CN106256776A - 具有倾斜曝气和混合自动恢复的海水设备 - Google Patents

具有倾斜曝气和混合自动恢复的海水设备 Download PDF

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Abstract

提供了使用倾斜曝气和混合自动恢复处理流出物海水的方法，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。此外，提供了用于处理流出物海水的倾斜曝气和混合自动恢复海水氧化池系统，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。

Description

具有倾斜曝气和混合自动恢复的海水设备
技术领域
本公开涉及使用倾斜曝气和混合自动恢复处理流出物海水的方法，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。
本公开进一步涉及用于处理流出物海水的倾斜曝气和混合自动恢复海水氧化池系统，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。
背景技术
在许多工业过程中产生含有二氧化硫SO2的过程气体。一种这样的工业过程是在燃烧设备(例如发电设备)中燃烧燃料，例如煤、油、泥煤、废物等。在这样的发电设备中，产生含有污染物的热过程气体，通常称为烟道气，所述污染物包括酸气体，例如二氧化硫SO2。在可将烟道气释放至大气或环境空气之前，需要从烟道气去除尽可能多的酸气体。其中产生含有污染物的过程气体的工业过程的另一个实例为由氧化铝电解生产铝。在该过程中，在电解池的通风橱内产生含有二氧化硫SO2的烟道气。
WO 2008/105212公开了一种包含锅炉、蒸气涡轮系统和海水洗涤器的锅炉系统。通过燃烧燃料，锅炉产生用于蒸气涡轮系统的高压蒸气，用于产生电力。从海洋收集海水，并且在蒸气涡轮系统的冷凝器中用作冷却介质。海水随后用于海水洗涤器，用于从在锅炉中产生的烟道气吸收二氧化硫SO2。二氧化硫SO2在海水中被吸收，并且形成亚硫酸根和/或亚硫酸氢根离子。来自海水洗涤器的流出物海水向前至曝气池。使空气鼓泡通过在曝气池中的流出物海水，用于将亚硫酸根和/或亚硫酸氢根离子氧化为硫酸根离子，用于与流出物海水一起释放返回海洋。借助包含在鼓泡通过流出物海水的空气中的氧气，在曝气池中，将亚硫酸根和/或亚硫酸氢根离子氧化为硫酸根离子。
EP 2578544 A1公开了一种用于处理流出物海水的海水氧化池系统。所公开的氧化池系统包括用于分布流出物海水中的氧化增强物质的第一供应管线、用于分布流出物海水中的氧化增强物质的第二供应管线、和控制装置，该控制装置用于独立地控制通过第一供应管线和第二供应管线中的一个供应的第一量的氧化增强物质和通过第一供应管线和第二供应管线中的另一个供应的第二量的氧化增强物质.
JP 2012/115764 A公开了一种包含烟道气脱硫塔的海水烟道气脱硫系统，其中烟道气与海水气-液接触，以进行二氧化硫(SO2)脱硫反应为亚硫酸(H2SO3)。在烟道气脱硫吸收塔的较低侧提供了稀释混合槽，用于使含硫的用过的海水与新鲜海水混合，用于稀释含硫的用过的海水。此外，在配备用于进行用于稀释的海水的水质恢复处理的曝气设备和废水通道的稀释混合槽的下游侧上提供氧化槽。废水通道具有多个隔断壁台阶，其高度使得能从上游侧到下游侧连续降低。
WO 2013/146143 A1公开了一种包括氧化/曝气槽的海水脱硫和氧化处理装置，用于对含有亚硫酸(H2SO3)的酸脱硫海水实施水质恢复处理。使用稀释海水和空气，通过使来自锅炉的废气经历海水脱硫，产生该酸脱硫海水。设置氧化/曝气槽包含主流动路径，在其中引入稀释海水的氧化/曝气槽的纵向具有在入口侧上形成的上游侧堰。氧化/曝气槽还包括由上游侧堰在上游侧上形成的上游侧混合部分，用于将酸脱硫海水与稀释水混合，同时向其中引入酸脱硫海水。子流动路径供应从氧化/曝气槽的上游侧混合部分绕道的稀释水，以便后稀释在氧化曝气槽中氧化和曝气的酸脱硫海水。
以上背景技术说明这样的事实：通常海水处理设备设计提供配备用于维持氧化空气的鼓风机的平底池/池，以及在曝气池下游的堰，然后是排放池(basin)/池(pond)/通道。此外，海水处理池通常设计为具有两个不同的区域：用于将吸收剂流出物海水和用于稀释的新鲜海水混合的混合区域；和用于海水亚硫酸盐氧化的配备鼓风机的曝气区域。关注与海水处理设备相关的降低资本费用和操作费用，需要用于处理流出物海水的新的方法和系统。
公开概述
本公开涉及使用倾斜曝气和混合自动恢复处理流出物海水的方法，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。本公开还涉及用于处理流出物海水的倾斜曝气和混合自动恢复海水氧化池系统，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。因此，用于处理流出物海水的主题方法和系统使用组合的倾斜曝气池用于既使流出物海水与新鲜海水混合，又使用倾斜曝气系统氧化流出物海水。该组合的倾斜曝气池随后在下游后接两个pH和溶解氧pH/DO自动恢复池，与上述背景系统相比，它们共同在资本投资及其操作两方面提供更加成本有效的系统。
