CN104707496B - 通风装置及具备该装置的海水烟气脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的通风装置通过对通风喷嘴的形成于散气膜的缝隙(12)的开口部和/或其附近实施防水处理，设置防水处理层(150)，防止海水向缝隙(12)的浸入，抑制、避免硫酸钙等在缝隙的析出。作为形成防水处理层(150)的材料，例如为使用了滑石的滑石包覆处理层、包覆了氟树脂的氟包覆处理层、包覆了聚硅氧烷树脂的聚硅氧烷包覆处理层、包覆了蜡的蜡包覆处理层等。

Description

通风装置及具备该装置的海水烟气脱硫装置
本申请是申请日为2011年2月28日、申请号为201180031466.2、发明名称为“通风装置及具备该装置的海水烟气脱硫装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及适用于煤焚烧、原油焚烧及重油焚烧等的发电厂的烟气脱硫装置的废水处理，特别是涉及通过通风对使用海水法脱硫的烟气脱硫装置的废水(使用后的海水)进行脱羧(曝气)的通风装置、以及具备该装置的海水烟气脱硫装置。
背景技术
目前，在以煤或原油等为燃料的发电厂中，从锅炉排出的燃烧废气气体(以下称为“废气”)经过除去含在该废气中的二氧化硫(SO2)等硫氧化物(SOx)后排放到空气中。作为实施这样的脱硫处理的烟气脱硫装置的脱硫方式，已知有石灰石石膏法、喷雾干燥器法及海水法等。
其中，采用海水法的烟气脱硫装置(以下称为“海水烟气脱硫装置”)是使用海水作为吸收剂的脱硫方式。该方式通过向例如将大致圆筒的筒形状纵向设置的脱硫塔(吸收塔)的内部供给海水及锅炉废气，将海水作为吸收液使其进行湿式的气液接触，除去硫氧化物。
在上述脱硫塔内作为吸收剂使用的脱硫后的海水(使用后的海水)在例如上部开放的长水路(Seawater Oxidation Treatment System；SOTS)内流通并进行排水时，通过从设置于水路底面的通风装置冒出的微细气泡进行通风，从而进行脱羧(曝气)(专利文献1～3)。
专利文献
专利文献1：(日本)特开2006－055779号公报
专利文献2：(日本)特开2009－028570号公报
专利文献3：(日本)特开2009－028572号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在通风装置中使用的通风喷嘴是在覆盖基体材料周围的橡胶制等的散气膜上设置多个小缝隙的喷嘴。通常称为“扩散式喷嘴”。这样的通风喷嘴可以利用供给来的空气的压力使大量尺寸大致均等的微细气泡从缝隙冒出。以往，在橡胶制的散气膜的情况下，缝隙长度为1～3mm程度。
当使用这样的通风喷嘴在海水中连续进行通风时，存在以下问题：在散气膜的缝隙壁面或缝隙开口附近析出海水中的硫酸钙等析出物，缝隙的间隙变窄或将缝隙堵塞，结果使散气膜的压力损失增大，向散气装置供给空气的鼓风机、压缩器等喷出装置的喷出压力增高，鼓风机、压缩器等的负荷增加。
产生析出物的原因被推测是，位于散气膜外侧的海水从缝隙浸入至散气膜内侧，其与持续通过缝隙的空气长时间相互接触而促进干燥(海水浓缩)，直至析出。
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种可以抑制、避免在散气膜缝隙中产生析出物的通风装置、以及具备该装置的海水烟气脱硫装置。
解决问题的方法
用于解决上述课题的本发明第一发明提供一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，其特征在于，具备：空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；通风喷嘴，其供给所述空气，并具备具有缝隙的散气膜，并且，在所述缝隙的开口部和/或其附近具有防水处理层。
