CN208362037U

CN208362037U - 一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置

Info

Publication number: CN208362037U
Application number: CN201820399155.0U
Authority: CN
Inventors: 杨志忠; 李元; 金黄; 张锴
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2028-03-23

Abstract

本实用新型公开了一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，所述水质恢复装置包括新鲜海水池和曝气池，曝气池包括靠近新鲜海水池设置的混合区和远离新鲜海水池设置的吹脱区，混合区中设置有酸性海水引入管和海水扰动单元，吹脱区中设置有曝气空气引入管，混合区内的海水深度大于所述吹脱区内的海水深度，新鲜海水池内的新鲜海水能够溢流到曝气池中与曝气池内的酸性海水混合。本实用新型不仅能够更好地实现海水水质恢复，而且可以有效降低海水烟气脱硫海水恢复系统的占用场地，降低海水水质恢复系统能耗并降低工程投资。

Description

一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置

技术领域

本实用新型涉及海水烟气脱硫的技术领域，更具体地讲，涉及一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置。

背景技术

海水烟气脱硫因循环利用电厂冷凝器冷凝海水作为烟气脱硫的吸收剂，投资和运行成本较低，被大量沿海电厂广泛采用。

烟气中的SO₂等酸性气体在脱硫吸收塔被喷淋的海水吸收，与海水中的碱性物质发生酸碱中和反应，排出吸收塔，通过曝气方式对脱硫后的酸性海水进行氧化、吹脱使水质恢复后达标排放。

通常海水烟气脱硫后对海水水质恢复采用曝气池曝气，且均是采用单一曝气深度的曝气技术，曝气过程中的氧化反应和吹脱同步进行，造成海水水质恢复系统的曝气池占地面积大、初投资成本高。

申请号为201020611023.3的中国专利公开了一种海水脱硫后海水水质恢复的两级曝气技术，即吸收塔海水池一级曝气和曝气池二级曝气，一级曝气后可减轻二级曝气的负荷，可较好地对海水脱硫后海水水质进行恢复。但其主要技术缺陷是吸收塔海水池一级曝气的海水深度需要1m-5m，间接地提高了海水输送泵的扬程，增大海水输送泵的功率，从而增大脱硫系统能耗。

公开号为CN206428096U的中国专利公开了一种高效低能耗海水脱硫的氧化系统，将海水水质恢复的曝气池功能依次序分为混合区、吹脱区和氧化区，在pH值4.5-5.9、海水深度2m-4m的吹脱区鼓入空气将海水中的CO₂吹脱，然后在pH值5.7-6.5、海水深度4m-8m的氧化区鼓入空气氧化海水中的亚硫酸盐。该方案主要存在功能分区与海水深度、pH值不合理的技术缺陷，即在pH 值5.7-6.5、海水深度4m-8m的条件下，亚硫酸盐氧化反应速率低，难以实现降低能耗和达到海水水质恢复目的。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种能够更好地实现海水水质恢复、有效减少占用场地、降低能耗和工程投资的海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置。

本实用新型提供了一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，所述水质恢复装置包括新鲜海水池和曝气池，所述曝气池包括靠近新鲜海水池设置的混合区和远离新鲜海水池设置的吹脱区，所述混合区中设置有酸性海水引入管和海水扰动单元，所述吹脱区中设置有曝气空气引入管，所述混合区内的海水深度大于所述吹脱区内的海水深度，其中，所述新鲜海水池内的新鲜海水能够溢流到曝气池中与曝气池内的酸性海水混合。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述新鲜海水池内的新鲜海水为电厂冷凝器的冷凝海水，所述酸性海水引入管流出的酸性海水为海水烟气脱硫吸收塔排出的海水。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述混合区内的海水深度为3～7m，所述吹脱区内的海水深度为1.5～3m。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述海水扰动单元包括布置在曝气池外的水泵和布置在混合区中的管道和若干喷嘴，所述喷嘴设置在管道的出水口处，所述管道的入水口与水泵的出水口相连，所述水泵的入水口与所述新鲜海水池或曝气池相连。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述管道和喷嘴设置为在海水流动方向上距离酸性海水引入管1～10m并且在高度方向上距离混合区的底部0.5～2m，所述喷嘴的出口压力为0.1～0.5MPa。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述曝气空气引入管设置在吹脱区的底部并且并排多根设置，所述曝气空气引入管引入由曝气风机提供的压缩空气。