根据主题公开，提供了使用倾斜曝气和混合自动恢复池处理流出物海水的系统，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。因此，主题系统包含池，其具有配备流出物海水分布管线的约10米-约20米长的平底第一区域，后接配备气体分布管线的约20米-约30米长的斜底第二区域。平底第一区域的深度测得约6米。斜底第二区域的最浅点的深度测得约2米-约2.5米。当新鲜海水在主题曝气池内在下游流动时，经由流出物海水分布管线将流出物海水供应至恰好在斜底第二区域上游并且相邻的平底第一区域。流出物海水由流出物海水分布管线供应，使得从流出物海水分布管线流动的流出物海水以约90°角度与由气体分布管线供应的氧化剂(例如空气、氧或其它氧来源)接触。对于来自流出物海水分布管线的流出物海水流，以约90°角度提供氧化剂的斜底第二区域增强新鲜海水、流出物海水和氧化剂的混合，从而提高在流出物海水内亚硫酸盐氧化效率。另外，对于来自流出物海水分布管线的流出物海水流，通过以约90°角度提供氧化剂，需要较少的曝气功率需求，例如，鼓风机容量需求降低最多50%，与常规的商业流出物海水处理系统相比，流出物海水处理系统占地面积在降低，例如，降低最多40%。为了控制所描述的系统，提供堰来控制在曝气池内流出物海水的深度，从而控制流出物海水在曝气池内的保留时间。此外，亚硫酸盐传感器用于控制亚硫酸盐在曝气池内氧化。
在曝气池的下游提供两个pH/DO自动恢复池，每一个约2米-约2.5米深。曝气池和两个pH/DO自动恢复池中的每一个的高程应相差至少约0.5米。曝气池和两个pH/DO自动恢复池中的每一个之间的这样的高程差产生两个至少约0.5米高的单独的水瀑布或瀑布，以在将流出物海水排放返回海洋之前，调节流出物海水的pH和溶解氧浓度。
根据主题公开，提供了使用倾斜曝气和混合自动恢复池处理流出物海水的方法，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体去除二氧化硫中产生。因此，主题方法包括提供曝气池，其具有配备流出物海水分布管线的约10米-约20米长的平底第一区域，后接配备气体分布管线的约20米-约30米长的斜底第二区域。平底第一区域的深度测得约6米。斜底第二区域的最浅点的深度测得约2米-约2.5米。将新鲜海水供应至曝气池，用于在主题曝气池内在下游流动。此外，经由水平布置的流出物海水分布管线将流出物海水供应至恰好在曝气池的斜底第二区域上游和相邻的平底第一区域。流出物海水由流出物海水分布管线供应，使得从流出物海水分布管线流动的流出物海水以约90°角度与由水平布置的气体分布管线供应的氧化剂(例如空气、氧或其它氧来源)接触。对于来自流出物海水分布管线的流出物海水流，以约90°角度提供氧化剂的斜底第二区域增强新鲜海水、流出物海水和氧化剂的混合，从而提高在流出物海水内的亚硫酸盐氧化效率。因此，对于来自流出物海水分布管线的流出物海水流，通过以约90°角度提供氧化剂，需要较少的曝气功率需求，例如，鼓风机容量降低最多50%。此外，与常规的商业流出物海水处理系统的占地面积相比，由于新鲜海水、流出物海水和氧化剂增强的混合，所需的流出物海水处理系统占地面积降低，例如，降低最多40%。根据主题方法，提供堰来控制在池内流出物海水的深度，从而控制流出物海水在池内的保留时间，并且提供亚硫酸盐传感器控制亚硫酸盐在池内氧化。
主题方法也包括在池下游提供两个约2米-2.5米深的pH/DO自动恢复池。曝气池和两个pH/DO自动恢复池中的每一个的高程应各自相差至少约.5米。每一个曝气池和两个pH/DO自动恢复池中的每一个之间的这样的高程差产生两个至少约.5米高的单独的水瀑布或瀑布，以在将流出物海水排放返回至海洋之前，调节流出物海水的pH和溶解氧浓度。
总的来说，处理在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体除去二氧化硫中产生的流出物海水的主题方法包括：向池供应新鲜海水，其下游流经过流出物海水处理系统，从在池的斜底的上游并且相邻的池的平底向池供应流出物海水，使流出物海水流到新鲜海水流中，以约30 kPa-约50 kPa (约4.35 psi-约7.25 psi)的压力从池的斜底喷雾氧化剂，以约90度的角度接触流出物海水流，经第一堰，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂流入第一池，并经第二堰，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂流入第二池，然后将其环境释放。如此，从流出物海水分布管线将流出物海水供应至池，所述流出物海水分布管线水平布置在平底之中、之处或与之相邻，与新鲜海水流垂直。用于主题方法的氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。在斜底上方，在相对小的池区域中，将新鲜海水、流出物海水和氧化剂有效混合。在这样混合之后，经第一堰和第二堰，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第一池和第二池，使用脱羧和氧化提供pH恢复，以产生中和的流出物海水用于环境释放，例如释放至海洋。所述方法进一步在池、第一池和第二池中的一个或多个中布置一个或多个水质传感器，用于控制流出物海水处理。如此，控制单元从在池、第一池和第二池中的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器接收信号，并且基于接收的信号，通过调节一个或多个流出物海水处理参数，控制流出物海水处理。