第二发明在第一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，所述防水处理层是由疏水性材料构成的包覆处理层。
第三发明在第一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，所述防水处理层是氟包覆处理层、聚硅氧烷包覆处理层或蜡包覆处理层中的任一种。
第四发明在第一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，所述防水处理层是分形结构处理层。
第五发明在第一～第四发明中任一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，散气膜为橡胶制、金属制或陶瓷制中的任一种。
第六发明提供一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，其特征在于，具备：空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；通风喷嘴，其供给所述空气，并具备具有缝隙的散气膜，并且，所述散气膜相对于橡胶材料100重量份添加25～95重量份的疏水性材料而形成，且在缝隙的开口部和/或其附近具有防水处理层。
第七发明提供一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，其特征在于，具备：空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；通风喷嘴，其供给所述空气，并具备具有缝隙的散气膜；疏水性材料供给装置，其向所述空气供给配管添加疏水性材料。
第八发明提供一种海水烟气脱硫装置，其特征在于，具备：脱硫塔，其使用海水作为吸收剂；水路，其流通从所述脱硫塔排出的使用后的海水并进行排水；第一～第七发明中任一发明中所述的通风装置，其设置于所述水路内且在所述使用后的海水中产生微细气泡进行脱羧。
发明的效果
根据本发明，可以抑制、避免在通风装置的散气膜的缝隙中产生析出物。
附图说明
图1是本实施例的海水烟气脱硫装置的概略图；
图2－1是通风喷嘴的俯视图；
图2－2是通风喷嘴的正面图；
图3是通风喷嘴的内部结构概略图；
图4是本实施例的通风装置的概略图；
图5是本实施例的通风喷嘴的形成于散气膜的缝隙的开口部的概略图；
图6－1是表示散气膜缝隙中的空气(饱和度低的湿空气)流出、海水浸入以及浓缩海水的状况的图；
图6－2是表示散气膜缝隙中的空气流出、海水浸入、浓缩海水及析出物的状况的图；
图6－3是表示散气膜缝隙中的空气流出、海水浸入、浓缩海水及析出物(析出物成长的情况)的状况的图；
图7是本实施例的其它通风装置的概略图；
图8是分形结构的示意图的一个例子；
图9是通过X射线衍射分析析出物的图。
标记说明
11 散气膜
12 缝隙
100 海水烟气脱硫装置
102 烟气脱硫吸收塔
103 海水
103A 使用后的海水
103B 稀释的使用后的海水
105 稀释混合槽
106 氧化槽
120、120A 通风装置
123 通风喷嘴
150 防水处理层
160 疏水性材料
具体实施方式
下面，参照附图对本发明进行详细说明。另外，本发明不限定于该实施例。另外，下述实施例的构成要素包括本领域技术人员可以容易想到的要素或实质上相同的要素。
实施例
参照附图对本发明实施例的通风装置及海水烟气脱硫装置进行说明。图1是本实施例的海水烟气脱硫装置的概略图。
如图1所示，海水烟气脱硫装置100由以下部分构成：烟气脱硫吸收塔102，其将废气101和海水103进行气液接触使SO2经脱硫反应成为亚硫酸(H2SO3)；稀释混合槽105，其设置于烟气脱硫吸收塔102的下方，将含硫分的使用后的海水103A与稀释用海水103进行稀释混合；氧化槽106，其设于稀释混合槽105的下游侧，对稀释的使用后的海水103B进行水质恢复处理。
