CN204502775U - 一种新型海水脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型海水脱硫系统，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。本实用新型通过利用海水脱硫循环系统和辅机系统，尤其是通过增设净化塔，并将供应池、吸收塔、曝气池和净化塔组成循环系统，使得海水经曝气池后处理后，50％的海水进入净化塔进行软化，软化后的海水再进入供应池，从而一方面降低了海水的硬度，降低了管道及脱硫装置结垢、淤积、堵塞、腐蚀的概率，另一方面也提高了海水碱度，减少了供应池的海水供应量，提高了脱硫效率。

Description

一种新型海水脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型海水脱硫系统，属于烟气脱硫技术领域。

背景技术

海水烟气脱硫技术是利用海水的碱度脱除烟气中二氧化硫的一种方法，进行海水脱硫处理时，通常的做法是将烟气直接通入海水中，利用大量的海水进行吸收，以降低烟气中的硫含量(如申请号为201010291585.9的发明专利申请所公开的“一种烧结烟气海水脱硫工艺及脱硫系统”)。但是现有的海水脱硫技术仍然存在以下缺点：

1、进行脱硫处理时海水的用量较大、用途单一，同时脱硫速度慢、效率低；

2、传统工艺采用海水供应系统—二氧化硫吸收系统—海水恢复系统的单线式结构进行脱硫处理，但是该系统在海水的综合处理上较为简单，入口海水量较大，一方面造成的能耗大，另一方面海水是硬水，硬度值较大，从而导致系统管道结垢、淤积、堵塞现象较为严重，同时使用虹吸井海水与曝气池混合的大流量管道压力不容忽视；

3、脱硫装置中的喷淋装置，设置的喷孔直径小、个数多，导致喷淋水流速慢，且喷孔容易堵塞，加工困难；另外，传统的喷淋装置流体分布不均匀(即喷孔的流量不均匀)，同时流速也不够理想，从而导致脱硫效率低；

4、烟气经喷淋装置处理后通过出气口直接排出，但是排出的烟气粉尘浓度较高(达43.52mg/Nm³)，对环境的危害性较大；

5、脱硫塔的脱硫效率低下，且单一的对某种形式的脱硫塔改进并不能大幅度提高脱硫效率，从而限制了海水脱硫技术的发展；

6、现有的气-气换热器，其主要作用是提高脱硫后的排烟温度，获得较高抬升速度，改善烟气扩散条件，但是其并不能对污染物的排放浓度和排放量产生影响；另外，现有的海水脱硫系统安装GGH气-气换热器还带来了以下问题：脱硫后烟气在GGH气-气换热器中由45℃升高到80℃左右，即GGH气-气换热器一般在酸露点下运行(脱硫后烟气的酸露点在100～135℃之间)，因此在GGH气-气换热器的冷端会产生浓酸液对换热元件及壳体造成腐蚀，同时粘附大量飞灰进而堵塞换热元件通道；此外，GGH气-气换热器本身占地面积大，运行维护费用高且不方便，造价昂贵，是造成脱硫系统事故停机的主要设备；

7、进行海水脱硫处理时，海水存在阻力，导致引风机效率较低，消耗的总功率较大，能耗较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型海水脱硫系统，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是进行脱硫处理时海水的用量较大，同时脱硫速度慢、效率低，以及由于海水硬度值较大，造成管道堵塞、腐蚀较为严重的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种新型海水脱硫系统，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池、吸收塔、曝气池和净化塔，所述的供应池、吸收塔、曝气池和净化塔通过循环管道顺次连接。

优选的，所述的辅机系统包括：除尘装置、空气分离装置、氮压缩机、GLS海水换热器和虹吸井，所述的空气分离装置分别与氮压缩机、除尘装置和GLS海水换热器连接，GLS海水换热器分别与吸收塔和虹吸井连接，从而通过利用空气分离装置和氮压缩机，将大部分的氮气富集起来，一方面富集的氮气可以用于其他用途，实现了海水的综合利用；另一方面降低了烟气内压，实现了烟气流速的准确控制，提高了脱硫效率。

本实用新型中，所述的吸收塔包括：多个超声波发生装置，所述的多个超声波发生装置均匀的设置于吸收塔的内壁上，吸收塔中通过利用超声波发生装置取代填料层，并且超声波发生装置采用单频场或混频场，将导入海水中的大分子烟气打碎成小分子，从而使得气泡直径下降，气泡上升速度减缓，气含率增大，即超声波发生装置进一步提升了脱硫速率，增大了脱硫效率；此外利用本实用新型中的超声波发生装置，结合数字式智能型混凝土超声波检测仪，还可检测出吸收塔内的结构强度。

本实用新型中，超声波发生装置发出的超声波频率f与吸收塔塔高h存在如下关系：

f＝nc/h；

其中，f为超声波发生装置发出的超声波频率，n为正整数，c为超声波发生装置发出的超声波波速，h为吸收塔塔高，并且吸收塔塔高h与超声波的四分之一波长λ呈倍数关系(即h＝nλ)。

优选的，超声波发生装置的个数为4，同时，各个超声波发生装置的频率分别为f＝c/h、f＝2c/h、f＝3c/h和f＝5c/h，从而使得吸收塔内形成多频超声场，并且脱硫效率最大(超声波发生装置的能耗、共振与其脱硫效率达到最大平衡)。

前述的新型海水脱硫系统中，还包括：蒸馏塔，所述的蒸馏塔通过循环管道与曝气池连接，曝气池处理后的一部分海水流入净化塔进行软化处理，另一部分流入蒸馏塔，从而可以产生大量纯净水的同时，得到结晶物，实现了海水的综合利用。