总的来说，用于处理在湿法洗涤器中产生的流出物海水的流出物海水处理系统，在所述湿法洗涤器中使过程气体与海水接触以从所述过程气体去除二氧化硫，所述流出物海水处理系统包含：池，该池包含具有平底的区域，具有平底的区域在具有斜底的区域上游且与之相邻；新鲜海水供应，该新鲜海水供应在池的上游头部供应新鲜海水到具有平底的区域中，其下游流经过池；流出物海水供应，该流出物海水供应水平布置于在斜底上游和相邻的平底处，用于使流出物海水向上流入新鲜海水的下游流；氧化剂供应，该氧化剂供应水平布置于斜底处以约30 kPa-约50 kPa (约4.35 psi-约7.25 psi)的压力喷雾氧化剂，以约90度的角度与流出物海水流接触；第一堰，其在斜底的下游，用于使新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第一池中；和第二堰，其在第一池的下游，用于使新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第二池中，然后将其环境释放，例如释放入海洋。如此，流出物海水供应为水平布置在平底之中、之处或与之相邻的流出物海水分布管线，与新鲜海水流垂直。主题系统的氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。氧化剂供应为一个或多个水平布置在斜底之中、之处或与之相邻的曝气管线，相对于新鲜海水流垂直地延伸。优选地，氧化剂供应为曝气管线的系统，其中每一个管线对于其它管线间隔平行布置，相对于新鲜海水流垂直地延伸，并且占据斜底。使所述新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第一池和第二池，对其脱羧和氧化以提供pH恢复，以产生中和的流出物海水，用于环境释放，例如释放入海洋。进一步根据主题系统，在池、第一池和第二池的一个或多个中布置一个或多个水质传感器，用于控制流出物海水处理。如此，控制单元从在池、第一池和第二池的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器接收信号，并且基于接收的信号，控制单元控制一个或多个流出物海水处理参数，以有效产生中和的流出物海水，用于释放至环境，例如海洋。
由以下描述和权利要求，主题公开的其它目的和特征将显而易见。
附图简述
现在参考附图来更详细地描述主题公开，其中：
图1为具有基于海水的气体清洁系统的电力设备的示意性侧截面图；
图2为说明根据主题公开的流出物海水处理系统的示意性侧截面图；
图3为说明图2的流出物海水处理系统的池的第一实施方案的顶视图；
图4为说明图2的流出物海水处理系统的池的第二实施方案的顶视图；和
图5为说明图2的流出物海水处理系统的池的第三实施方案的顶视图。
发明详述
在图1中说明电力设备10的示意性侧截面图。动力设备10包含锅炉12，其中在经由氧供应导管16a由氧来源16供应的氧存在下，将经由进料管线14a由燃料来源14供应的燃料(例如煤、油、泥煤、天然气或废物)燃烧。氧可例如以空气形式和/或以氧气和再循环气体的混合物形式供应，在此情况下，锅炉12为所谓的“氧-燃料”锅炉。燃烧燃料产生烟道气FG形式的热过程气体。在燃烧后，包含在燃料中的硫物类至少部分形成二氧化硫SO2，其形成一部分烟道气FG。
烟道气FG经由流体连接的导管18从锅炉12流动至任选的灰尘去除装置20。灰尘去除装置20(例如静电沉淀器)在US 4,502,872中描述，其用于从烟道气FG除去灰尘颗粒。作为一个备选，可使用另一种类型的灰尘去除装置20，例如像在US 4,336,035中描述的织物过滤器。
从中已除去大多数灰尘颗粒的烟道气FG经由流体连接的导管22从灰尘去除装置20流动至海水烟道气脱硫系统23海水洗涤器24。海水洗涤器24包含湿法洗涤器塔26。入口28布置在湿法洗涤器塔26的下部。导管22与入口28流体连接，使得经由导管22从灰尘去除装置20流动的烟道气FG经由入口28进入湿法洗涤器塔26的内部32。
在进入内部32之后，烟道气FG垂直向上通过湿法洗涤器塔26流动，如通过箭头FG指示的。湿法洗涤器塔26的中部34配备多个在彼此上方垂直布置的喷雾装置36。在图1的实例中，在湿法洗涤器塔26中存在三个这样的喷雾装置36，通常存在1-20个这样的喷雾装置36。每一个喷雾装置36包含供应管线38和与每一个供应管线38流体连接的多个喷嘴40。经由供应管线38供应至喷嘴40的海水借助喷嘴40雾化，并且在湿法洗涤器塔26的内部32接触烟道气FG，用于从中吸收二氧化硫SO2。
泵42布置用于经由流体连接的抽吸管线44从海洋46泵送新鲜海水FS，并且经由流体连接的压力管线48将新鲜海水FS送至流体连接的供应管线38。
