下方，除雾器在喷淋层上方，烟气输出管的管口位于除雾器上方，其特征在于：在喷淋塔底部还具有汇聚喷淋海水的海水池，海水池中连接有新鲜海水补给管和引入空气的曝气管，海水池底部有海水排出管。

优选地，所述的新鲜海水补给管连接至海水供给管路。

优选地，在新鲜海水补给管上设有阀门。

优选地，所述的海水供给管路连接至来自电厂的冷凝海水。

优选地，喷淋塔喷淋层位于喷淋塔中、上部，由2-4层喷淋层组成，喷淋层交错布置。

优选地，喷淋层由喷淋管排列组成，喷淋管由喷淋主管和连接在喷淋主管上的喷淋支管构成，喷淋主管延伸至塔外与海水供给管道连接，在喷淋主管和支管上布置喷嘴，喷嘴材料为碳化硅。

优选地，海水池底部的海水排出管连接至下游的二级曝气池。

一种使用上述海水脱硫装置的换热系统，其特征在于：来自锅炉的烟气管道依次连接至增压风机、烟气换热器换热降温后进入逆流式海水脱硫喷淋塔的烟气输入管，喷淋塔的烟气输出管连接至烟气换热器换热升温后排入大气。

本发明的有益效果如下：本发明的海水脱硫方法和装置，二氧化硫脱除率能达到95%以上，脱硫排放海水pH≥6.8、DO≥5mg/l或饱和DO的90%以上，可同时满足环境排放指标要求，环保效益优良。

本发明的海水脱硫方法和装置还进一步的具有以下特点：

1、采用电厂冷凝器冷凝的纯海水循环利用脱硫，不添加任何碱性物质和催化剂；

2、脱硫海水水质恢复采用喷淋塔塔内一级曝气和/或曝气池二级曝气，特别是采用喷淋塔一级曝气后，可大大减轻下游曝气池二级曝气的负担以及昂贵的土建投资成本；

3、脱硫工艺对烟气负荷和SO₂浓度的适应能力强，可调节手段灵活；

4、脱硫副产物为稳定的硫酸根离子，并排入到海水中，可调和海水盐度；

5、脱硫系统运行可靠性、安全性高；

6、吸收塔采用喷淋塔，阻力小且恒定；

7、投资和运行成本低，脱硫系统基本无需维护。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明具体实施例海水脱硫工艺流程的示意图。

图2是本发明具体实施例中一级曝气管的示意图。

图3是本发明具体实施例中二级曝气管的示意图。

图4是实施例中一级曝气管和二级曝气管所采用的穿孔曝气管的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的具体实施例，一种海水脱硫的工艺流程和装置：来自电厂锅炉或工业燃烧装置的100℃-180℃的含有SO₂的原烟气经过原烟气挡板、增压风机升压13、烟气换热器（GGH）12换热降温至70℃-100℃后进入逆流式海水脱硫喷淋塔1，在喷淋塔1内，烟气被喷淋层2喷淋的海水洗涤，SO₂气体和部分烟尘被海水吸收，脱除SO₂有害气体后的20℃-40℃的洁净烟气经过喷淋塔上部的除雾器3除雾后从净烟气出口排出，经过GGH换热升温至70℃以上后通过净烟气挡板从烟囱14排入大气。烟气线设备如烟气挡板、增压风机13和GGH12以及烟气旁路根据工程实际需要可以完全不设置或部分配置。

在上述流程中的具体脱硫过程如下：原烟气由喷淋塔的烟气输入管进入喷淋塔1，塔体为圆柱形结构，材料为碳钢或钢筋混凝土内衬防腐涂料或内衬不锈钢，在喷淋塔1内设有喷淋层2和除雾器3，喷淋层2与海水供给管道6连接，烟气输入管的管口位于喷淋层2下方，除雾器3在喷淋层2上方，烟气输出管的管口位于除雾器3上方，烟气洗涤脱硫后由烟气输出管输出，在喷淋塔底部还具有汇聚喷淋海水的海水池4，海水池4深1m-5m，海水池4中连接有新鲜海水补给管7和引入空气的第一级曝气管8，海水池4底部有海水排出管10。新鲜海水是利用从电厂来的冷凝海水，冷凝海水自流到脱硫系统在喷淋塔附近设置的泵组池5。泵组池5为地下式钢筋混凝土结构，紧邻泵组池设置泵房，泵房内布置2-4台泵，经由海水供给管道6将泵组池5的海水提升到喷淋塔1的喷淋层2，每台泵对应1-2层喷淋层2。在喷淋塔1内SO₂被喷淋层喷淋的海水吸收成亚硫酸并分解成亚硫酸根离子。吸收了SO₂的喷淋海水汇聚到喷淋塔1底部的海水池4，在海水池4内脱硫海水与海水补给管道7来的新鲜海水混合，该新鲜海水补给从最下层喷淋层2的海水供给管道6上引接一路海水补给到喷淋塔海水池4，使混合海水达到一定pH值后，经过塔内一级曝气，初步或完全提高pH、DO增值以及亚硫酸根离子部分氧化后再重力自流排出到下游的曝气池11二级曝气进行浅层曝气、深度恢复处理，将亚硫酸根离子全部氧化成稳定的硫酸根离子，pH、DO、COD增量等恢复到完全满足海水排放标准后排入大海。根据工程实际需要，喷淋塔海水池4的海水补给，可单独设置一台泵将泵组池的海水泵送至喷淋塔海水池4，海水补给管道7上可设置阀门，海水供给管道6和海水补给管道7为压力管，采用玻璃钢材料。同时，海水恢复可根据工程实际需要而不同，可以采取喷淋塔塔内海水池一级曝气和/或曝气池11二级曝气。泵组池剩余的海水溢流或潜流经由管道9流到下游的曝气池与从喷淋塔海水池4排出的海水进行再次混合后由二级曝气管11进行曝气。