优选的，还包括：SO₂检测仪、温度检测装置、电动调节阀、流量检测装置、反馈控制器、前馈控制器和可编程逻辑控制器，所述的供应池、吸收塔、曝气池、净化塔和蒸馏塔中均设有SO₂检测仪、温度检测装置，供应池、吸收塔、曝气池、净化塔和蒸馏塔的入口处的循环管道上均设有电动调节阀和流量检测装置，所述的流量检测装置设于供应池、吸收塔、曝气池、净化塔或蒸馏塔与电动调节阀之间，所述的反馈控制器分别与SO₂检测仪、温度检测装置和可编程逻辑控制器连接，所述的可编程逻辑控制器分别与前馈控制器和电动调节阀连接，从而在保证预期的SO₂脱除率的同时准确控制海水循环的运行。

本实用新型中，所述的GLS海水换热器包括：换热管、固定端管板、折流板、钩圈、浮头管板、浮头端盖和壳体，其中，换热管的一端固定于固定端管板上，另一端固定于浮头管板上，浮头管板设置于浮头端盖与钩圈之间，折流板与换热管垂直设置，并且折流板的一端固定于壳体上，另一端固定于换热管上，从而本实用新型利用虹吸井海水与烟气进行换热，实现了海水综合利用，并且使得烟气温度在最佳吸收温度范围内。

优选的，所述的GLS海水换热器与吸收塔之间还设有引风机和增压风机，引风机分别与GLS海水换热器和增压风机连接，增压风机与吸收塔连接；增压风机的两端还设有旁路烟道和旁路挡板，从而提高了引风机效率，节省了总功率，起到了节能效果，且目前，本领域技术人员并未意识到海水阻力的问题，属于本实用新型的创新点之一。

更优选的，所述的吸收塔还包括：喷淋水管道和喷淋装置，其中，喷淋水管道固定于吸收塔的内壁上；喷淋装置包括：布水器和布水管，布水器与喷淋水管道固定连接，布水管设于布水器上；所述的布水器包括：喷淋淋头和多层金属网格，所述的金属网格设于喷淋淋头与喷淋水管道之间；喷淋淋头的顶端设有多个喷孔；所述的布水器还包括吸水层，所述的吸水层设于金属网格与喷淋水管道之间，从而可以通过多层金属网格实现二次或多次布水，并控制喷淋装置实际孔径的大小，将水滴分散成粒径不同的细小水滴，在自下而上的气体的作用下附着在平板壁面，起到均匀布水的效果，避免了液滴集中成水流；同时网格间液滴与气流之间的热质交换增强了对流传热传质的均流效果。

进一步优选的，所述的金属网格的网格形状为波纹状，且布水管的截面积大于等于各喷孔截面积之和的3倍，从而可以增加布水面积，同时使得布水面积均匀度最大，进一步提高了脱硫效率。

上述系统中，所述的吸收塔还包括：出气口和筛网，所述的筛网设于出气口的下方并与吸收塔的内壁固定连接，从而可以降低烟气粉尘浓度，降低排放烟气对环境的危害性。

优选的，所述的筛网为酚醛树脂类纳米级筛网，筛网的孔径为10～100nm，从而可以使粉尘在筛网的一端沉积下来并且能有效防止排气口气体压力过大而降低管道寿命的问题，同时该筛网抗酸性腐蚀、耐高温，可过滤掉烟气中绝大部分的粉尘，使得收尘效率大于99％。

前述系统中，所述的除尘装置采用袋式除尘器或电-袋式复合除尘器，从而可以降低二级布袋除尘单元除尘负荷，进而可以选择更高的过滤速度，使清灰间隔时间延长，降低运行费用；另一方面由于布袋除尘器对细微尘粒脱除效率高，从而可以大大提高对粒径在10μm以下尘粒的捕集效率。

