CN104245092A - 排烟脱硫系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种排烟脱硫系统。该排烟脱硫系统具备：排烟脱硫装置，其使用海水作为吸收从规定的设备排出的废气中的硫氧化物的吸收液；以及氧化处理槽，其对从该排烟脱硫装置排出的使用过的海水中所含的亚硫酸类进行氧化，该系统中，在使废气与海水接触的前段对海水添加氧化助剂。

Description

排烟脱硫系统
技术领域
本发明涉及一种排烟脱硫系统，尤其涉及一种具备去除从发电设备的锅炉等的燃烧机器排出的废气中的硫氧化物的排烟脱硫装置、以及对从排烟脱硫装置排出的废水中所含的亚硫酸类进行氧化的氧化处理槽的排烟脱硫系统。
本申请根据2012年5月25日在日本申请的专利申请2012-120125号主张优先权，并将其内容援用于本说明书中。
背景技术
通常，在发电设备等中，由于需要从由煤炭焚烧锅炉等排出的废气吸除二氧化硫(SO2)，因此设置有排烟脱硫装置。在沿岸部的发电站等中，因成本低，利用使用海水作为吸收液的排烟脱硫装置(海水法)。
基于海水法的排烟脱硫装置中，由于用海水吸除废气中的SO2，所以用于脱硫的海水(废水)中以高浓度含有亚硫酸离子(SO3 2-)和重亚硫酸离子(HSO3 -)、亚硫酸(H2SO3)之类的亚硫酸类。因此，为了向大海排出用于脱硫的废水，通常进行将HSO3 -和SO3 2-化学氧化成无害的硫酸离子(HSO4 -和SO4 2-)的处理(例如参考专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3901559号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，上述氧化处理一般通过从设置在水路的底面的曝气装置使微细气泡流出的曝气对流过上部为开放的较长水路内的废水进行脱碳酸(曝气)，但是，以往的曝气装置中存在氧化处理的氧化速度低，氧化处理槽(水槽)的容积/面积变得非常的大的问题。氧化处理槽的容积/面积较大时，需花费更多的建设费，并且施工周期变长，根据情况还需设想到因所需面积的限制而无法施工的情况。
本发明是考虑到这种情况而完成的，其目的在于提供一种排烟脱硫系统，其具备对从排烟脱硫装置排出的废水中所含的亚硫酸类进行氧化的氧化处理槽，该系统能够提高氧化处理槽内的氧化速度，且减少氧化处理槽的容积/面积。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1方式，排烟脱硫系统具备：排烟脱硫装置，其使用海水作为吸收从规定的设备排出的废气中的硫氧化物的吸收液；以及氧化处理槽，其对从所述排烟脱硫装置排出的使用过的海水中所含的亚硫酸类进行氧化，该系统中，在使所述废气与所述海水接触的前段对所述海水添加氧化助剂。
根据上述结构，通过在海水中添加氧化助剂，能够使得氧化速度得以提高，且减少氧化处理槽的容积/面积。
优选在上述排烟脱硫系统中，还在所述氧化处理槽内添加所述氧化助剂。
根据上述结构，通过在进行氧化处理的槽内直接添加氧化助剂，能够实现氧化速度的进一步提高。
优选在上述排烟脱硫系统中，所述氧化助剂为次氯酸。
优选在上述排烟脱硫系统中，具备通过电分解海水来生成所述次氯酸的电解装置。
根据上述结构，在能够取海水时，能够轻松生成亚氯酸。
优选在上述排烟脱硫系统中，具备：稀释槽，其设置在所述氧化处理槽的下游，且通过导入海水来稀释所述吸收液；残留氯测定装置，其测定所述稀释槽内的残留氯浓度；以及控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述残留氯浓度成为规定浓度以下。
根据上述结构，能够降低通过排烟脱硫系统放出的使用过的海水中所含的残留氯。
在上述排烟脱硫系统中，可构成为具备：海水接收槽，其接收向所述排烟脱硫装置供给的海水；残留氯测定装置，其测定所述海水接收槽内的残留氯浓度；以及控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述残留氯浓度成为规定浓度以下。
根据上述结构，能够防止排烟脱硫装置中的不良情况。即，当残留氯的浓度过高时，排烟脱硫装置的吸收液成过氧化状态。若成为过氧化状态，则所吸收的SO2被过氧化，而生成过氧化物(S2O6、S2O8)。这些会增加COD(ChemicalOxygen Demand)的浓度。因此，通过测定海水接收槽内的残留氯浓度而进行控制，能够抑制上述过氧化物的生成，且会降低COD浓度。