根据本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的一个实施例，所述水质恢复装置还包括靠近所述曝气池的吹脱区设置的排水渠，所述曝气池内的处理后海水能够溢流到排水渠进行排放。

与现有技术相比，本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置及恢复方法更好地实现海水水质恢复，达到降低海水水质恢复系统的占用场地，降低海水水质恢复系统能耗和降低工程初投资目的。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一个示例性实施例的海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型另一个示例性实施例的海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型又一个示例性实施例的海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-新鲜海水池、2-曝气池、21-混合区、211-酸性海水引入管、212-海水扰动单元、2121-管道、2122-喷嘴、22-吹脱区、221-曝气空气引入管、3-排水渠。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面先对本实用新型海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置的结构和原理进行详细的说明。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置包括新鲜海水池1和曝气池2，曝气池1包括靠近新鲜海水池1设置的混合区21和远离新鲜海水池1设置的吹脱区22。其中，新鲜海水池1用于储存新鲜海水，曝气池2用于对海水烟气脱硫后的酸性海水进行曝气恢复处理。具体地，混合区21中设置有酸性海水引入管211和海水扰动单元212，吹脱区22中设置有曝气空气引入管221，混合区21内的海水深度大于吹脱区22内的海水深度，其中，新鲜海水池1内的新鲜海水能够溢流到曝气池2中与曝气池2内的酸性海水混合。

其中，新鲜海水池1内的新鲜海水优选为电厂冷凝器的冷凝海水，酸性海水引入管211流出的酸性海水为海水烟气脱硫吸收塔排出的海水。

事实上，海水烟气脱硫具体为烟气中的SO₂气体进入海水中形成亚硫酸，亚硫酸与海水中的碱性物质如碳酸氢盐发生中和反应，脱硫后的海水通过鼓入空气的曝气方式使海水水质恢复达到排放要求的脱硫方法。该脱硫和恢复过程中发生的主要反应如下：

SO₂溶解：SO₂+H₂O→H₂SO₃→H⁺+HSO₃ ^-→2H⁺+SO₃ ^2-

中和反应：H⁺+HCO₃ ^-→CO₂(g)+H₂O

氧化反应：HSO₃ ^-+1/2O₂→H⁺+SO₄ ^2-

SO₃ ^2-+1/2O₂→SO₄ ^2-

曝气吹脱：CO₂(g)→CO₂↑

由于海水中含有较高浓度的溶解氧DO(一般为3-6.5mg/l)，因此其能够为氧化反应提供所需的氧。氧化反应过程中HSO₃ ^-和SO₃ ^2-的氧化速率与海水 pH值密切相关，尤其是HSO₃ ^-的氧化速率受海水pH值的影响很大。经实用新型人的研究发现，氧化反应事实上在曝气池2的混合区21就已经发生了；当海水的pH值在2.0～6.8的范围内时，HSO₃ ^-和SO₃ ^2-的氧化反应均能发生；当 pH值的范围在4～5的范围内时，氧化反应较快；当pH值为4.5时，氧化反应最快。曝气，当海水的pH值为4.3～8.2时，海水中的CO₂均能被吹脱，并且氧化反应生成的H⁺继续与海水中的碳酸氢盐发生中和反应产生CO₂气体后可以再通过曝气吹脱将海水中的CO₂气体吹离海水，更有利于海水水质的快速恢复。

因此，本实用新型仅仅将曝气池2按照海水流向和海水水质恢复功能划分为混合区21和吹脱区22两个区域，分别通过在混合区21内设置海水扰动单元212促进新鲜海水与酸性海水的混合，通过在吹脱区22内通入空气进行吹脱，同时通过控制两个区域内的海水pH值，即可实现海水水质的高效恢复。

在混合区21优选地采用较深的海水深度，合适的海水深度为3～7m，以延长海水的停留时间来增加氧化反应时间，使氧化反应更加完全。并且，为了防止析出的CO₂气体再次返溶于海水影响海水恢复，吹脱区22优选地采用较浅的海水深度，合适的海水深度为1.5m-3m。

