CN1134852A - 曝气法海水烟气脱硫工艺及其曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曝气法海水烟气脱硫工艺及其曝气装置，适用于对工业燃烧设备所排放的烟气进行脱硫，以便净化环境。它包括取海水和海水在洗涤塔中洗涤烟气，以及海水排出工艺流程：其洗涤了烟气的海水在排至海域前，设置降低海水酸性及其化学耗氧量(COD)的工艺流程；该工艺将吸收了SO₂的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混，然后对混合的海水鼓入空气即曝气；其空气与混合后的海水的比，空气以标准立方米/小时、海水以立方米/小时，计为(0.1～1.5)∶1，曝气时间为2-20分钟。曝气装置是包括曝气池，曝气通道和鼓风机；曝气池的曝气区有效体积为海水的总流量与曝气时间的乘积，曝气通道为管，其出气口位于曝气池中。本发明造价和运行费用低，烟气脱硫效率高，符合环保要求，且无新的污染。

Description

曝气法海水烟气脱硫工艺及其曝气装置

本发明涉及曝气法海水烟气脱硫工艺及其曝气装置，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的工艺，但全部是将洗涤后的酸性海水直接排入深海。该工艺的条件是：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，该工艺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工艺及装置。

本发明的曝气法海水烟气脱硫工艺的技术方案是：它包括取水和海水在洗涤塔中洗涤烟气，以及海水排出工艺流程，并且，经洗涤过的烟气的海水，其酸性和化学耗氧量COD值较高，该海水在排至海域等自然环境之前，设置恢复其水质，以达到环境质量要求的工艺流程，属于降低海水酸性及COD值以恢复海水水质的工艺流程；该工艺是将吸收了SO₂后的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混，然后对混合的海水鼓入空气，即曝气；向混合的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为(0.1～1.5)∶1；曝气时间为2—20分钟。

图1是本发明的曝气法海水烟气脱硫工艺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海水掺入口，9、曝气通道，10、混合海水出口，11、鼓风机。

该工艺方法流程和原理是：提取海水工艺是通过取水泵(1)或由流入燃烧设备冷却海水来实现的，该海水在有填料的、或空心的洗涤塔(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，由于溶入的SO₂后生成SO₃ ⁼或SO₃ ^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，采用本工艺方法，其中须将吸收了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：

结合实施例对本发明的曝气法海水烟气脱硫工艺方法作进一步说明如下：

降低海水酸性及COD值的工艺过程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，如通过密闭的管道在混合区(6′)中与未吸收SO₂海水掺混。本发明工艺方法的实施，是将总的用于脱除的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，(时间计算是从混合海水进入曝气池的曝气区到排出曝气池那一段的时间)。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)，按下式确定：

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，这样可以节约能源和设备投资。

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，造价和运行费用只及其三分之二甚至二分之一，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。

与本发明工艺方法相配合的专用曝气装置，它包括有曝气池(6)，海水混合区(6′)和曝气区(6″)，曝气通道(9)和鼓风机(11)。曝气池(6)分海水混合区和曝气区，其曝气区(6″)的有效容积为用于脱硫的、即混合海水的总流量与曝气时间的乘积：曝气通道(9)为管，有若干出气孔，其出口位于曝气区(6″)之中。曝气装置的一端的海水混合区(6′)，其下部有酸性海水进入口(7)，另一端的曝气区(6″)。其上部有降低了酸度的海水出口(11)，未吸收SO₂的海水的排出口(8)位于酸性海水的注入口(7)近旁。

为更进一步说明本发明的技术方案和效果，举例如下：

例一：入口烟气SO₂浓度，1200m9/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：为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

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％)

曝气区有效容积为：     7,333m³

排水pH＞6.5

排水COD增量＜5mg/l

Claims (5)

1、一种曝气法海水烟气脱硫工艺，它包括取海水和海水在洗涤塔中洗涤烟气，以及海水排出工艺流程；其特征在于，经洗涤过的烟气的海水在排至海域等自然环境之前，设置恢复其水质，以达到环境质量要求的工艺流程；该工艺将吸收了SO₂的酸性海水与未吸收SO₂的海水掺混，然后对该混合的海水鼓入空气即曝气；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为(0.1～1.5)∶1、曝气时间为2—20分钟。

2、根据权利要求1所述的脱硫工艺，其特征在于，降低海水酸性的工艺流程是在曝气装置中完成的，吸收了SO₂的酸性海水进入曝气装置中的同时，向装置中注入未吸收SO₂的海水，然后在曝气装置中对混合的海水鼓入空气。

3、根据权利要求1或2所述的脱硫工艺，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海水掺混。

4、一种曝气法海水烟气脱硫工艺所专用的曝气装置，其特征在于，它包括曝气池、曝气通道，和鼓风机；曝气池包括海水混合区和曝气区；曝气通道的出气口位于曝气区中。

5、根据权利要求4所述的曝气装置，其特征在于，曝气装置一端的海水混合区其下部有酸性海水进入口，未吸收SO₂海水的注入口位于酸性海水的进入口近旁，另一端的曝气区其上部有降低了酸度的海水出口。

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