根据一个备选的实施方案，在这样的新鲜海水FS在海水洗涤器24中用作洗涤水之前，通过泵42供应至供应管线38的新鲜海水FS可能已先前在与锅炉12关联的蒸气涡轮系统(未显示)中用作冷却水。
在湿法洗涤器塔26的内部32，由喷嘴40雾化的海水在湿法洗涤器塔26内向下流动，并且从在湿法洗涤器塔26的内部32内向上垂直流动的烟道气FG吸收二氧化硫。通过海水这样吸收二氧化硫的结果是，当在湿法洗涤器塔26的内部32内向下流动时，新鲜海水FS逐渐变为流出物海水ES。在湿法洗涤器塔26的下部30中收集流出物海水ES，并且经由流体连接的流出物管线50，从湿法洗涤器塔26送至流出物海水处理系统52。
根据一个备选的实施方案，海水洗涤器24可包含一层或多层在湿法洗涤器塔26的内部32内布置的填充材料49。填充材料49可由塑料、钢、木材或另外的合适材料制成，用于增强的气-液接触。使用填充材料49，喷嘴40仅在填充材料49上分布新鲜海水FS，而不是雾化新鲜海水FS。填充材料49的实例包括MellapakTM (市售可得自Sulzer Chemtech AG，Winterthur，CH)和PallTM环(市售可得自Raschig GmbH，Ludwigshafen，DE)。
流出物海水处理系统52包含三个区域。第一区域54包含池56，其具有第一壁57、相向侧壁58 (以断面图示说明)、堰壁59和底部60。相向侧壁58之间的距离为至少约20米-约40米。池56的底部60限定两个区域62。第一区域64包含平底66，在池56的第一壁57起始。第一区域64为约10米-约20米长，从第一壁57向堰壁59延伸。邻接第一区域64平底66的是第二区域70。第二区域70包含斜底72，在池56的平底66处起始。第二区域70为约20米-约30米长，从平底66向堰壁59延伸。在堰壁59，斜底72升高至水平高度72a，水平高度72a比在平底66处斜底72的水平高度72b高约2.5米-约3.5米，从而斜底72倾斜。在第一区域64中，海水约6米深。在第二区域70中，海水在在堰壁59处为其最浅点，约2米-约2.5米深。将新鲜海水FS从新鲜海水来源或海洋46供应至池56。如此，从新鲜海水来源或海洋46经由管线74供应新鲜海水FS通过作为池56头部的流体连接的第一壁57，使新鲜海水FS从池56的第一壁57流向下游的堰壁59。在与第二区域70相邻的第一区域64中，为流出物海水分布管线76。流出物海水分布管线76与来自湿法洗涤器塔26的流出物管线50流体连接。流出物海水分布管线76水平布置在平底66处，垂直于池56的相向侧壁58并且在其间延伸。流出物海水分布管线76包含多个孔78，来自洗涤器塔26的流出物海水ES通过所述孔流入包含在池56的内部68的新鲜海水FS。如此，新鲜海水FS从第一壁57到堰壁59的流携带来自孔78的流出物海水ES的流往下游堰壁59。在第二区域70中，多个曝气管线80水平布置，垂直于相向侧壁58并且在其间延伸。多个曝气管线80中的每一个与共同的供应管线82流体连接，该共同的供应管线82与曝气来源84流体连接。曝气来源84通过供应管线82和曝气管线80将空气、氧或其它来源的氧OS作为氧化剂供应至池56。如此，每一个曝气管线80包含多个孔86，空气、氧或其它氧来源OS通过所述孔流入包含在池56的内部68的新鲜海水FS和流出物海水ES。在约30 kPa-约50 kPa(约4.35 psi-约7.25 psi)压力下，空气、氧或其它氧来源OS从孔86流出，以约90度的角度接触新鲜海水FS中的流出物海水ES流。通过混合流出物海水ES到新鲜海水FS流中并以与斜底72约90度的角度对其曝气，相对小的池56提供与上述背景商业系统相比改进的混合和曝气效率，降低曝气功率需求。
在图2中更详细地说明主题流出物海水处理系统52。在主题流出物海水处理系统52中，经由在流出物海水分布管线76中的多个孔78将流出物海水ES供应至池56。恰好在第二区域70和斜底72上游，流出物海水分布管线在第一区域64中在平底66处水平布置。来自孔78的流出物海水ES与新鲜海水FS混合并被携带往下游堰壁59。流出物海水ES和新鲜海水FS的混合流以约90度的角度与由曝气管线80的孔86喷雾的作为氧化剂的空气、氧或其它氧来源OS接触，该曝气管线80在斜底72处水平布置，在相向侧壁58之间延伸，并且设置使得每一个曝气管线80与其它曝气管线80中的每一个彼此间隔并且平行。如在图3-5中最佳说明的，在每一个曝气管线80中的孔86可与其它管线80的孔86对齐(图3)、与其它管线80的孔86不对齐或交错(图4)，或相对于在箭头DS表示的下游方向移动的其它管线80的孔86为任意的(图5)。通过混合流出物海水ES到新鲜海水FS流中并以与斜底72约90度的角度对其曝气，约30-约40%尺寸降低的相对小的池56提供改进的混合和曝气效率，同时降低曝气功率需求，与上述背景商业系统相比，曝气功率需求降低约50%。
第二区域90包含第一自动恢复池92。第一自动恢复池92通过堰壁59、相向侧壁58、第二堰壁94和底部96限定。从堰壁59到第二堰壁94，第一自动恢复池92为约2米-约4米长。相向侧壁58之间的距离为至少约20米-约40米。将新鲜海水FS和流出物海水ES混合，并且在第一区域54中曝气，产生混合流出物海水MS，其经堰壁59以瀑布98流入第一自动恢复池92中。在第一自动恢复池92中混合流出物海水MS的深度为约2米-约2.5米。堰壁59的顶部100高于混合流出物海水MS的表面102最少约0.5米。利用混合流出物海水MS的脱羧和氧化，瀑布98提供pH恢复。