在上述排烟脱硫系统中，可构成为具备：稀释槽，其设置在所述氧化处理槽的下游，且通过导入海水来稀释所述吸收液；海水接收槽，其接收向所述排烟脱硫装置供给的海水；第1残留氯测定装置，其测定所述稀释槽内的残留氯浓度；第2残留氯测定装置，其测定所述海水接收槽内的残留氯浓度；以及控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述稀释槽内及所述海水接收槽内的残留氯浓度成为规定浓度以下。
根据上述结构，能够测定稀释槽及海水接收槽这两者的残留氯的浓度。由此，能够在多个地点，例如在使废气与所述海水接触的前段、海水接收槽、氧化处理槽的每一个内调整氧化剂(次氯酸)的添加量。
优选在上述排烟脱硫系统中，所述控制装置通过控制电分解时的电流量来调整所述次氯酸的供给速度。
在上述排烟脱硫系统中，可构成为具备调整所述次氯酸的供给量的供给量调整机构，所述控制装置对所述供给量调整机构进行控制。
优选在上述排烟脱硫系统中，具备至少一个向所述氧化处理槽内喷洒、滴下氧化助剂的喷嘴。
根据上述结构，能够进一步促进海水与氧化助剂的混合。
发明效果
根据上述的排烟脱硫系统，其具备对从排烟脱硫装置排出的废水中所含的亚硫酸类进行氧化的氧化处理槽，该系统中，在使废气与海水接触的前段对海水添加氧化助剂，由此能够提高氧化处理槽内的氧化速度，且减少氧化处理槽的容积/面积。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的排烟脱硫系统的系统图。
图2是本发明的第2实施方式所涉及的排烟脱硫系统的系统图。
图3是本发明的第3实施方式所涉及的排烟脱硫系统的系统图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，关于本发明的第1实施方式参考附图进行详细说明
如图1所示，本实施方式的排烟脱硫系统1具有：煤炭焚烧或重油焚烧锅炉2；排烟脱硫装置3，其将从该锅炉2排出的废气中的SO2吸收到海水中而去除；连结槽5，其包括对从该排烟脱硫装置3排出的使用过的海水进行氧化处理的氧化处理槽4；电解装置14，其用于生成供给到氧化处理槽4等中的次氯酸钠(以下称作次氯酸)；以及控制装置30，其用于控制电解装置15。
锅炉2设置有蒸汽涡轮机(未图示)，其通过由该锅炉2生成的蒸汽驱动；发电机(未图示)，其通过该蒸汽涡轮机的驱动进行发电；以及冷凝器6，其将使用于蒸汽涡轮机的驱动的蒸汽，通过与取自大海的海水进行热交换而冷却、凝缩从而还原成水。冷凝器6中通过第1海水导入管道26导入海水。
锅炉2与排烟脱硫装置3之间设置有用于去除NOx的脱硝装置7、以及分离、捕集废气中的粉尘的电集尘器8。
连结槽5具有：海水接收槽10，其导入从冷凝器6排出的海水；氧化处理槽4，其包括在排烟脱硫装置3中导入吸收SO2的使用过的海水的混合槽11和曝气槽12；以及稀释槽13，其配置在氧化处理槽4的后段。这些从上游侧依次以海水接收槽10、混合槽11、曝气槽12、稀释槽13的顺序相互邻接的方式配置。并且，构成为从更上游侧的槽溢出的海水，可接收于邻接的下游侧的槽内。
海水接收槽10中设置有将在冷凝器6中用于冷却蒸汽的一部分海水送到排烟脱硫装置3的脱硫用海水配管16、以及泵17。
在排烟脱硫装置3内，设置有多个喷雾喷嘴，其用于将来自冷凝器6的海水作为吸收液来使其与废气进行气液接触。在排烟脱硫装置3的废气出口设置有向大气放出脱硫处理过的气体的烟囱19。排烟脱硫装置3与混合槽11之间敷设有将吸收了从排烟脱硫装置3排出的SO2的使用过的海水送到混合槽11的排水导管20。
混合槽11构成为接收从海水接收槽10溢出的海水，并且导入从排烟脱硫装置3排出的使用过的海水。
曝气槽12构成为接收包括从混合槽11溢出的已使用过的海水的海水，该海水从曝气槽12的一端流至另一端。
在曝气槽12的底部，从上游侧朝向下游侧敷设有空气配管21。
空气配管21设置有多个空气吹入喷嘴22，以使相对于海水的流动方向多阶段吹入空气。空气配管21设置有将大气中的空气送入空气吹入喷嘴22的氧化空气用鼓风机23。
稀释槽13构成为接收从曝气槽12溢出的使用过的海水，并且经由稀释用海水配管24投入用于稀释使用过的海水的海水。