与现有技术相比，本实用新型通过利用海水脱硫循环系统和辅机系统，尤其是通过增设净化塔，并将供应池、吸收塔、曝气池和净化塔组成循环系统，使得海水经曝气池后处理后，50％的海水进入净化塔进行软化，软化后的海水再进入供应池，从而一方面降低了海水的硬度，降低了管道及脱硫装置结垢、淤积、堵塞、腐蚀的概率，另一方面也提高了海水碱度，减少了供应池的海水供应量，提高了脱硫效率；另外通过增设蒸馏塔，使曝气池中另一部分的海水进入蒸馏装置，从而产生大量纯净水，同时得到结晶物，实现了海水的综合利用。据大量数据统计表明：本实用新型中通过采用循环系统，从而减少了供应池49.44％入口海水量，整个系统海水的硬度值下降了34.68％～65.32％(其中，供应池与吸收塔的硬度值降低为50.00％，吸收塔降低为34.68％，曝气池降低为65.32％)，同时本实用新型不必再采用将虹吸井海水与曝气池海水混合排出的方式，而是将曝气池剩余海水经蒸馏塔转化为纯净水排出，避免了大流量管道的运行压力，也减小了管道腐蚀、堵塞、淤积的现象。此外，本实用新型吸收塔中通过利用超声波发生装置取代填料层，并且超声波发生装置采用单频场或混频场，将导入海水中的大分子烟气打碎成小分子，从而使得气泡直径下降，气泡上升速度减缓，气含率增大，从而可以进一步提升脱硫速率，增大了脱硫效率；而且利用本实用新型中的超声波发生装置，结合数字式智能型混凝土超声波检测仪，还可检测出吸收塔内的结构强度，便于维修、管理。此外，本实用新型中通过通多层金属网格实现了二次或多次布水，能够精确的控制喷淋装置实际孔径的大小，将水滴分散成粒径不同的细小水滴，在自下而上的气体的作用下附着在平板壁面，起到均匀布水的效果，避免了液滴集中成水流；同时网格间液滴与气流之间的热质交换增强了对流传热传质的均流效果。此外，本实用新型中所述的金属网格的网格形状为波纹状，且布水管的截面积大于等于各喷孔截面积之和的3倍，从而可以增加布水面积，同时使得布水面积均匀度最大且流速也较高，从而进一步提高了脱硫效率。此外，本实用新型通过设置筛网，所述的筛网为酚醛树脂类纳米级筛网，筛网的孔径为10～100nm，从而可以使粉尘在筛网的一端沉积下来并且能有效防止排气口气体压力过大而降低管道寿命的问题，同时该筛网抗酸性腐蚀、耐高温，可过滤掉烟气中绝大部分的粉尘，使得收尘效率大于99％，降低了对环境的危害性。据大量数据统计表明，采用本实用新型的吸收塔后，脱硫效率可进一步提高8％。最后，本实用新型通过在所述的供应池、吸收塔、曝气池、净化塔和蒸馏塔中均设有设置SO₂检测仪和温度检测装置，供应池、吸收塔、曝气池、净化塔和蒸馏塔的入口处的循环管道上均设置电动调节阀和流量检测装置，所述的流量检测装置设于供应池、吸收塔、曝气池、净化塔或蒸馏塔与电动调节阀之间，所述的反馈控制器分别与SO₂检测仪、温度检测装置和可编程逻辑控制器连接，所述的可编程逻辑控制器分别与前馈控制器和电动调节阀连接，从而可以通过联动关系控制海水循环的准确运行。本实用新型通过改进吸收塔，提升了脱硫效率，增大了脱硫速率，并延长了塔体寿命，减缓了管道腐蚀。此外，本实用新型通过利用空气分离装置和氮压缩机，将大部分的氮气富集起来，一方面富集的氮气可以用于其他用途，实现了海水的综合利用；另一方面降低了烟气内压，实现了烟气流速的准确控制，随后再利用本实用新型的GLS海水换热器，将烟气与进入换热装置内的循环海水进行热交换，将烟气温度控制在最佳吸收温度，从而提高了脱硫效率，缩短了脱硫时间，同时节省了运行电耗；据统计，采用本实用新型的辅机系统后，脱硫效率提高了5％；另外，本实用新型换热后的烟气通过增压风机和引风机进行优化，增加一组旁路挡板，从而避免了增压风机单独克服脱硫系统的阻力，进一步提高了脱硫效率，降低了系统总功耗，缩短了脱硫时间。最后，本实用新型通过采用GLS海水换热器(气液换热器)将烟气与海水进行换热，不仅相对于GGH换热器的换热效率更高，而且换热产生的物质直接进入液体流动(不存在酸露点的概念)，从根本上避免了浓酸液对换热元件及壳体造成的腐蚀以及粘附大量飞灰堵塞换热元件通道的现象；同时本实用新型通过在GLS海水换热器设置自由移动的浮头，从而方便气液换热器(GGH换热器)的维护，节约了造价成本。

发明人经过大量的研究试验发现，通过以鼓泡塔的原理对吸收塔进行设计，以填料塔的样式对吸收塔结构进行改进，尤其是在吸收塔的内壁上设置超声波发生装置将大分子烟气打碎成小分子，通过设置喷淋水管道和喷淋装置对烟气进行二次吸收，综合考虑了多种因素对于脱硫效率的影响，经ASPEN PLUS计算后出，采用本实用新型的脱硫装置可将脱硫效率提高至97.1％。另外，本实用新型采用DTM(Design Transducers Method)进行计算，从多频超声场声强分布、气泡半径、气泡上升速度、气含率等四个方面对脱硫吸收过程进行了分析，得出：吸收塔在超声场的作用下可大幅度提高脱硫效率；此外，通过在吸收塔中设置喷淋装置，从而从二次布水网格的角度来看，强化了二次空气和水传热传质的效果，同时通过在吸收塔的出口处设置筛网，对烟气中的悬浮颗进行过滤，从而使得烟气中的悬浮颗粒浓度趋近于0。此外，发明人经过大量的研究试验发现：在脱硫过程中，若将所有的海水进行软化，则由于软化过程中会提高钠、钾等离子的含量，钠、钾等离子的含量上升将导致脱硫效率的下降；若脱硫过程中不对海水进行软化，则会导致酸碱物质大量增加，从而会严重腐蚀脱硫装置，同时导致脱硫效率急剧下降；而只有利用净化塔循环的对50％的海水(曝气池处理后的50％的海水)进行软化处理，处理后再排入海水供应池与原海水混合，从而减少了50％的海水用量，大大降低了系统内的海水硬度值，减小了管道腐蚀、堵塞、淤积的现象；同时曝气池处理后的另一部分海水通过蒸馏塔转化为蒸馏水/蒸馏气用于二次利用，实现了海水的综合利用。

具体的说，为了验证上述效果，发明人进行了以下试验研究：

一、海水用量和海水硬度研究

由于原海水脱硫系统内采用原海水进行脱硫，海水为硬质水，结垢、淤积、堵塞、现象严重；同时海水脱硫工艺适用100MW以上机组，即海水流量为4500m³，烟气流量为1000000m³以上，综合考虑以上两种因素，即适用于海水脱硫工艺的模型为大流量模型，本实用新型采用国际通用的ASPEN PLUS进行计算。由于吸收过程复杂，现在没有完整的理论能解释吸收过程中的所有变化，因此本实用新型采取控制单一变量来计算脱硫效率，具体过程和结果如下：