海水烟气脱硫装置100中，使在烟气脱硫吸收塔102中经由海水供给线L1供给的海水103中的一部分吸收用海水103与废气101进行气液接触，使海水103吸收废气101中的SO2。而且，使在烟气脱硫吸收塔102中吸收了硫分的使用后的海水103A与供给到设于烟气脱硫吸收塔102下部的稀释混合槽105的稀释用海水103混合。而且，与稀释用海水103混合稀释后的稀释的使用后的海水103B被供给到设于稀释混合槽105下游侧的氧化槽106，利用通风喷嘴123供给由氧化用鼓风机121供给的空气122，使水质恢复，然后，将其作为废水124排放到海中。
图1中，符号102a是使海水向上方喷出的液柱用喷雾喷嘴，120是通风装置，122a是气泡，L1是海水供给线，L2是稀释海水供给线，L3是脱硫海水供给线，L4是废气供给线，L5是空气供给线。
参照图2－1、图2－2及图3对该通风喷嘴123的结构进行说明。
图2－1是通风喷嘴的俯视图，图2－2是通风喷嘴的正面图，图3是通风喷嘴的内部结构概略图。
如图2－1、图2－2所示，通风喷嘴123是在覆盖基体材料周围的橡胶制散气膜11上设置大量小的缝隙12而成的，通常被称为“扩散式喷嘴”。这样的通风喷嘴123在由空气供给线L5供给的空气122的压力的作用下使散气膜11膨胀时，可以打开缝隙12使大量尺寸大致均等的微细气泡流出。
如图2－1、图2－2所示，通风喷嘴123通过法兰16安装于设置在从空气供给线L5分支出来的多个(本实施例中为8个)支管(未图示)的集管15上。另外，考虑耐腐蚀性，设置于稀释的使用后的海水103B中的支管及集管15使用树脂制导管等。
例如图3所示，考虑对稀释的使用后的海水103B的耐腐蚀性，通风喷嘴123使用树脂制成的大致圆筒形状的支持体20，以覆盖该支持体20外周的方式包覆形成有多个缝隙12的橡胶制散气膜11，然后将左右两端部由金属线或带等连接部件22固定。
另外，上述的缝隙12在不受压力的通常状态下是关闭的。另外，在海水烟气脱硫装置100中，由于持续供给空气122，因此缝隙12通常为开放状态。
在此，支持体20的一端20a在安装于集管15的状态下可进行空气122的导入，同时另一端20b开口，可导入海水103。
因此，一端20a侧经由贯通集管15及法兰16的空气导入口20c与集管15内部连通。而且，支持体20的内部通过设于支持体20轴向中部的隔板20d分割开来，利用该隔板20d阻止空气的流通。而且，在比该隔板20d更靠集管15侧的支持体20的侧面开口有空气出口20e、20f，其用于使空气122向散气膜11的内周面和支持体外周面之间，即向着对散气膜11加压使其膨胀的加压空间11a流出。因此，如图中箭头所示，从集管15向通风喷嘴123流入的空气122从空气导入口20c向支持体20的内部流入后，从侧面的空气出口20e、20f向加压空间11a流出。
需要说明的是，连接部件22将散气膜11固定于支持体20上，同时防止从空气出口20e、20f流入的空气从两端部漏出。
在这样构成的通风喷嘴123中，从集管15通过空气导入口20c流入的空气122通过空气出口20e、20f向加压空间11a流出，但因为缝隙12最初是关闭的，所以，滞留在加压空间11a内使内压上升。内压上升的结果为散气膜11受加压空间11a内的压力上升而膨胀，形成于散气膜11的缝隙12打开而使空气122的微细气泡流出到稀释的使用后的海水103B中。
图4是本实施例的通风装置的概略图。如图4所示，本实施例的通风装置120是被浸渍于作为被处理水的稀释的使用后的海水(未图示)中、且在稀释的使用后的海水中发生微细气泡的通风装置，其具备：空气供给线L5，其通过作为喷出装置的鼓风机121A～121D供给空气122；通风喷嘴123，其用于供给空气且具备具有缝隙的散气膜11。