稀释槽13的下游侧端部设置有用于放出海水的放出口25。
并且，稀释槽13设置有测定稀释槽13内的使用过的海水的残留氯的浓度的残留氯测定装置31。构成为通过残留氯测定装置31测定的残留氯的浓度传送到控制装置30，控制装置30设定为如下：当残留氯的浓度为0.01mgCI/升以上时，进行直流电源装置29的控制，以降低电解速度。
并且，本实施方式的排烟脱硫系统1具备电解装置15，其生成作为促进氧化处理槽4内的氧化的氧化助剂的次氯酸。电解装置15具有：电解槽28，其经由第2海水导入管道27导入作为氯化物离子源的海水；直流电源装置29，连接于配置在电解槽28内的一对电极。
电解装置15通过在这些电极之间由直流电源装置29施加直流电压，从而进行电解槽28内的处理液的电分解。并且，直流电源装置29构成为通过控制装置30控制。
并且，通过电解装置15生成的次氯酸通过氧化助剂供给管道32投入到第1海水导入管道26、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12。
通过氧化助剂供给管道32直接与第1海水导入管道26连接，添加到第1海水导入管道26的次氯酸，直接添加到流过第1海水导入管道26的海水中。
添加到海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的次氯酸经由设置在海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的上方的喷嘴33向这些槽内喷洒、滴下。
接着对本实施方式所涉及的排烟脱硫系统1的作用进行说明。
首先，锅炉2中，使从冷凝器6供给的水蒸发而成为蒸汽，使用该蒸汽驱动蒸汽涡轮机，从而由发电机进行发电。蒸汽涡轮机中使用的蒸汽通过经由第1海水导入管道26导入到冷凝器6的海水冷却而还原成水，并再次供给到锅炉2。来自锅炉2的废气通过脱硝装置被去除NOx，由电集尘器8被除尘之后，导入到排烟脱硫装置3。并且，第1海水导入管道26中经由氧化助剂供给管道32投入由电解装置15生成的次氯酸。
并且，在冷凝器6中通过蒸汽加热的海水导入到配置在连结槽5的最上游侧的海水接收槽10内。并且，海水接收槽10中经由氧化助剂供给管道32投入次氯酸。并且，海水经由脱硫用海水配管16供给到排烟脱硫装置3。
在排烟脱硫装置3中，被加热的海水作为吸收液对废气喷洒，因此，废气中的SO2被海水吸收而在海水中成为亚硫酸(H2SO3)、重亚硫酸离子(HSO3 -)及亚硫酸离子(SO3 2-)之类的亚硫酸类。被去除SO2的废气从烟囱19向大气释放。吸收SO2的废水从排烟脱硫装置3排出，经由排水导管20导入到氧化处理槽4的混合槽11。
在混合槽11中，混合、稀释从海水接收槽10溢出的海水与从排烟脱硫装置3排出的废水。并且，在混合槽11中，经由氧化助剂供给管道32投入次氯酸。
从排烟脱硫装置3排出的使用过的海水通常pH较低。因此，通过由混合槽11稀释，能够将废水的pH通过曝气迅速提高至进行氧化反应的值(例如pH6以上)。
并且，从排烟脱硫装置3排出的使用过的海水通常SO3 2-浓度较高。因此，通过该稀释能够将使用过的海水中的SO3 2-浓度降低至SO2不会扩散成气相的值(例如，1.2mmol/升以下)。混合的使用过的海水通过从混合槽11溢出而导入到曝气槽12。
接着，从空气吹入喷嘴22向流过曝气槽12内的使用过的海水中吹入空气而进行曝气处理。由此将使用过的海水中的SO3 2-氧化成SO4 2-而使其成化学无害化。
并且，在曝气槽12经由氧化助剂供给管道32投入次氯酸。
在曝气槽12中氧化的使用过的海水通过从曝气槽12溢出而导入到稀释槽13。
其中，使用过的海水的氧化反应式为如下反应式(1)。
SO3 2-+1/2O2→SO4 2-……(1)
并且，氧化的反应速度rox通过以下速度公式(2)与反应速度系数k、SO3 2-的浓度及O2的浓度之积成正比。
rox∝k[SO3 2-][O2(L)]0.5……(2)
本实施方式中，海水中投入有作为氧化助剂的次氯酸，因此氧化的反应速度上升。具体而言，上述速度公式(2)的反应速度系数k增加。
接着，经由稀释用海水配管24向流过稀释槽13内的使用过的海水中投入海水，而进行使用过的海水的稀释。由此，能够提高使用过的海水的pH。
最后，从放出口25放出SO3 2-浓度下降至低于排出标准的使用过的海水。
