CN1045173C - 曝气法海水烟气脱硫方法及一种曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及曝气法海水烟气脱硫方法及一种曝气装置，它包括提取海水、用海水在洗涤塔中洗涤烟气中的SO₂，将吸收了SO₂的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混、对该混合的海水鼓入空气，向混合海水中鼓入空气的数量，可以是空气以标准立方米/小时、海水以立方米/小时来计量，其空气与混合后的海水的比例是：空气为从0.1到1.5，海水为1；曝气时间为从2分钟到20分钟以及将曝气处理后的海水排往海域等步骤，提供了一种能利用海水资源进行高效、低成本，同时使参与脱硫的海水排入海中后不造成新的污染的烟气脱硫方法及装置。

Description

曝气法海水烟气脱硫方法及一种曝气装置

本发明涉及曝气法海水烟气脱硫方法及一种曝气装置，属于工业烟气净化的环境保护技术领域，适用于消除一些工业装置如燃煤、燃油锅炉，特别是火力发电厂的燃烧设备所排放的烟气中含有的能导致酸雨发生的SO₂等酸性物质。

由于环境保护的需要，工业燃烧装置所排放的烟气在排入大气之前，必须脱除其中的一部分或大部分SO₂，通常称为烟气脱硫工艺，即FGD工艺。大多数FGD工艺系统虽然能较好的脱除烟气中的SO₂，但其造价高昂且SO₂吸收剂和副产品等因素引起的运行费用也很高，往往因为环境保护的需要而为企业带来沉重的经济负担，形成环境效益和经济效益的矛盾。目前，国外已有一种在纬度高的地区利用海水洗涤烟气以去除烟气中SO₂的方法，但全部是将洗涤后的酸性海水直接排入深海。该方法的条件是：深海的海水水温低，其溶解氧指标高，可以将酸性海水氧化及稀释，同时，当地的环境保护标准未予限制。但是，该方法无法用于我国这样纬度相对较低、海水水温相应较高的地区，而且，我国环境保护部门也不允许pH＜6.5的酸性海水直接排入海中。

本发明的目的在于，克服现有烟气脱硫方法存在的缺点，为地处沿海地区的工业装置，如火力发电厂等，提供一种能利用海水资源，对排出的烟气进行高效、低成本地脱硫，同时使参与脱硫的海水排入海中后不造成新的污染的脱硫方法及装置。

实现本发明目的的曝气法海水烟气脱硫方法的技术方案是：它包括下述步骤：1)、提取海水；2)、用海水在洗涤塔中洗涤烟气中的SO₂；3)、将吸收了SO₂的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混；4)、对该混合的海水鼓入空气来进行曝气，向混合海水中鼓入空气的数量，可以是空气以标准立方米/小时、海水以立方米/小时来计量，其空气与混合后的海水的比例是：空气为从0.1到1.5，海水为1；曝气时间为从2到20分钟；5)、将曝气处理后的海水排往海域。

一种用于本发明所述方法的曝气装置，它包括曝气池(6)、以及该曝气池(6)与洗涤塔(3)、海水泵(1)、鼓风机(11)相连通的通道；曝气池(6)中由隔档分隔成混合区(6′)和曝气区(6″)；混合区(6′)的混合海水从隔档上部进入曝气区(6″)中；混合区(6′)下部设有吸收了SO₂的酸性海水进入口(7)，其近旁设有未吸收SO₂的海水注入口(8)；曝气通道(9)的出气口位于曝气区(6″)的海水中；曝气区(6″)的上部有海水排出口(10)。

本发明方法的工艺流程和原理是：提取海水工艺是通过取水泵(1)或由流入燃烧设备的冷却海水来实现的，该海水在有填料的、或空心等类的洗涤塔(3)内自上而下喷淋洗涤自下而上，或自上而下流过该塔的烟气。因此，被洗涤了SO₂的干净烟气可经加热或不加热直接通过烟囱(2)排入大气。洗涤了SO₂后的海水，由于溶入了SO₂后生成SO₃ ^＝或SO₄ ^2-而呈酸性，其pH值可以达3以下。这时的酸性海水必须进行处理，将其中不稳定的SO₃ ^＝氧化成稳定而无害的SO₄ ^＝，并将其pH值恢复至与环境水质相同程度才能排入自然环境，如大海，否则，一来为水体环境保护的标准所不容，二来由于SO₃ ^＝不稳定，仍会释放出SO₂而使大气环境保护的努力前功尽弃。为此，可将吸收了SO₂的酸性海水与一定量的未吸收SO₂海水在曝气池(6)的混合区(6′)中掺混，使其pH值达到5.5以上，然后进入曝气区(6″)，并在该区通过鼓风机(11)和曝气通道(9)向混合的海水中鼓入大量空气，即曝气。在混合海水出口(10)处，其pH值可达6.5以上，COD值的增量可达5毫克/升以下。在本发明的工艺过程中，其化学反应式为：