另外，在空气供给线L5分别设有两台冷却器131A、131B和两台过滤器132A、132B。由此，由鼓风机121A～121D压缩的空气被冷却，然后被过滤。冷却、过滤后的空气利用经由支管L5A～5H及集管15接收空气供给的所有通风喷嘴123供给，发生微细气泡。
需要说明的是，虽然具有四台鼓风机，但通常三台在运转，其中一台为备用。另外，虽然分别具有两台冷却器131A、131B和两台过滤器132A、132B，但从需要连续运转考虑，通常只运转一个，另一个作为保养用。
下面，对本实施例的通风装置进行说明。本发明中，通过对形成于散气膜11的缝隙的开口部和/或其附近实施防水处理，防止海水向缝隙的浸入，从而抑制、避免硫酸钙等由缝隙12的析出。
图5表示本实施例的通风喷嘴123的散气膜11上形成的缝隙12的开口部的概略。
如图5所示，本实施例的缝隙12在其开口部的缝隙壁面12a及其开口部的缘12b形成有防水处理层150。
这样，通过对开口部及其附近进行防水处理，能够抑制、避免析出物的析出。
但是，海水的盐分浓度为3.4％，即在96.6％的水中溶解3.4％的盐。该盐构成为：氯化钠77.9％、氯化镁9.6％、硫酸镁6.1％、硫酸钙4.0％、氯化钾2.1％、其它0.2％。
该盐中，随着海水的浓缩(海水的干燥)，硫酸钙为最先析出的盐。该析出的阈值以海水的盐分浓度计约为14％。
在此，图9示出了分析缝隙附着的析出物的结果。图9是通过X射线衍射对析出物进行分析而得到的图。如图9所示，可知几乎所有的峰均为来自硫酸钙的峰。
在此，使用图6－1～图6－3对在缝隙12析出析出物的机理进行说明。
图6－1是表示散气膜缝隙中的空气(饱和度低的湿空气)流出、海水浸入及浓缩海水的状况的图。图6－2是表示散气膜缝隙中的空气流出、海水浸入、浓缩海水及析出物的状况的图。图6－3是表示散气膜缝隙中的空气流出、海水浸入、浓缩海水及析出物(析出物成长的情况)的状况的图。
在此，本发明中，缝隙12是指形成于散气膜11上的切口，缝隙12的间隙为排出空气的通路。
形成该通路的缝隙壁面12a接触海水103，但海水通过空气122的导入被干燥、浓缩，形成浓缩海水103a，然后在缝隙壁面析出析出物103b，成为堵塞缝隙的通路的物质。
图6－1示出了由于空气122的相对湿度(饱和度)低，因此海水的盐分浓缩慢慢增加，从而形成了浓缩海水103a的状况。但是，即使海水开始浓缩，海水的盐分浓度也在大约14％以下，不会出现硫酸钙等的析出。
图6－2是在浓缩海水103a的一部分中，在局部海水盐分浓度超过了14％的部分产生析出物103b的状态。该状态下，析出物103b很少，因此，虽然在空气通过缝隙12时的压力损失稍有上升，但空气122仍可通过。
与之相对，图6－3是浓缩海水103a发生浓缩时因析出物103b导致闭塞(堵塞)的状态，即压力损失变大的状态。另外，即使在这样的状态下，虽然残留有空气122的通路，但这对喷出装置造成相当大的负荷。
因此，为了不成为这样的状态，在缝隙12的开口部及其附近设置防水处理层150，由此防止海水向缝隙的浸入，从而能够抑制、避免在缝隙产生析出物103b，因此，能够长期进行稳定的运转。
作为形成防水处理层的材料，可以列举各种防水性材料，可列举例如由使用了滑石、二氧化硅粉末等的疏水性材料构成的包覆处理层、包覆了氟树脂的氟包覆处理层、包覆了聚硅氧烷树脂的聚硅氧烷包覆处理层、包覆了蜡的蜡包覆处理层。
其中，在进行疏水性材料的包覆时，优选直接使用不能剥离的例如定型剂等。只要在将散气膜脱模时或之后形成即可。
这样一来，使用化学的防水材料进行防水处理的结果是，其表面状态具有疏水性，从而弹开水。
因此，海水向缝隙的浸入被抑制、避免，海水的海盐浓度不会被浓缩，从而可防止析出物的析出。