1.对于烟气变量的修正

烟气流量为变量，其他量恒定，随着烟气流量下降，脱硫效率上升；

烟气中SO₂浓度为变量，其他量恒定，随着SO₂浓度下降，脱硫效率上升，但下降趋势不明显。

烟气温度变化，其他量恒定，随着烟气温度下降，脱硫效率上升。

2.对于气泡变量的修正

气泡半径为变量，其他量恒定，随着气泡半径的下降，脱硫效率上升(见上述内容)。

3.对于海水变量的修正

Ca²⁺浓度为变量，其他量恒定，随着Ca²⁺浓度的下降，脱硫效率下降，但下降趋势不明显；

Mg²⁺浓度为变量，其他量恒定，随着Mg²⁺浓度的下降，脱硫效率下降，但下降趋势不明显；

CO₃ ^2-浓度为变量，其他量恒定，随着CO₃ ^2-浓度的下降，脱硫效率上升；

HCO₃ ^-浓度为变量，其他量恒定，随着HCO₃ ^-浓度的下降，脱硫效率上升；

海水流量为变量，其他量恒定，随着海水流量下降，脱硫效率下降；

液气比为变量，其他量恒定，随着液气比下降，脱硫效率下降。

发明人进行大量试验研究后发现：

1.由于硬度值(Ca²⁺、Mg²⁺含量)对脱硫效率影响不大，因此可以通过将海水软化的方式进行对海水的二次利用；

2.CO₃ ^2-/HCO₃ ^-离子电对浓度对脱硫效率影响高，且CO₃ ^2-/HCO₃ ^-离子电对浓度越高，脱硫效率越大，因此可以通过将海水浓缩的方式进行对海水的二次利用；

3.海水流量的降低会降低脱硫效率，因此海水的二次利用上需要由原海水/纯净水作为补充；

4.海水中含有其他离子，如Na⁺，K⁺离子浓度大幅上升将会降低脱硫效率，因此对海水浓缩/软化应注意其他离子的浓度。

因此，本实用新型中通过设置净化装置，尤其是软化装置(即净化塔)，构成循环装置，使曝气后的海水软化，降低海水硬度值，防止系统结垢、堵塞、淤积，提升CO₃ ^2-/HCO₃ ^-离子电对浓度以提高脱硫效率，同时混合原海水防止Na⁺、K⁺等离子浓度过高。由于原海水、软化海水内离子浓度固定，因此可通过计算以上影响因子，以CO₃ ^2-/HCO₃ ^-离子电对浓度、Na⁺(K⁺)为自变量，脱硫效率为因变量，计算最合适配比，计算结果表明，将50％原海水和50％软化处理后的海水混合时效果最佳(海水用量最少，同时海水硬度值最小)。

曝气池剩余50％通过蒸馏塔转化为蒸馏水/蒸馏气。

二、脱硫效率和脱硫速率的研究

现阶段对于传统的海水脱硫工艺改进，若提高脱硫效率，则会降低脱硫速率；若提高脱硫速率，则会降低脱硫效率。本发明人经过大量的试验研究，以气体填充水间隙的方法对van der Waals方程、水合溶解定律、Herry定律进行计算，求解van der Waals方程得出：当气体半径与水分子间隙半径相近时，吸收效率最高；同时验证水合溶解定律得出：当气泡半径很小时，吸收效率可达到正无穷；上述二者求和符合Herry定律，即可提高脱硫效率；而上述过程可用Arrhenius方程式表示，填隙吸收可提高脱硫速率，故缩小气泡半径可以同时提高脱硫效率与脱硫速率。本实用新型中，发明人以鼓泡塔为基体进行改进，在塔壁安装超声波发生装置进行超声震荡，将烟气气泡打碎为小气泡，从而即可有效提高脱硫效率，同时提升脱硫速率。

为了模拟这一过程，发明人采用DTM(Design Transducers Method)对超声波进行理论分析和设计，进行超声模态和谐振分析。气泡特征参数是衡量气泡行为的重要指标，直接决定鼓泡塔中气含率的径向分布以及气液相互作用行为，同时气泡特征参数主要包括气泡大小、上升速度、气含率等，本实用新型主要对气泡大小、上升速度、气含率在塔内的分布规律进行了试验研究。

首先对DTM进行参数设计，超声波的波长λ为塔高h的四分之一的整数倍，即超声波波长λ＝0.25nh，取n＝2,3,5时的λ最小值，即λ为20、50、100kHz，由于c＝λf，即波长越大，声强越大，多频超声场的声强大于单频超声场的声强。(其中，c为速率，λ为波长，f为频率)

气泡产生并被连续不断的刺破后，会得到连续矩形方波，其中气泡直径D与气泡速度V、气泡持续时间W_t有关，而气泡速度V与轴向位置L、频率f有关，气泡持续时间W_t正比于频率f，相关系数为α，即满足D＝V/W_t＝αL/f²，常数α可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。故随着组合的超声频率之和增大，直径D减小，在20-50-100kHz多频场下，气泡直径随表观气速的变化最小，此混声频率所形成的驻波场能将气泡相对固定在某一波节而不易聚集，适宜吸收，此时气泡半径约为10^-6m。