根据本实用新型，设置的海水扰动单元212是为了扰动海水，从而增强混合区21中海水混合的均匀性，提高混合强度并提高氧化反应速率。

根据本实用新型的一个示例性实施例，海水扰动单元212包括布置在曝气池2外的水泵(未示出)和布置在混合区21中的管道2121和若干喷嘴2122，喷嘴2122设置在管道2121的出水口处，管道2121的入水口与水泵的出水口相连，水泵的入水口与新鲜海水池1或曝气池2相连，由此能够通过水泵抽取一定的海水并给海水施加动能后使其通过管道从喷嘴喷射出来而扰动海水。具体地，泵运行时，抽取新鲜海水池1或曝气池2中的海水，通过管道2121、喷嘴2122喷射出来并溅射到混合区21的底部，扰动海水使混合区21中的酸性海水和新鲜海水充分混合，再流到下游的吹脱区22。

其中，管道2121和喷嘴2122优选地设置为在海水流动方向上距离酸性海水引入管211 1～10m并且在高度方向上距离混合区21的底部0.5～2m，喷嘴 2122的出口压力为0.1～0.5MPa。上述设置方式能够保证本实施例的海水扰动单元212产生最佳的扰动效果。并且，除另有说明，本实用新型均以轴线为计算距离的基准。

事实上，本实用新型的海水扰动单元212不限于上述结构。

如图2所示，海水扰动单元212还可以是垂直于海水流动方向设置的混合板。混合板212垂直于海水流向方向设置，由此其能够改变混合区的海水流向，使得新鲜海水与酸性海水之间的混合更均匀且充分之后再流到下游的吹脱区22。

优选地，混合板在海水流动方向上距离酸性海水引入管211 0.5～3m并覆盖混合区的整个横截面，混合板的下沿在高度方向上距离酸性海水引入管211 的上沿0.5～3m并且混合板的上沿不高于新鲜海水池1的池高。上述设置方式能够保证混合板的混合效果。

如图3所示，该海水扰动单元212还可以是若干排混合柱，该若干排混合柱垂直于海水流动方向布置且相邻两排混合柱交错布置。由于若干排混合柱垂直于海水流向方向设置并且相邻两排混合柱交错布置，由此其能够改变混合区 21的海水流向，使得新鲜海水与酸性海水之间的混合更均匀且充分之后再流到下游的吹脱区22。

优选地，混合柱的直径为0.5～1.0m，混合柱的底端固定在混合区21的底部并且混合柱212在高度方向上高于酸性海水引入管211的上沿0.5～2m。优选地，若干排混合柱的数量为至少两排，其中，距离酸性海水引入管211最近的一排混合柱与酸性海水引入管211之间的距离为0.5～2m。此外，若干排混合柱在海水流动方向上和垂直于海水流动方向上的间距均为2～4m。上述设置方式能够保证混合柱的混合效果。

根据本实用新型，曝气空气引入管221设置在吹脱区22的底部并且并排多根设置，曝气空气引入管221引入由曝气风机(未示出)提供的压缩空气，实现对海水中二氧化碳的吹脱。

此外，本实用新型的水质恢复装置还可以包括靠近曝气池2的吹脱区22 设置的排水渠3，曝气池2内的处理后海水能够溢流到排水渠3进行排放。

采用上述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置进行海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复时，具体地，在进行海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复时，通过酸性海水引入管211向混合区21内引入酸性海水，同时通过新鲜海水池1向混合区内溢流入新鲜海水，通过海水扰动单元212的作用并通过控制混合区21内海水的pH值完成混合过程，随后通过控制曝气空气引入管221 向吹脱区22内引入空气并通过控制吹脱区22内海水的pH值完成吹脱过程，最终获得处理后的海水(恢复海水)并通过溢流至排水渠3等方式完成恢复。

其中，控制混合区21内的海水pH值为2.0～6.8，优选为4.0～5.0，更优选为4.5；控制所述吹脱区内的海水pH值为4.3～8.2。通过上述混合和吹脱条件的控制，一方面使氧化反应能够进行和加快氧化反应，另一方面使海水中的二氧化碳充分吹脱，从而实现海水的高效恢复。

具体地，可以通过控制进入混合区21中的新鲜海水的量来控制混合区21 内的海水pH值，例如控制新鲜海水池1溢流到混合区21中的新鲜海水量。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

某燃煤火电机组海水烟气脱硫设计条件：海水碱度为2.14mmol/l、海水总量为130000m³/h，SO₂脱除量为120kmol/h，海水水质恢复要求：DO≥4mg/l、 pH≥6.0。

