TW201503948A - 海水脫硫裝置及海水脫硫系統 - Google Patents

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Takashi Yoshimoto
Naoyuki Kamiyama
Seiji Kagawa
Yasuhiro Takeuchi
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Mitsubishi Hitachi Power Sys
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Abstract

本發明之海水脫硫裝置具備：脫硫吸收塔(11)，其使含有硫氧化物之排氣(18)與海水(17)接觸而進行該排氣之脫硫；排氣入口(12)，其將含有上述硫氧化物之上述排氣導入至上述脫硫吸收塔；第一海水噴霧機構(13)，其於上述脫硫吸收塔內，設置於較上述排氣入口更上方，將海水液柱狀地噴霧，形成與自上述排氣入口導入並向上方移動之上述排氣對向之流動；及逆流防止機構(14)，其設置於上述排氣入口與上述第一海水噴霧機構之間，防止藉由上述第一海水噴霧機構噴霧後掉落之海水向上述排氣入口逆流。

Description

海水脫硫裝置及海水脫硫系統
本發明係關於一種海水脫硫裝置及海水脫硫系統。
先前，於以煤或原油等為燃料之發電設備等中，自鍋爐排出之燃燒排出氣體(以下稱為「排氣」)係於去除該排氣中所含之二氧化硫(SO2)等硫氧化物(SOX)之後釋放至大氣中。作為實施此種脫硫處理之脫硫裝置之脫硫方式，例如已知有石灰石石膏法、噴霧乾燥器法及海水法等。
其中，採用海水法之脫硫裝置(以下稱為「海水脫硫裝置」)係將海水用作吸收劑之脫硫方式。於該方式中，例如藉由將海水及鍋爐排氣供給至將大致圓筒般之筒形狀或角形狀縱向放置之脫硫吸收塔之內部，而以海水為吸收劑產生濕式基礎之氣液接觸從而去除硫氧化物。
於上述脫硫吸收塔內用作吸收劑之脫硫後之海水(使用過之海水)例如流入上部開放之較長之水道(SOTS，Seawater Oxidation Treatment System，海水氧化處理系統)內並於排水時，藉由自設置於水道之一部分之底面之空氣配給裝置流出微細氣泡的空氣配給處理而進行脫羧(曝氣)(專利文獻1~3)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-055779號公報
專利文獻2：日本專利特開2009-028570號公報
專利文獻3：日本專利特開2009-028572號公報
然而，於採用海水脫硫裝置之海水脫硫系統中，於處理氣體量減少之情形、或者存在對系統之負荷發生變動或負荷停止之情形等時，有使用過之海水逆流至脫硫吸收塔之排氣入口管道部的問題。
若使用過之海水逆流至作為排氣入口之排氣入口管道，則由於使用過之海水之酸性度較高(pH值2~5左右)，故而促進排氣入口管道之腐蝕。若腐蝕進行則於排氣入口管道產生龜裂，從而擔心使用過之海水自該龜裂部位向系統外流出的問題。
因此，殷切期望抑制使用過之海水向脫硫吸收塔之排氣入口管道之逆流的海水脫硫裝置及具備該裝置之海水脫硫系統之出現。
本發明鑒於上述課題，其課題在於提供一種抑制使用過之海水向脫硫吸收塔之排氣入口之逆流的海水脫硫裝置及具備該裝置之海水脫硫系統。
第1發明係一種海水脫硫裝置，其具備：脫硫吸收塔，其使含有硫氧化物之排氣與海水接觸而進行該排氣之脫硫；排氣入口，其將含有上述硫氧化物之上述排氣導入至上述脫硫吸收塔；第一海水噴霧機構，其於上述脫硫吸收塔內，設置於較上述排氣入口更上方，將海水液柱狀地噴霧，形成與自上述排氣入口導入並向上方移動之上述排氣對向之流動；及逆流防止機構，其設置於上述排氣入口與上述第一海水噴霧機構之間，防止藉由上述第一海水噴霧機構噴霧後掉落之海水向上述排氣入口逆流。
第2發明之海水脫硫裝置係於第1發明中，上述逆流防止機構為於鉛垂方向上具有複數個開口通路之柵格。
第3發明之海水脫硫裝置係於第1發明中，上述逆流防止機構為於鉛垂方向上具有複數個開口通路之柵格，並且於上述柵格中，於上述複數個開口通路中之至少上述排氣入口附近之開口通路內，設置有向下方傾斜之傾斜構件。
第4發明之海水脫硫裝置係於第1或2之發明中，於上述排氣入口與上述第一海水噴霧機構之間設置有第二海水噴霧機構，其與上述液柱狀地噴霧之海水另外地噴霧海水。
第5發明係一種海水脫硫系統，其具備第1或2之發明中記載之海水脫硫裝置。
第6發明係一種海水脫硫系統，其具備第1或2之發明中記載之海水脫硫裝置，且進而具備：稀釋混合槽，其將自上述脫硫吸收塔排出之使用過之海水以稀釋用海水進行稀釋；及曝氣槽，其對自上述稀釋混合槽排出之經稀釋之使用過之海水進行曝氣。