气泡上升速度V_ave与气泡速度V、气泡数N_b有关，气泡速度V与轴向位置L、频率f有关，气泡数N_b反比于频率f，比例系数为，即满足V_ave＝V/N_b＝L/N_bdt＝βLf²，常数β可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。随着组合的超声频率之和越大，气泡直径越小，气泡速度也越小。这说明：超声能有效的减小气泡的上升速度，在组合频率20-50-100kHz下，气泡滞留时间由7s延长至11s，减小最大幅度约为57％，延长了气泡与液相的接触时间，有效的提高了吸收效率。

气含率ε_g为气相占气液混合物体积的百分率；气含率ε_g与气泡持续时间W_t和气泡延迟时间dt有关，即正比于频率f的二次方，比例系数为γ，即：ε_g＝W_t/dt＝γLf²，常数γ可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。随着组合频率的增加，气含率增大，由于超声波的干涉叠加，声强分布均匀且声场强度高，有利于气泡湍动，延长气泡停留时间，气含率提高，有利于提高吸收效率；且据大量数据统计表明：当超声波发生装置的个数为4，同时，各个超声波发生装置的频率分别为f＝c/h、f＝2c/h、f＝3c/h和f＝5c/h，从而使得吸收塔内形成多频超声场，并且脱硫效率最大(超声波发生装置的能耗、共振与其脱硫效率达到最大平衡)。

以上参数α、β、γ为气泡特征参数，通过超声波塔内径向点分布函数确定，波函数为三种矩形波的叠加。

附图说明

图1是循环系统的结构连接示意图；

图2是辅机系统的结构连接示意图；

图3是吸收塔的结构示意图；

图4是吸收塔中超声波发生装置的放置方式示意图；

图5是GLS海水换热器的结构示意图；

图6是增压风机优化后的系统运行示意图；

图7是SO₂检测仪、温度检测装置和流量检测装置的联动控制系统示意图；

图8是整个脱硫控制系统的逻辑结构设计示意图；

图9为布水器的结构示意图；

图10为布水器与布水管的连接结构示意图；

图11是循环系统与辅机系统结合的整个脱硫系统的示意图。

附图标记

1-供应池，2-吸收塔，3-曝气池，4-净化塔，5-循环管道，6-除尘装置，7-空气分离装置，8-氮压缩机，9-GLS海水换热器，10-虹吸井，11-超声波发生装置，12-蒸馏塔，13-换热管，14-固定端管板，15-折流板，16-钩圈，17-浮头管板，18-浮头端盖，19-引风机，20-增压风机，21-旁路烟道，22-旁路挡板，23-壳体，24-SO₂检测仪，25-温度检测装置，26-电动调节阀，27-流量检测装置，28-反馈控制器，29-前馈控制器，30-可编程逻辑控制器，31-喷淋水管道，32-喷淋装置，33-布水器，34-布水管，35-喷淋淋头，36-金属网格，37-喷孔，38-吸水层，39-出气口，40-筛网，41-A阀门，42-进气管道，43-进水管道，44-B阀门，45-出水口，46-循环水进口，47-隔板，48-气体入口，49-A增压风机，50-B增压风机，51-A引风机，52-B引风机。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1：一种新型海水脱硫系统，如图1～图11所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的辅机系统包括：除尘装置6、空气分离装置7、氮压缩机8、GLS海水换热器9和虹吸井10，所述的空气分离装置7分别与氮压缩机8、除尘装置6和GLS海水换热器9连接，GLS海水换热器9分别与吸收塔2和虹吸井10连接。所述的吸收塔2包括：4个超声波发生装置11，所述的4个超声波发生装置11均匀的设置于吸收塔2的内壁上。

上述系统中，超声波发生装置11发出的超声波频率f与吸收塔2的塔高h存在如下关系：

f＝nc/h；

其中，f为超声波发生装置11发出的超声波频率，n为正整数，c为超声波发生装置11发出的超声波波速，h为吸收塔塔高，并且吸收塔2塔高h与超声波的四分之一波长λ呈倍数关系(即h＝nλ)。

上述的4个超声波发生装置11的频率分别为f＝c/h、f＝2c/h、f＝3c/h和f＝5c/h。

上述系统中，所述的吸收塔2内壁上涂覆有(固化型)聚氨酯弹性涂料和/或镍锌铁氧体涂料；所述的循环管道5由以玻璃纤维及其制品为增强材料、合成树脂为基体材料的复合材料制备而成。