第三区域110包含第二自动恢复池112。第二自动恢复池112通过第二堰壁94、相向侧壁58、端壁114和底部116限定。从第二堰壁94到端壁114，第二自动恢复池112为约2米-约4米长。相向侧壁58之间的距离为至少约20米-约40米。经第二堰壁94，使来自第一自动恢复池92的混合流出物海水MS以瀑布118流入第二自动恢复池112中。在第二自动恢复池112中混合流出物海水MS的深度为约2米-约2.5米。第二堰壁94的顶部120高于混合流出物海水MS的表面122最少约0.5米。利用混合流出物海水MS的脱羧和氧化，瀑布118提供pH恢复，以产生中和的流出物海水NS。中和的流出物海水NS的表面122在海平面，即，与海洋46相同的水平高度。从第二自动恢复池112，经由返回管线138将中和的流出物海水NS释放至海洋46。
现在更详细地描述在湿法洗涤器塔26中和在流出物海水处理系统52中发生的化学反应。在图1中说明的在湿法洗涤器塔26的内部32，二氧化硫的吸收假定根据以下反应发生：
SO2 (g) + H2O = > HSO3 - (aq) + H+ (aq) [式1.1a]
根据以下平衡反应，取决于流出物海水ES的pH值，亚硫酸氢根离子HSO3 -可进一步离解，以形成亚硫酸根离子SO3 2-：
HSO3 - (aq) <=> SO3 2- (aq)+H+ (aq) [式1.1b]
因此，由于二氧化硫吸收的影响，由于在吸收反应中产生的氢离子H+的影响，比起来自海洋46的新鲜海水FS，流出物海水ES将具有较低pH值，并且将分别含有亚硫酸氢根离子HSO3 -和/或亚硫酸根离子SO3 2-。亚硫酸氢根离子和/或亚硫酸根离子为需氧物质，限制其向海洋46的释放。
在流出物海水处理系统52中，包含在经由曝气管线80供应至池56的空气、氧或其它氧来源OS中的氧气O2(g)经斜底72溶解于混合的新鲜海水FS和流出物海水ES。
O2 (g) < = > O2 (aq) [式1.2a]
根据以下反应，通过与溶解氧反应，亚硫酸氢根离子HSO3 -和/或亚硫酸根离子SO3 2-至少部分被氧化：
HSO3 - + H+ + 1/2 O2 (aq) = > SO4 2- +2H+ [式1.2b]
SO3 2- +2H+ + 1/2 O2 (aq) = > SO4 2- +2H+ [式1.2c]
因此，由于二氧化硫吸收和亚硫酸盐氧化的影响，在流出物海水ES中产生氢离子H+。混合流出物海水MS包含碳酸钙CaCO3，其用作碱与氢离子H+反应并且中和氢离子H+。可根据以下化学反应流程发生中和。在中和反应的第一步中，碳酸根离子CO3 2-与一个氢离子反应，形成碳酸氢根离子HCO3 -：
CO3 2- + H+< = > HCO3 - [式2.1]
所形成的碳酸氢根离子HCO3 -可随后与其它氢离子H+反应，以形成溶解状态的二氧化碳CO2：
HCO3 -+ H+< = >CO2(aq) +H2O [式2.2]
最后，溶解的二氧化碳CO2 (aq)以气体形式释放至大气：
CO2(aq)< = >CO2(g) [式2.3]
所有的中和反应[式2.1至2.3]为平衡反应。这意味着从碳酸根CO3 2-到气体形式的二氧化碳CO2的完整路线速率受限于最慢的步骤。在以上中和反应中，式2.1最快，而式2.2最慢。因此，式2.2通常决定在流出物海水处理系统52中氢离子可被中和的速率，以产生中和的流出物海水NS，具有适用于释放返回至海洋46的pH和溶解氧浓度。
关于认为可接收返回至海洋46的中和流出物海水NS的政府规定要求通常关注以下参数，包括：
i) 足够低量的氧消耗物质，其通常称为COD (化学需氧量)；
ii) 足够高量的氧；和
iii) 合适的pH。
因此，在图1中说明类型的海水洗涤器24中，氧消耗物质的浓度COD通常与在流出物海水ES中亚硫酸盐的浓度非常良好地相关。使用各自具有亚硫酸盐检测元件130、氧检测元件132和pH检测元件134的水质传感器124，126，128，如在图2中最佳说明的，沿着流出物海水处理系统52，可监测和控制亚硫酸盐浓度、氧浓度和pH的变化。
氧在流出物海水ES中的溶解、亚硫酸盐的氧化和所形成的氢离子的中和以恢复pH以产生中和的流出物海水NS各自通过化学反应之间的相互作用而控制。在图1和图2中描述的控制单元136从每一个水质传感器124，126，128接收信号并且控制流出物管线50中的控制阀50a、新鲜海水FS管线74中的控制阀74a、供应管线82中的鼓风机82a和返回管线138中的控制阀138a中的每一个，以控制流出物海水处理系统52，以确保中和的流出物海水NS满足在海洋46中释放之前氧含量COD和pH的规定要求。