在电解装置15中生成的次氯酸的量根据稀释槽13的残留氯的浓度控制。即，向第1海水导入管道26、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的次氯酸的供给量按照残留氯的浓度决定。具体而言，控制装置30设定为如下：当残留氯的浓度成为0.01mgCI/升以上时，进行直流电源装置29的控制，以降低电解速度。
根据上述实施方式，经由氧化助剂供给管道32向第1海水导入管道26、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12添加次氯酸。由此，氧化速度上升，能够减少氧化处理槽4的容积/面积，且能够减少氧化处理槽4的建设费、施工周期。
并且，不仅向第1海水导入管道26，还向海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12直接添加次氯酸，由此能够进一步提高氧化速度。
并且，次氯酸通过电分解海水而获得，因此容易取得海水时，能够容易生成次氯酸。
并且，通过设为根据残留氯的浓度而调整电解速度的结构，能够降低放出的使用过的海水中所含的残留氯。
并且，在海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12中添加的次氯酸经由喷嘴33向这些槽内喷洒、滴下，因此能够进一步促进海水与次氯酸的混合。
另外，虽设为供给到电解装置15的海水经由第2海水导入管道27直接导入的结构，但并不限定于这种结构。例如，可从第1海水导入管道26分支且经由配管导入到电解装置15，也可经由配管将海水接收槽10内的海水导入到电解装置15。
(第2实施方式)
以下，根据附图对本发明所涉及的排烟脱硫系统的第2实施方式进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第1实施方式的不同点为中心叙述，关于相同的部分省略其说明。
本实施方式的排烟脱硫系统1B与第1实施方式的排烟脱硫系统1相比，次氯酸的供给量的控制方法不同。即，第1实施方式的控制装置30为通过控制电解装置15的直流电源装置29来改变次氯酸的量的结构，但本实施方式的控制装置30通过控制设置在氧化助剂供给管道32的泵35、36、37、38来改变次氯酸的供给量。
如上述，本实施方式的氧化助剂管道32设置有多个泵35～38。泵35设置在氧化助剂供给管道32上，且设为能够调整向第1海水导入管道26供给的次氯酸的供给量。同样，泵36设为能够调整分别向海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的供给的次氯酸的供给量。
根据通过设置在稀释槽13的残留氯测定装置31测定的残留氯的浓度而控制次氯酸的供给量的这一点与第1实施方式相同。并且，控制装置30能够分别独立控制多个泵35。例如，能够增加添加到第1海水导入管道26的次氯酸的量，与此同时减少添加到海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的次氯酸的量。
根据上述实施方式，向第1海水导入管道26、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12供给的次氯酸的供给量通过多个泵35～38进行分别调整，因此能够进一步细微调整氧化速度。
(第3实施方式)
以下，根据附图对本发明所涉及的排烟脱硫系统的第3实施方式进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第1实施方式的不同点为中心叙述，关于相同的部分省略其说明。
本实施方式的排烟脱硫系统1C与第1实施方式的排烟脱硫系统1相比，残留氯测定装置的设置位置不同。第1实施方式的残留氯测定装置31为测定稀释槽13内的残留氯的结构，但本实施方式的残留氯测定装置39构成为测定海水接收槽10内的残留氯。
本实施方式的控制装置30控制电解装置15的直流电源装置29，以便海水接收槽10内的残留氯的浓度成为1.0mgCI/升以下。
根据上述实施方式，通过测定海水接收槽10内的残留氯浓度，能够防止排烟脱硫装置3的不良情况。即，当残留氯的浓度过高时，排烟脱硫装置3的吸收液成为过氧化状态。若成为过氧化状态，则所吸收的SO2被过氧化，而生成过氧化物(S2O6、S2O8)。这些会增加COD的浓度。因此，通过测定海水接收槽10内的残留氯浓度并进行控制，能够抑制上述过氧化物的生成，且会降低COD浓度。