还包括：蒸馏塔12，所述的蒸馏塔12通过循环管道5与曝气池3连接。还包括：SO₂检测仪24、温度检测装置25、电动调节阀26、流量检测装置27、反馈控制器28、前馈控制器29和可编程逻辑控制器30，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12中均设有SO₂检测仪24、温度检测装置25，供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12的入口处的循环管道5上均设有电动调节阀26和流量检测装置27，所述的流量检测装置27设于供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4或蒸馏塔12与电动调节阀26之间，所述的反馈控制器28分别与SO₂检测仪24、温度检测装置25和可编程逻辑控制器30连接，所述的可编程逻辑控制器30分别与前馈控制器29和电动调节阀26连接。所述的GLS海水换热器9包括：换热管13、固定端管板14、折流板15、钩圈16、浮头管板17、浮头端盖18和壳体23，其中，换热管13的一端固定于固定端管板14上，另一端固定于浮头管板17上，浮头管板17设置于浮头端盖18与钩圈16之间，折流板15与换热管13垂直设置，并且折流板15的一端固定于壳体23上，另一端固定于换热管13上。所述的GLS海水换热器9与吸收塔2之间还设有引风机19和增压风机20，引风机19分别与GLS海水换热器9和增压风机20连接，增压风机20与吸收塔2连接；增压风机20的两端还设有旁路烟道21和旁路挡板22。所述的吸收塔2还包括：喷淋水管道31和喷淋装置32，所述的喷淋水管道31固定于吸收塔2的内壁上；喷淋装置32包括：布水器33和布水管34，布水器33与喷淋水管道31固定连接，布水管34设于布水器33上；所述的布水器33包括：喷淋淋头35和多层金属网格36，所述的金属网格36设于喷淋淋头35与喷淋水管道31之间；喷淋淋头35的顶端设有多个喷孔37；所述的布水器33还包括吸水层38，所述的吸水层38设于金属网格36与喷淋水管道31之间。所述的金属网格36的网格形状为波纹状，且布水管34的截面积大于等于各喷孔37截面积之和的3倍。所述的吸收塔2还包括：出气口39和筛网40，所述的筛网40设于出气口39的下方并与吸收塔2的内壁固定连接。所述的筛网40为酚醛树脂类纳米级筛网，筛网40的孔径为10～100nm。所述的除尘装置6采用袋式除尘器或电-袋式复合除尘器。

实施例2：一种新型海水脱硫系统，如图1、图3、图9、图10所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的吸收塔2还包括：喷淋水管道31和喷淋装置32，所述的喷淋水管道31固定于吸收塔2的内壁上；喷淋装置32包括：布水器33和布水管34，布水器33与喷淋水管道31固定连接，布水管34设于布水器33上；所述的布水器33包括：喷淋淋头35和多层金属网格36，所述的金属网格36设于喷淋淋头35与喷淋水管道31之间；喷淋淋头35的顶端设有多个喷孔37；所述的布水器33还包括吸水层38，所述的吸水层38设于金属网格36与喷淋水管道31之间。所述的吸收塔2还包括：出气口39和筛网40，所述的筛网40设于出气口39的下方并与吸收塔2的内壁固定连接。

实施例3：一种新型海水脱硫系统，如图1、图2、图5所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的辅机系统包括：除尘装置6、空气分离装置7、氮压缩机8、GLS海水换热器9和虹吸井10，所述的空气分离装置7分别与氮压缩机8、除尘装置6和GLS海水换热器9连接，GLS海水换热器9分别与吸收塔2和虹吸井10连接。所述的GLS海水换热器9包括：换热管13、固定端管板14、折流板15、钩圈16、浮头管板17、浮头端盖18和壳体23，其中，换热管13的一端固定于固定端管板14上，另一端固定于浮头管板17上，浮头管板17设置于浮头端盖18与钩圈16之间，折流板15与换热管13垂直设置，并且折流板15的一端固定于壳体23上，另一端固定于换热管13上。

实施例4：一种新型海水脱硫系统，如图1、图7所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。还包括：蒸馏塔12，所述的蒸馏塔12通过循环管道5与曝气池3连接。还包括：SO₂检测仪24、温度检测装置25、电动调节阀26、流量检测装置27、反馈控制器28、前馈控制器29和可编程逻辑控制器30，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12中均设有SO₂检测仪24、温度检测装置25，供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12的入口处的循环管道5上均设有电动调节阀26和流量检测装置27，所述的流量检测装置27设于供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4或蒸馏塔12与电动调节阀26之间，所述的反馈控制器28分别与SO₂检测仪24、温度检测装置25和可编程逻辑控制器30连接，所述的可编程逻辑控制器30分别与前馈控制器29和电动调节阀26连接。

实施例5：一种新型海水脱硫系统，如图1、图3、图4所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的吸收塔2包括：多个超声波发生装置11，所述的多个超声波发生装置11均匀的设置于吸收塔2的内壁上。

实施例6：一种新型海水脱硫系统，如图1、图2所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的辅机系统包括：除尘装置6、空气分离装置7、氮压缩机8、GLS海水换热器9和虹吸井10，所述的空气分离装置7分别与氮压缩机8、除尘装置6和GLS海水换热器9连接，GLS海水换热器9分别与吸收塔2和虹吸井10连接。

实施例7：一种新型海水脱硫系统，如图1所示，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4，所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。

本实用新型的一种实施例的工作原理：

如图1、图7所示，温度检测装置25、SO₂检测仪24、流量检测装置27三者联动，自动控制系统控制循环管道5与A阀门41，使得海水流入供应池1，海水经循环管道5与A阀门41再流入吸收塔2进行脱硫处理，处理后的海水由吸收塔2底部流出经循环管道5与A阀门41再进入曝气池3，50％的海水经循环管道5与A阀门41流入净化塔4，另外50％的海水经循环管道5与A阀门41流入蒸馏塔12进行蒸馏处理，得纯净水和结晶物。

如图3所示，吸收塔2外部设有进气管道42和进水管道43，气体通过进气管道42进入吸收塔2中，吸收塔2内壁上均匀分布有超声波发生装置11(如图3所示)，吸收塔2周边通过喷淋水管道31与喷淋装置32相接，同时出气口39处设计有筛网40。吸收塔2通过循环系统经B阀门44控制与海水供应池1相连，吸收塔2通过B阀门44控制出水口45与进水管道43。