采用上述水质恢复装置进行海水恢复，其中，曝气池2的混合区21的海水深度设计为5.0m，吹脱区22的海水深度设计为2.0m，则曝气池面积为 2600m²；混合区内设置海水扰动单元，包括设置在曝气池外流量Q＝1800m³/h、22米扬程、电机功率N＝160kW的水泵，DN600的管道2121和12只喷嘴2122，并且管道2121和喷嘴2122其设置为在海水流动方向上距离酸性海水引入管211 2m并且在高度方向上距离混合区21的底部1m，喷嘴2122的出口压力为 0.20MPa；恢复时，控制混合区21内的海水pH值为4.5，控制吹脱区内的海水pH值为≥5.2。水泵的电机功率N＝160kW/h，曝气空气总量为150000Nm³/h，曝气风机电机功率总量N＝1890kW/h。

对比例：

设计条件和海水水质要求与上述实施例相同，曝气池2中混合区21、吹脱区22的海水设计深度均为2.0m，曝气池面积为4100m²，曝气空气总量为180000 Nm³/h，曝气风机电机功率总量N＝2130kW/h。

实施例2：

设计条件和海水水质要求与上述实施例相同，不同之处在于将海水扰动装置更换为扰动板。曝气池2混合区21海水深度设计5.0m、吹脱区海水深度设计2.0m，曝气池面积2800m²；混合区内设置混合板，混合板2.0m高，在海水流动方向上距离酸性海水引入管2112.0m并覆盖混合区的整个横截面，混合板的下沿在高度方向上距离酸性海水引入管211的上沿1.0m。恢复时，控制混合区21内的海水pH值为4.5，控制吹脱区内的海水pH值为≥5.2。曝气量150000 Nm³/h、曝气风机电机功率总量N＝1890kW/h。

实施例3：

设计条件和海水水质要求与上述实施例相同，不同之处在于将海水扰动装置更换为扰动柱。曝气池2混合区21海水深度设计5.0m、吹脱区海水深度设计2.0m，曝气池面积3000m²；在混合区中垂直于海水流动方向布置两排混合柱，每排布置10个直径1.0m、高4m的混合柱，距离酸性海水引入管211最近的一排混合柱与酸性海水引入管211之间的距离为1.0m，两排混合柱交错布置，柱与柱间距3m。恢复时，控制混合区21内的海水pH值为4.5，控制吹脱区内的海水pH值为≥5.2。曝气量150000Nm³/h、曝气风机电机功率总量 N＝1890kW/h。

由此可以看出，采用本实用新型的水质恢复装置对海水烟气脱硫后的酸性海水进行恢复，不仅能够更好地实现海水水质恢复，而且可以有效降低海水烟气脱硫海水恢复系统的占用场地，降低海水水质恢复系统能耗并降低工程投资。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述水质恢复装置包括新鲜海水池和曝气池，所述曝气池包括靠近新鲜海水池设置的混合区和远离新鲜海水池设置的吹脱区，所述混合区中设置有酸性海水引入管和海水扰动单元，所述吹脱区中设置有曝气空气引入管，所述混合区内的海水深度大于所述吹脱区内的海水深度，其中，所述新鲜海水池内的新鲜海水能够溢流到曝气池中与曝气池内的酸性海水混合。

2.根据权利要求1所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述新鲜海水池内的新鲜海水为电厂冷凝器的冷凝海水，所述酸性海水引入管流出的酸性海水为海水烟气脱硫吸收塔排出的海水。

3.根据权利要求1所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述混合区内的海水深度为3～7m，所述吹脱区内的海水深度为1.5～3m。

4.根据权利要求1所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述海水扰动单元包括布置在曝气池外的水泵和布置在混合区中的管道和若干喷嘴，所述喷嘴设置在管道的出水口处，所述管道的入水口与水泵的出水口相连，所述水泵的入水口与所述新鲜海水池或曝气池相连。

5.根据权利要求4所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述管道和喷嘴设置为在海水流动方向上距离酸性海水引入管1～10m并且在高度方向上距离混合区的底部0.5～2m，所述喷嘴的出口压力为0.1～0.5MPa。

6.根据权利要求1所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述曝气空气引入管设置在吹脱区的底部并且并排多根设置，所述曝气空气引入管引入由曝气风机提供的压缩空气。

7.根据权利要求1所述海水烟气脱硫后酸性海水的水质恢复装置，其特征在于，所述水质恢复装置还包括靠近所述曝气池的吹脱区设置的排水渠，所述曝气池内的处理后海水能够溢流到排水渠进行排放。