作为根据主题方法的一个实例，在水质传感器124，126，128中的亚硫酸盐检测元件130记录到在第一水质传感器124中亚硫酸盐浓度太高。本文中信号传输通过虚线指示，例如在图1和图2中在每一个水质传感器124，126，128和控制单元136之间图示说明。虽然通过第三水质传感器128测得的亚硫酸盐浓度可能非常好地在规定限度内，但是存在可能没有足够的时间来中和根据式2.1-2.3形成的所有氢离子H+的明显风险，因为氢离子形成在整个流出物海水处理系统52延伸。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a，以允许将更多氧供应至流出物海水ES。任选，可调节控制阀74a，以提高经由管线74的新鲜海水FS供应。任选，可在流出物管线50中调节控制阀50a，以降低流出物海水ES的供应。由于氧的提高供应、新鲜海水FS的提高供应和/或流出物海水ES的降低供应的影响，亚硫酸盐浓度和硫酸盐浓度恢复至它们正常的或期望的浓度。
作为根据主题方法的一个实例，水质传感器124，126，128的亚硫酸盐检测元件130测得亚硫酸盐浓度在第一水质传感器124已经相对低。虽然通过第三水质传感器128测得的亚硫酸盐浓度、氧浓度和pH可能在规定限度内，但是存在将太多含氧气体供应至流出物海水ES的明显风险，导致鼓风机82a提高的能耗量。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a使得将较少的氧供应至流出物海水ES。任选，可调节控制阀74a以降低经由管线74的新鲜海水FS供应。任选，可调节在流出物管线50中的控制阀50a以提高流出物海水ES的供应。由于氧的降低供应、新鲜海水FS的降低供应和/或流出物海水ES的提高供应的影响，亚硫酸盐浓度和硫酸盐浓度恢复至它们的正常或期望的浓度。
作为根据主题方法的一个实例，水质传感器124，126，128的氧检测元件132记录到氧浓度太低。这样的低氧浓度可能降低亚硫酸盐氧化的速率，潜在地引起在流出物海水ES中亚硫酸盐的浓度可能超过规定限度的风险，和/或流出物海水ES中的pH可能变得太低。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a以允许将更多的氧供应至流出物海水ES。由于这样的提高氧供应的影响，氧浓度恢复至其正常值。
作为根据主题方法的一个实例，水质传感器124，126，128的氧检测元件132记录到氧浓度太高。这样高的氧浓度表明将太多含氧气体供应至流出物海水ES，因此引起鼓风机82a提高的能耗量。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a使得将较少的氧供应至流出物海水ES。由于这样的降低氧供应的影响，氧浓度恢复至其正常值。
作为根据主题方法的一个实例，水质传感器124，126，128的pH检测元件134记录到pH值太低。对于中和的流出物海水NS，为了释放至海洋46，这样的低pH可能不可接收。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a使得将更多的空气、氧或其它氧来源OS供应至流出物海水ES。根据上述式2.3，供应的空气、氧或其它氧来源OS具有改进气化和随后从流出物海水ES去除二氧化碳CO2的作用。根据上述式2.1和2.2，气态CO2这样的去除改进中和氢离子的速度。由于空气、氧或其它氧来源OS这样的提高供应的影响，pH值恢复至其正常值。
作为根据主题方法的一个实例，水质传感器124，126，128的pH检测元件134记录到pH值在第二水质传感器126已经处于将中和的流出物海水NS释放至海洋46的合适水平。虽然pH值在规定限度内，但是存在将太多的空气供应至流出物海水ES的明显风险，引起鼓风机82a提高的能耗量。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制鼓风机82a使得将较少的空气、氧或其它氧来源OS供应至流出物海水ES。由于空气、氧或其它氧来源OS的这样的降低供应的影响，pH值恢复至更加期望的正常值。
因此，如通过以上实例说明的，基于来自水质传感器124，126，128的信息/信号，控制单元136控制流出物海水处理系统52用于其有效操作。
控制单元136也可用于沿着流出物海水处理系统52连续监测亚硫酸盐浓度和/或氧浓度和/或pH值，和用于调节分别经由鼓风机82a、控制阀74a和/或控制阀50a的氧供应、新鲜海水FS供应和/或流出物海水ES供应。采用这种方式，可考虑过程变动，例如像在锅炉12产生的烟道气FG中的二氧化硫的不同浓度、不同的锅炉载荷、由于例如不同温度导致的不同氧化条件、在烟道气FG中氧化催化灰尘颗粒的不同浓度等，并且调节用于流出物海水处理系统52，用于其有效操作。作为一个备选，还可仅在流出物海水处理系统52的启动期间利用控制单元136，以调节其操作。此外，所有这样的流出物海水处理系统52调节可手动进行，作为通过控制单元136自动控制的备选。
作为根据主题方法的又一个实例，水质传感器124，126，128的氧检测元件132记录到氧浓度太低。这样的低浓度氧可能降低亚硫酸盐氧化的速率，潜在地引起在流出物海水ES中亚硫酸盐的浓度可能超过规定限度的风险，和/或在流出物海水ES中的pH可能太低。当控制单元136接收来自水质传感器124，126，128的这样的信息时，其可控制经由管线150a从氧化增强物质来源150向流出物海水处理系统52加入氧化增强物质。氧化增强物质可为氧化增强催化剂，例如铁Fe、锰Mn、钴Co或铜Cu。此外，氧化增强物质还可为氧化酶。后者的一个实例为亚硫酸盐氧化酶类型的酶。亚硫酸盐氧化酶可根据2000年11月15日在Arch.Biochem. Biophys. 出版的CA Temple，TN Graf和KV Rajagopalan的文章“Optimization of expression of human sulfite oxidase and its molybdenum domain (人亚硫酸盐 氧化酶及其钼微区表达的优化)”；383(2):281-7的教导来制备。因此，视情况，氧化催化剂的量或使用和/或氧化酶的量或使用可通过控制单元136来控制，以达到期望的氧化速率。