如图8所示，在本实用新型的脱硫系统方案中，应用的控制系统为分布式控制系统(DCS)，整个脱硫控制系统在逻辑上按双层结构设计：现场控制级、过程监控与管理级，中间采用通讯系统连接；其中，现场控制级(如图7所示)采用各类仪表采集现场压力、温度、流量等现场生产数据，通过PLC和执行机构(电动调节阀等)控制生产过程。过程监控与管理级包括工程师站和操作员站，工程师站用来完成系统组态、修改及下装，包括：数据库、图形、控制算法及过程I/O模块配置组态；操作员站用来进行生产现场监视与管理，工艺流程图显示，日志、报警记录和管理，报表打印等功能。过程控制级与监控级之间采用Profibus-DP现场总线与I/O模块及设备连接，系统网络采用100Mbps冗余工业以太网，应用HSIE通讯协议，用于现场控制站和系统服务器的连接，完成数据下达。图7中，具体的说，本实用新型在供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12中均设有SO₂检测仪24和温度检测装置25，供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12的入口处的循环管道5上均设有电动调节阀26和流量检测装置27，所述的流量检测装置27设于供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4或蒸馏塔12与电动调节阀26之间，所述的反馈控制器28分别与SO₂检测仪24、温度检测装置25和可编程逻辑控制器30连接，所述的可编程逻辑控制器30分别与前馈控制器29和电动调节阀26连接。以吸收塔2为例，吸收塔2内的烟气含硫量主要由送入吸收塔2的海水流量来进行调节与控制的，其控制目的是保证预期的SO₂脱除率。在脱硫装置运行中，烟气量以及烟气中SO₂浓度及海水供给量是引起海水中含硫量变化或波动的主要因素，而这些参数也就是监测参数。如图7所示为吸收塔2内海水流量的复合控制系统，SO₂检测仪24和温度检测装置25检测吸收塔2中的SO₂浓度和温度，发送至反馈控制器28，反馈控制器28将设定的SO₂浓度及温度与海水中SO₂浓度及温度进行比较，得到两者差值信号并发送至可编程逻辑控制器30，前馈控制器29用来克服烟气量及烟气SO₂浓度和海水温度变化引起的海水流量的变化，并发送调节信号至可编程逻辑控制器30，可编程逻辑控制器30根据反馈控制器28和前馈控制器29的信号产生一个调节信号，从而控制供应池1的供给阀门(即电动调节阀26)开度，同时流量检测装置27实时监测流入吸收塔2的海水流量，最终使吸收塔内的含硫量保持在预先设定的值。

如图9、图10所示，本实用新型中的喷淋装置32包括：布水器33和布水管34，布水器33与喷淋水管道31固定连接，布水管34设于布水器33上；所述的布水器33包括：喷淋淋头35和多层金属网格36，所述的金属网格36设于喷淋淋头35与喷淋水管道31之间；喷淋淋头35的顶端设有多个喷孔37；所述的布水器33还包括吸水层38，所述的吸水层38设于金属网格36与喷淋水管道31之间，为了布水均匀，需要选择合理的喷淋孔径，本实用新型通过在布水器33上采用多层金属网格36实现二次或多次布水效果，通过金属网格36控制实际孔径的大小。因考虑网格间存在重叠现象，金属网格36的目数做偏大选择，二次布水网格是由两部分组成((网格类似金属机构AB型排列重叠使用)。其中，金属网格36的作用是：将水滴分散成粒径不同的细小水滴，在自下而上的气体作用下附着在平板壁面，起到均匀布水的作用(避免液滴集中成水流)，使得网格间液滴与气流之间的热质交换增强对流传热传质的效果、均流作用。此外，为了控制流速，本实用新型将布水器33上金属网格36的形状，制成波纹状，一方面可以增加布水面积，控制布水管34截面积为各喷孔37截面积之和的3倍，从而可以保证正常流量均匀；另一方面制成波纹状增加布水面积的同时，孔径的数目增加，孔的数量增加，布水密度增加，流速增加进而脱硫效率增加。喷淋装置32对烟气进行处理，除去烟气中的二氧化硫后，接着，烟气再经筛网40，降低烟气中的粉尘浓度，最后，烟气经出气口39排出。

如图2所示，烟气进入吸收塔2之前，先进入空气分离装置7进行分离出大部分氮气来降低管道压力，并通过新型的GLS海水换热器9进行换热来进一步提高脱硫效率，具体的说，烟气从除尘装置6出来后进入空气分离装置7，氮压缩机8通过非渗透气出口吸出大部分氮气；剩余的烟气流入新型GLS海水换热器9中与虹吸井10内海水进行换热，其中虹吸井10可减少循环水泵出力、降低用电量，保证循环水的虹吸不被破坏，同时提供换热用水；换热后的烟气则流入吸收塔2中。

如图3所示，气体通入进气管道42进入吸收塔2中，吸收塔2内壁上均匀分布有超声波发生装置11(如图3所示)，吸收塔2周边通过喷淋水管道31与喷淋装置32相接，同时出气口39处设计有筛网40。吸收塔2通过循环系统经B阀门44控制与海水供应池32相连，吸收塔2通过B阀门44控制出水口45与进水管道43。

如图5所示，进行换热时，海水由循环水进口46进入壳体23后，经隔板47进入U型换热管13，与从气体入口48流入的烟气进行换热之后，换热管13的一端固定在固定端管板14上，另一端固定在浮头管板17上，浮头管板17夹持在用螺柱连接的浮头端盖18与钩圈16之间，形成可在壳体23内自由移动的浮头。浮头部分是由浮头管板17、钩圈16与浮头端盖18组成的可拆联接，可以抽出管束，对管内管外进行清洗，便于检修。烟气在壳程中流动时经过折流板15，增加流速，并使管程流体垂直冲刷管束，改善传热，增大壳程流体的传热系数。