本实施例中采用的喷淋塔1，喷淋塔1的直径、喷淋层数、高度等几何尺寸根据工程的实际需要而不同，喷淋层2为2层至4层。喷淋层2交错布置，喷淋层2主管和支管为变径管，喷淋层主管和支管上布置喷嘴。除雾器布置在喷淋塔喷淋层上方，为屋脊式或板式或折流式，材料为聚丙烯（PP）。除雾器和喷淋层均采用搭接在喷淋塔内部上的支撑梁支撑。塔底的脱硫海水排放口与水封板、溢流板组合布置。

图2所示是喷淋塔内一级曝气，曝气管8采用管网式曝气管8-1，管网材料采用玻璃钢，曝气空气由布置在塔外的罗茨式或离心式风机提供。

图3所示是海水水质恢复系统的曝气池二级曝气管11，由离心风机提供曝气空气进入曝气主管11-1，曝气主管11-1为公共风室/管结构，采用钢筋混凝土或玻璃钢材料，曝气主管11-1的空气经由曝气支管11-2被鼓入到海水中进行曝气。曝气支管11-2采用玻璃钢，设置支撑板11-3支撑，支撑板11-3为钢筋混凝土结构。

上述一级曝气管和二级曝气管曝气采用如图4所示的穿孔曝气管11-4结构，曝气孔11-4的孔径3mm-9mm。

在上述实施例中，脱硫吸收剂采用电厂冷凝或工业燃烧装置冷却的直排的纯海水，不添加任何碱性物质和催化剂。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种海水脱硫方法，包括如下步骤：

C、经过曝气的海水由喷淋塔底部流出。

2.根据权利要求1所述的一种海水脱硫方法，其特征在于，其中喷淋的新鲜海水是来自电厂的冷凝海水。

3.根据权利要求1所述的一种海水脱硫方法，其特征在于，在C步骤后，海水流出至外部的第二级曝气池曝气。

4.一种实施权利要求1所述的海水脱硫装置，包括具有烟气输入管和烟气输出管的逆流式海水喷淋塔，在喷淋塔内设有喷淋层和除雾器，喷淋层与海水供给管道连接，各部件的位置关系是，烟气输入管的管口位于喷淋层下方，除雾器在喷淋层上方，烟气输出管的管口位于除雾器上方，其特征在于：在喷淋塔底部还具有汇聚喷淋海水的海水池，海水池中连接有新鲜海水补给管和引入空气的曝气管，海水池底部有海水排出管。

5.根据权利要求4所述的海水脱硫装置，其特征在于，所述的新鲜海水补给管连接至海水供给管路。

6.根据权利要求4所述的海水脱硫装置，其特征在于，在新鲜海水补给管上设有阀门。

7.根据权利要求4或5所述的海水脱硫装置，其特征在于，所述的海水供给管路连接至来自电厂的冷凝海水。

8.根据权利要求4所述的海水脱硫装置，其特征在于，喷淋塔喷淋层位于喷淋塔中、上部，由2-4层喷淋层组成，喷淋层交错布置。

9.根据权利要求4所述的海水脱硫装置，其特征在于，喷淋层由喷淋管排列组成，喷淋管由喷淋主管和连接在喷淋主管上的喷淋支管构成，喷淋主管延伸至塔外与海水供给管道连接，在喷淋主管和支管上布置喷嘴，喷嘴材料为碳化硅。

10.根据权利要求4所述的海水脱硫装置，其特征在于，海水池底部的海水排出管连接至下游二级曝气池。

11.一种使用权利要求4所述海水脱硫装置的换热系统，其特征在于：来自锅炉的烟气管道依次连接至增压风机、烟气换热器换热降温后进入逆流式海水脱硫喷淋塔的烟气输入管，喷淋塔的烟气输出管连接至烟气换热器换热升温后排入大气。