另外，在上述实施方式中，与第2实施方式相同地可构成为在氧化助剂供给管道32设置多个泵，改变次氯酸的供给量。
并且，可在第2实施方式的排烟脱硫系统1B中追加测定海水接收槽10内的残留氯的浓度的残留氯测定装置39。此时，能够测定海水接收槽10、稀释槽13这两者的残留氯的浓度。由此，能够在多个位置，即在第1海水导入管道26、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12的每一个中调整氧化剂(次氯酸)的添加量。
另外，本发明的技术性范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，能够加以各种变更。例如，在上述各实施方式中，构成为次氯酸分别向冷凝器6的前段、海水接收槽10、混合槽11及曝气槽12供给的结构，但并不限定于此。例如，可构成为将次氯酸仅向冷凝器6的前段的第1海水导入管道26供给。
并且，上述实施方式中，构成为向电解装置15供给的海水直接从海洋导入，但也可构成为，例如从第1海水导入管道26分支，或者从海水接收槽10导入。
产业上的可利用性
根据该排烟脱硫系统，其具备对从排烟脱硫装置排出的废水中所含的亚硫酸类进行氧化的氧化处理槽，该系统中，通过在使废气与海水接触的前段对海水添加氧化助剂，能够提高氧化处理槽内的氧化速度，且减少氧化处理槽的容积/面积。
符号说明
1-排烟脱硫系统，2-锅炉(设备)，3-排烟脱硫装置，4-氧化处理槽，10-海水接收槽，11-混合槽，12-曝气槽，13-稀释槽，15-电解装置，30-控制装置，31-残留氯测定装置，33-喷嘴，35、36、37、38-泵(供给量调整机构)，39-残留氯测定装置。

Claims (10)

1.一种排烟脱硫系统，其具备：
排烟脱硫装置，其使用海水作为吸收从规定的设备排出的废气中的硫氧化物的吸收液；以及
氧化处理槽，其对从所述排烟脱硫装置排出的使用过的海水中所含的亚硫酸类进行氧化，该系统中，
在使所述废气与所述海水接触的前段对所述海水添加氧化助剂。
2.根据权利要求1所述的排烟脱硫系统，其中，
还在所述氧化处理槽内添加所述氧化助剂。
3.根据权利要求1或2所述的排烟脱硫系统，其中，
所述氧化助剂为次氯酸。
4.根据权利要求3所述的排烟脱硫系统，其具备通过电分解海水来生成所述次氯酸的电解装置。
5.根据权利要求4所述的排烟脱硫系统，其具备：
稀释槽，其设置在所述氧化处理槽的下游，且通过导入海水来稀释所述吸收液；
残留氯测定装置，其测定所述稀释槽内的残留氯浓度；以及
控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述残留氯浓度成为规定浓度以下。
6.根据权利要求4所述的排烟脱硫系统，其具备：
海水接收槽，其接收向所述排烟脱硫装置供给的海水；
残留氯测定装置，其测定所述海水接收槽内的残留氯浓度；以及
控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述残留氯浓度成为规定浓度以下。
7.根据权利要求4所述的排烟脱硫系统，其具备：
稀释槽，其设置在所述氧化处理槽的下游，且通过导入海水来稀释所述吸收液；
海水接收槽，其接收向所述排烟脱硫装置供给的海水；
第1残留氯测定装置，其测定所述稀释槽内的残留氯浓度；
第2残留氯测定装置，其测定所述海水接收槽内的残留氯浓度；以及
控制装置，调整所述电解装置的次氯酸的供给速度，以使所述稀释槽内及所述海水接收槽内的残留氯浓度成为规定浓度以下。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的排烟脱硫系统，其中，
所述控制装置通过控制电分解时的电流量来调整所述次氯酸的供给速度。
9.根据权利要求5～7中任一项所述的排烟脱硫系统，其具备调整所述次氯酸的供给量的供给量调整机构，
所述控制装置对所述供给量调整机构进行控制。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的排烟脱硫系统，其具备至少一个向所述氧化处理槽内喷洒、滴下氧化助剂的喷嘴。
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