如图6所示，本实用新型在A增压风机49、B增压风机50的两端设置一组旁路烟道21和旁路挡板22，其运行方式变为在机组负荷比较低时，A增压风机49、B增压风机50停运，烟气通过新增的旁路烟道21由A引风机51、B引风机52克服阻力运行到吸收塔2反应；在高负荷时，则仍投入A增压风机49、B增压风机50。改造后可提高引风机效率，降低风机总功率，使用电率得到有效降低。具体的说，在现有的脱硫系统中，引风机19的选型一般均未考虑脱硫系统的阻力，本实用新型在脱硫系统中增设增压风机20以排放烟气。增压风机20与引风机19两者独立选型设计，增压风机20的压头主要用来克服脱硫系统的阻力，包括脱硫烟道阻力、吸收塔2的阻力及烟囱内的烟气阻力等；引风机19主要克服锅炉尾部、除尘装置6及GLS海水换热器9的烟气阻力。实用新型中的脱硫系统为实现节能减排，还在增压风机20两侧增设一组旁路烟道21和旁路挡板22，其运行方式变为：引风机19从GLS海水换热器9引入烟气后，在机组负荷较低时，增压风机20停运，烟气通过新增设的旁路烟道21进入吸收塔2反应，在高负荷时，仍然使用增压风机20。旁路烟道21的旁路挡板22主要起控制烟道的开启与闭合的作用，而原烟气烟道上的挡板则是在脱硫装置故障时开启，使烟气从原烟气烟道排出，减少由于故障导致机组事故停机的概率。

Claims (9)

1.一种新型海水脱硫系统，其特征在于，包括海水脱硫循环系统和辅机系统，其中，所述的海水脱硫循环系统包括：供应池(1)、吸收塔(2)、曝气池(3)和净化塔(4)，所述的供应池(1)、吸收塔(2)、曝气池(3)和净化塔(4)通过循环管道(5)顺次连接。

2.根据权利要求1所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的辅机系统包括：除尘装置(6)、空气分离装置(7)、氮压缩机(8)、GLS海水换热器(9)和虹吸井(10)，所述的空气分离装置(7)分别与氮压缩机(8)、除尘装置(6)和GLS海水换热器(9)连接，GLS海水换热器(9)分别与吸收塔(2)和虹吸井(10)连接。

3.根据权利要求1或2所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的吸收塔(2)包括：多个超声波发生装置(11)，所述的多个超声波发生装置(11)均匀的设置于吸收塔(2)的内壁上。

4.根据权利要求1所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，还包括：蒸馏塔(12)，所述的蒸馏塔(12)通过循环管道(5)与曝气池(3)连接。

5.根据权利要求4所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，还包括：SO₂检测仪(24)、温度检测装置(25)、电动调节阀(26)、流量检测装置(27)、反馈控制器(28)、前馈控制器(29)和可编程逻辑控制器(30)，所述的供应池(1)、吸收塔(2)、曝气池(3)、净化塔(4)和蒸馏塔(12)中均设有SO₂检测仪(24)、温度检测装置(25)，供应池(1)、吸收塔(2)、曝气池(3)、净化塔(4)和蒸馏塔(12)的入口处的循环管道(5)上均设有电动调节阀(26)和流量检测装置(27)，所述的流量检测装置(27)设于供应池(1)、吸收塔(2)、曝气池(3)、净化塔(4)或蒸馏塔(12)与电动调节阀(26)之间，所述的反馈控制器(28)分别与SO₂检测仪(24)、温度检测装置(25)和可编程逻辑控制器(30)连接，所述的可编程逻辑控制器(30)分别与前馈控制器(29)和电动调节阀(26)连接。

6.根据权利要求2所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的GLS海水换热器(9)包括：换热管(13)、固定端管板(14)、折流板(15)、钩圈(16)、浮头管板(17)、浮头端盖(18)和壳体(23)，其中，换热管(13)的一端固定于固定端管板(14)上，另一端固定于浮头管板(17)上，浮头管板(17)设置于浮头端盖(18)与钩圈(16)之间，折流板(15)与换热管(13)垂直设置，并且折流板(15)的一端固定于壳体(23)上，另一端固定于换热管(13)上。

7.根据权利要求6所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的GLS海水换热器(9)与吸收塔(2)之间还设有引风机(19)和增压风机(20)，引风机(19)分别与GLS海水换热器(9)和增压风机(20)连接，增压风机(20)与吸收塔(2)连接；增压风机(20)的两端还设有旁路烟道(21)和旁路挡板(22)。

8.根据权利要求1所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的吸收塔(2)还包括：喷淋水管道(31)和喷淋装置(32)，所述的喷淋水管道(31)固定于吸收塔(2)的内壁上；喷淋装置(32)包括：布水器(33)和布水管(34)，布水器(33)与喷淋水管道(31)固定连接，布水管(34)设于布水器(33)上；所述的布水器(33)包括：喷淋淋头(35)和多层金属网格(36)，所述的金属网格(36)设于喷淋淋头(35)与喷淋水管道(31)之间；喷淋淋头(35)的顶端设有多个喷孔(37)；所述的布水器(33)还包括吸水层(38)，所述的吸水层(38)设于金属网格(36)与喷淋水管道(31)之间。

9.根据权利要求8所述的新型海水脱硫系统，其特征在于，所述的吸收塔(2)还包括：出气口(39)和筛网(40)，所述的筛网(40)设于出气口(39)的下方并与吸收塔(2)的内壁固定连接。