本发明工艺方法的优点在于，烟气脱硫率可高达90％以上，而与国外大量采用的石灰石/石膏法相比，造价和运行费用可只及其三分之二甚至三分之一，同时不需要将脱硫过程中排出的海水排入深海，且不造成新的污染。

图1是本发明的曝气法海水烟气脱硫方法流程示意图和曝气装置示意图。图中所示流程中的设备名称为：1、海水泵，2、烟囱，3、洗涤塔，4、除尘器，5、燃烧装置(如锅炉)，6、曝气池，6′、海水混合区，6″、曝气区，7、酸性海水进口，8、未吸收SO₂海水注入口，9、曝气通道，10、混合海水出口，11、鼓风机。

结合实施例对本发明的曝气法海水烟气脱硫方法作进一步说明如下：

降低海水酸性及COD值的工艺过程可以是在曝气装置中完成的，当吸收了SO₂的酸性海水进入曝气池混合区(6′)中的同时，向其中注入未吸收SO₂的海水。吸收了SO₂的酸性海水是在与大气隔绝的条件下，如通过密闭的管道与未吸收SO₂海水掺混。本发明工艺方法的实施，是将总的用于脱除SO₂的海水水量的一部分用于洗涤烟气；这一部分海水水量太大，则能耗太高，不经济；水量太小，则达不到要求的脱硫效率，水量的确定是根据选用的塔型不同而异，一般可为总水量的1/3～1/8。洗涤塔(3)可按一般化工工艺要求设计。洗涤了SO₂的酸性海水，其pH值可达3以下，再和余下的海水掺混，使海水pH值回升到5.5以上。当曝气的空气与混合的海水，空气以标准立方米/小时、海水以立方米/小时计算可为0.3∶1，曝气时间可以为10分钟。这时排水可满足pH≥6.5，COD增量≤5mg/l的环境保护方面的要求。用于脱除SO₂的海水总流量，根据需处理的SO₂流量和海水碱度条件(此处用海水盐度表征)，在以下计算式确定的范围内选取：

在沿海火力发电厂，用于脱硫的海水总流量(即洗涤海水和曝气时注入的未吸收SO₂的海水之和)可与电厂循环冷却水量基本相当，可直接利用这部分的循环海水，勿须另行取水，这样可以更加节约能源和设备投资。

为说明本发明的技术方案和效果，再进一步列举实施例如下：

实施例一：

入口烟气SO₂浓度，1200mg/Nm³

烟气量1,000,000Nm³/h(约相当300MW火电厂烟气量)

海水盐度         2.4％

洗涤海水流量     7,000m³/h

海水总流量       45,000m³/h

曝气风量         10,000Nm³/h

曝气时间         15分钟

曝气区有效容积   11,250m³

出口烟气SO₂浓度 120mg/Nm³(脱硫率90％)

排水pH           ＞6.8

排水COD增量      ＜4.5mg/l

实施例二：

入口烟气SO₂浓度，2400mg/Nm³

烟气量        1,000,000Nm³/h

海水盐度          3.2％

洗涤海水流量      10,000m³/h

海水总流量        55,000m³/h

曝气风量          20,000Nm³/h

曝气时间：        8分钟

出口烟气SO₂浓度  480mg/Nm³(脱硫率80％)

曝气区有效容积    7,333m³

排水pH            ＞6.5

排水COD增量       ＜5mg/l

综上所述，本发明的曝气法海水烟气脱硫方法及一种曝气装置，造价和运行费用低，烟气脱硫效率高，且无次生污染，完全符合环保要求。

Claims (5)

1、一种曝气法海水烟气脱硫方法，其特征在于，它包括下述步骤：1)提取海水；2)用海水在洗涤塔中洗涤烟气中的SO₂；3)将吸收了SO₂的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混；4)对该混合的海水鼓入空气来进行曝气，向混合海水中鼓入空气的数量，可以是空气以标准立方米/小时、海水以立方米/小时来计量，其空气与混合后的海水的比例是：空气为从0.1到1.5，海水为1；曝气时间为从2分钟到20分钟；5)将曝气处理后的海水排往海域。

2、根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于，掺混后的海水的pH≥5.5。

3、根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于，用于脱硫的包括有吸收SO₂和未吸收SO₂的海水的总流量，在以下计算式确定的范围内选取：

4、根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于，吸收了SO₂的酸性海水是在与大气隔绝的条件下与未吸收SO₂的海水掺混。

5、一种用于权利要求1所述烟气脱硫方法的曝气装置，其特征在于，它包括曝气池(6)、以及该曝气池(6)与洗涤塔(3)、海水泵(1)、鼓风机(11)相连通的通道；曝气池(6)中由隔档分隔成混合区(6′)和曝气区(6″)；混合区(6′)的混合海水从隔档上部进入曝气区(6″)中；混合区(6′)下部设有吸收了SO₂的酸性海水进入口(7)，其近旁设有未吸收SO₂的海水注入口(8)；曝气通道(9)的出气口位于曝气区(6″)的海水中；曝气区(6″)的上部有海水排出口(10)。

Images