图8是分形结构的示意图。可以通过将图8所示的缝隙的表面设为形成了无数物理的凹凸面的分形结构处理层来提高防水性。该分形结构是指例如具有科赫曲线这样的在大的凹凸中具有小的凹凸、且在该小的凹凸中存在更小的凹凸这种凹凸结构嵌套的状态，从而使润湿性增大的结构。
另外，在形成缝隙时，例如也可以通过等离子处理形成开口部，由此在开口部分形成无数的凹凸面。此时，优选在非活性气氛下进行处理。这是为了防止氧官能团的产生。
在此，作为散气膜，优选橡胶制的散气膜，但本发明并不限于此，例如可列举不锈钢制或树脂制的散气膜。
作为氟树脂，可列举例如聚四氟乙烯(四氟化树脂，简称：PTFE)、聚三氟氯乙烯(三氟化树脂、简称：PCTFE，CTFE)、聚偏氟乙烯(简称：PVDF)、聚氟乙烯(简称：PVF)、聚全氟烷氧基氟树脂(简称：PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(简称：FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(简称：ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(简称：ECTFE)等。
该防水处理在形成缝隙后进行处理。
另外，也可以在散气膜11本身混入疏水性材料。
例如，可以相对于橡胶材料100重量份添加25～95重量份的疏水性材料构成散气膜，结果在缝隙12的开口部及/或其附近具有防水处理层。另外，如果疏水性材料的添加在上述范围外，则不能表现出防水性的效果，因而不优选。
作为该疏水性材料，可列举例如滑石、二氧化硅粉末等，但本发明不限于此。
另外，作为橡胶材料，优选三元乙丙橡胶(EPDM)。
图7是本实施例的其它通风装置的概略图。
如图7所示，对与本实施例的通风装置120A而言，在图4所示的通风装置120中设置添加疏水性材料160的疏水性材料供给装置161，经由疏水性材料管线L6向空气供给管线L5内供给疏水性材料160。
作为添加的疏水性材料160，优选使用例如滑石、二氧化硅粉末中的至少一种。
该疏水性材料160的供给优选在供给空气122并从通风喷嘴123供给微细的空气时，在发生了压力变动后，从缝隙12除去析出物，然后进行防水处理。
析出物的除去可如下进行：通过进行空气的清洗处理及空气的停止处理，对散气膜11的缝隙12赋予变动，除去附着于缝隙12的析出物。
通过实施该防水处理，之后，缝隙12具有防水性，并且不易污损。
以上，本实施例中以海水为例作为被处理水进行了说明，但本发明不限定于此，例如，在污染处理中对污染水进行通风的通风装置中，可以防止污泥成分析出在散气孔(膜缝隙)中引起堵塞，从而可长期稳定操作。
以上，本实施例中作为通风装置使用管型的通风喷嘴进行了说明，但本发明不限于此，例如，也可以适用于盘型或平板型的通风装置、或陶瓷、金属(例如不锈钢制)的散气装置。
工业实用性
如上所述，根据本发明的通风装置，可以抑制、避免在通风装置的散气膜的缝隙产生析出物，适用于例如海水烟气脱硫装置，可以长期连续稳定操作。

Claims (2)

1.一种通风装置，其浸渍于海水中且在所述海水中产生微细气泡，其具备：
空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；
通风喷嘴，其供给所述空气且具备具有缝隙的散气膜；以及
疏水性材料供给装置，其向所述空气供给配管添加疏水性材料，进行防止所述海水浸入到所述缝隙内的防水处理，
所述疏水性材料是滑石、二氧化硅粉末中的至少一种。
2.一种海水烟气脱硫装置，其具备：
脱硫塔，其使用海水作为吸收剂；
水路，其流通从所述脱硫塔排出的使用后的海水并进行排水；
权利要求1所述的通风装置，其设置于所述水路内，且在所述使用后的海水中产生微细气泡进行脱羧。
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