总的来说，处理在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体除去二氧化硫中产生的流出物海水ES的主题方法包括：向池56供应新鲜海水FS，其下游流经过流出物海水处理系统52，从在池56的斜底72的上游并且相邻的池56的平底66向池56供应流出物海水ES，使流出物海水ES流到新鲜海水FS流中，以约30 kPa-约50 kPa (约4.35 psi-约7.25 psi)的压力从池56的斜底72喷雾氧化剂，以约90度的角度接触流出物海水流ES，经第一堰59，使新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂流入第一池92，并经第二堰94，使新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂流入第二池112，然后将其环境释放，例如至海洋46。如此，从流出物海水分布管线76将流出物海水ES供应至池56，所述流出物海水分布管线76水平布置在平底66之中、之处或与之相邻，与新鲜海水FS下游流垂直。用于主题方法的氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。在斜底72上方，在相对小的池56区域中，将新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂有效混合。在这样混合之后，经第一堰59和第二堰94，使新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂的瀑布流进入第一池92和第二池112中，使用脱羧和氧化提供pH恢复，以产生中和的流出物海水NS用于环境释放，例如释放至海洋。所述方法进一步在池56、第一池92和第二池112中的一个或多个中布置一个或多个水质传感器124、126、128，用于控制流出物海水ES处理。如此，控制单元136从在池56、第一池92和第二池112中的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器124、126、128接收信号，并且基于接收的信号，通过调节一个或多个流出物海水ES处理参数，控制流出物海水ES处理。
总的来说，用于处理在湿法洗涤器24中产生的流出物海水ES的流出物海水处理系统52，在所述湿法洗涤器24中使过程气体与海水接触以从所述过程气体去除二氧化硫，所述流出物海水处理系统52包含：池56，该池包含具有平底66的区域64，具有平底的区域64在具有斜底72的区域70上游且与之相邻；新鲜海水供应46，该新鲜海水供应在池56的上游头部57供应新鲜海水FS到具有平底66的区域64中，其下游流经过池56；流出物海水供应76，该流出物海水供应水平布置于在斜底72上游和相邻的平底66处，用于使流出物海水ES向上流入新鲜海水FS的下游流；氧化剂供应80，该氧化剂供应水平布置于斜底72处以约30 kPa-约50 kPa (约4.35 psi-约7.25 psi)的压力从曝气来源84喷雾氧化剂，以约90度的角度与流出物海水ES流接触；第一堰59，其在斜底72的下游，用于使新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂的瀑布流进入第一池92中；和第二堰94，其在第一池92的下游，用于使新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂的瀑布流进入第二池112中，然后将其环境释放，例如释放入海洋46。如此，流出物海水供应76为水平布置在平底66之中、之处或与之相邻的流出物海水分布管线76，与新鲜海水FS流垂直。主题系统52的氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。氧化剂供应80为一个或多个水平布置在斜底72之中、之处或与之相邻的曝气管线80，相对于新鲜海水FS流垂直地延伸。优选地，氧化剂供应80为曝气管线80的系统，其中每一个管线80对于其它管线80间隔平行布置，相对于新鲜海水FS流垂直地延伸，并且占据斜底72。使所述新鲜海水FS、流出物海水ES和氧化剂的瀑布流进入第一池92和第二池112，对其脱羧和氧化以提供pH恢复，以产生中和的流出物海水NS，用于环境释放，例如释放入海洋46。进一步根据主题系统52，在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置一个或多个水质传感器124、126、128，用于控制流出物海水ES处理。如此，控制单元136从在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器124、126、128接收信号，并且基于接收的信号，控制单元136控制一个或多个流出物海水ES处理参数，以有效产生中和的流出物海水NS，用于释放至环境，例如海洋46。
虽然已参考多个优选的实施方案描述了主题方法和系统，本领域技术人员应理解的是，可进行各种变化，并且在不偏离其范围的情况下，可用等价物替代其要素。此外，在不偏离实质范围的情况下，可进行许多修改以使具体的情况或材料适应其教导。因此，旨在主题方法和系统不限于作为预期的最佳方式所公开的具体实施方案，而是包括落入所附权利要求范围内的所有实施方案。此外，使用术语第一、第二等不表示任何顺序或重要性，而是用术语第一、第二等区分一个元件与另一个元件。

Claims (15)

1.一种处理流出物海水方法，所述流出物海水在通过使含有二氧化硫的过程气体与海水接触从过程气体除去二氧化硫中产生，所述方法包括：
向池56供应新鲜海水，其下游流经过流出物海水处理系统52；
从在池56的斜底72的上游并且相邻的池56的平底66向池56供应流出物海水，使流出物海水流进新鲜海水流中；
从池56的斜底72喷雾氧化剂，以约90度的角度接触流出物海水的流；
经第一堰59，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂流到第一池92中；和
经第二堰94，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂流到第二池112中，然后将其环境释放。
2.权利要求1的方法，其中从流出物海水分布管线76将所述流出物海水供应至池56，所述流出物海水分布管线76水平布置在平底66之中、之处或与之相邻，与新鲜海水流垂直。
3.权利要求1的方法，其中所述氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。
4.权利要求1的方法，其中在斜底72上方，将新鲜海水、流出物海水和氧化剂混合。
5.权利要求1的方法，其中经第一堰59和第二堰94，使新鲜海水、流出物海水和氧化剂流动到在第一池92和第二池112中，使用脱羧和氧化提供pH恢复，以产生中和的流出物海水，用于环境释放。
6.权利要求1的方法，其中在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置一个或多个水质传感器124、126、128，用于控制流出物海水处理。
7.权利要求1的方法，其中控制单元136从在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器124、126、128接收信号，并且基于接收的信号，控制流出物海水处理。
8.用于处理在湿法洗涤器中产生的流出物海水的流出物海水处理系统，在所述湿法洗涤器中使过程气体与海水接触以从所述过程气体去除二氧化硫，所述流出物海水处理系统52包含：
池56，其包含具有平底66的区域64，区域64在具有斜底72的区域70上游且与之相邻；
新鲜海水供应46，其在池56的上游头部57供应新鲜海水到具有平底66的区域64中，其下游流经过池56；
流出物海水供应76，布置于在斜底72上游和相邻的平底66处，用于使流出物海水向上流入新鲜海水的下游流；
氧化剂供应80，其布置于斜底72处以喷雾氧化剂，以约90度的角度与流出物海水流接触；
第一堰59，其在斜底72的下游，用于使新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第一池92中；和
第二堰94，其在第一池92的下游，用于使新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第二池112中，然后将其环境释放。
9.权利要求8的系统，其中所述流出物海水供应76为水平布置在平底66之中、之处或与之相邻的流出物海水分布管线，与新鲜海水流垂直。
10.权利要求8的系统，其中所述氧化剂为选自空气、氧和氧来源的一个或多个。
11.权利要求8的系统，其中所述氧化剂供应80为一个或多个水平布置在斜底72之中、之处或与之相邻的曝气管线，相对于新鲜海水流垂直地延伸。
12.权利要求8的系统，其中使所述新鲜海水、流出物海水和氧化剂的瀑布流进入第一池92和第二池112，对其脱羧和氧化以提供pH恢复，以产生中和的流出物海水，用于环境释放。
13.权利要求8的系统，其中在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置一个或多个水质传感器124、126、128，用于控制流出物海水处理。
14.权利要求8的系统，其中控制单元136从在池56、第一池92和第二池112的一个或多个中布置的一个或多个水质传感器124、126、128接收信号，并且基于接收的信号，控制单元136控制一个或多个流出物海水处理参数。
15.权利要求8的系统，其中所述氧化剂供应80为曝气管线的系统，其中每一个管线对于其它管线间隔平行布置，相对于新鲜海水流垂直地延伸，并且占据斜底72。
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