本發明取得如下效果：可提供一種抑制使用過之海水向脫硫吸收塔之排氣入口管道部之逆流的海水脫硫裝置及具備該裝置之海水脫硫系統。
10A、10B‧‧‧海水脫硫裝置
11‧‧‧脫硫吸收塔
12‧‧‧排氣入口
13‧‧‧第一海水噴霧機構
13a‧‧‧海水噴霧噴嘴
14a‧‧‧間隔壁
14b‧‧‧開口通路
14c‧‧‧傾斜構件
14A、14B‧‧‧逆流防止機構
15‧‧‧第二海水噴霧機構
15a‧‧‧噴霧噴嘴
17‧‧‧海水
17a‧‧‧稀釋用海水
17A‧‧‧使用過之海水
17B‧‧‧經稀釋之使用過之海水
18‧‧‧排氣
18A‧‧‧淨化氣體
19‧‧‧使用過之海水積液
20‧‧‧稀釋混合槽
30‧‧‧曝氣槽
31‧‧‧曝氣用鼓風機
32‧‧‧空氣
32a‧‧‧氣泡
33‧‧‧空氣配給噴嘴
34‧‧‧排水
35‧‧‧散氣管
36‧‧‧曝氣裝置(空氣配給裝置)
100A、100B‧‧‧海水脫硫系統
L1‧‧‧海水供給線
L2‧‧‧稀釋用海水供給線
L3‧‧‧脫硫用海水供給線
L4‧‧‧排氣供給線
L5‧‧‧空氣供給線
L6‧‧‧排出線
L7‧‧‧線
L8‧‧‧稀釋用海水分支線
P1、P2‧‧‧泵
T‧‧‧特定高度
圖1係表示具備實施例1之海水脫硫裝置之海水脫硫系統之一例的概略圖。
圖2係表示圖1中之逆流防止機構之一例之放大模式圖。
圖3係表示圖2中之AA剖面之剖面圖。
圖4係表示實施例2中之逆流防止機構之一例之剖面圖。
圖5係表示具備實施例3之海水脫硫裝置之海水脫硫系統之一例的概略圖。
以下，一面參照圖式一面對該發明詳細地進行說明。再者，該發明並不受該實施例所限定。又，於下述實施例中之構成要素中包含業者可容易設想者、或實質上相同者。
實施例1
參照圖式，對具備基於本發明之實施例之海水脫硫裝置之排水水道的海水脫硫系統進行說明。圖1係表示具備實施例1之海水脫硫裝置之海水脫硫系統之一例的概略圖。圖2係表示圖1中之逆流防止機構之一例之放大模式圖。圖3係表示圖2中之AA剖面之剖面圖。
(海水脫硫裝置)
如圖1所示，海水脫硫裝置10A具備：脫硫吸收塔11，其使含有硫氧化物之排氣與海水接觸而進行該排氣之脫硫；排氣入口12，其將含有上述硫氧化物之上述排氣導入至上述脫硫吸收塔11；第一海水噴霧機構13，其於上述脫硫吸收塔11內，設置於較上述排氣入口12更上方，將海水液柱狀地噴霧，形成與自上述排氣入口12導入並向上方移動之上述排氣18對向之流動；及逆流防止機構14A，其設置於上述排氣入口12與上述第一海水噴霧機構13之間，防止藉由上述第一海水噴霧機構13噴霧後掉落之海水17向上述排氣入口12逆流。
脫硫吸收塔11係於其內部使排氣18與海水17接觸，而將排氣18中所含之硫氧化物(SOX)自排氣18脫硫的液柱式吸收塔。
於自脫硫吸收塔11之中央起靠下方之側面，設置有將於鍋爐等中之燃燒反應後排出之排氣導入之排氣入口12。排氣入口12例如以排氣入口管道具體化。自排氣入口12導入之排氣18於脫硫吸收塔11內移動至上方，並自設置於脫硫吸收塔11之塔頂部之排氣出口(未圖示)排出。
於脫硫吸收塔11之側面，於較排氣入口12靠上方連接有供給海水17之脫硫用海水供給線L3。於本實施例中，自海面經泵P1汲上之海水 (未使用海水)17經由海水供給線L1及脫硫用海水供給線L3藉由泵P2導入至脫硫吸收塔11內。導入至脫硫吸收塔11內之海水17自海水噴霧噴嘴13a液柱狀地向上方噴霧。此處，海水噴霧噴嘴13a係設置於與脫硫用海水供給線L3連接之脫硫吸收塔11內之配管13之特定位置。因此，配管13及海水噴霧噴嘴13a構成第一海水噴霧機構(以下，於無特別預先說明之情形時，總稱為「第一海水噴霧機構13」)。
自海水噴霧噴嘴13a噴霧之海水被噴起至特定高度T而形成所謂之液柱，但到達至特定高度T後向下方自然掉落，於吸收排氣18中之硫氧化物後於脫硫吸收塔11內形成使用過之海水積液19。當被噴起之海水自特定高度T向下方掉落時，於脫硫吸收塔11內以與朝向上方移動之排氣18對向之方式進行氣液接觸，從而實現有效率之排氣18之脫硫。其結果為，導入至脫硫吸收塔11內之排氣18藉由經海水脫硫而成為淨化氣體18A。此處，特定高度T可根據脫硫吸收塔之尺寸、排氣處理量、海水使用量等適當選擇。
此時，於脫硫吸收塔11內，藉由式(1)所示之反應，硫氧化物得到吸收且產生包含亞硫酸根離子(HSO3 -)與氫離子(H+)之使用過之海水。
SO2(G)+H2O → H2SO3(L) → HSO3 -+H+ (I)
因此，包含氫離子(H+)之使用過之海水之pH值變低，因逆流等而成為排氣入口管道之腐蝕等之原因。
以海水脫硫裝置10A處理之排氣18係自鍋爐等燃燒裝置經由排氣供給線L4導入至海水脫硫裝置10A，但有自鍋爐等排出之排氣量減少之情形、或具備海水脫硫裝置10A之系統整體停止運轉之情形(負荷停止之情形)或負荷發生變動之情形等排氣供給線L4變為負壓之情形。此時，脫硫吸收塔11內之使用過之海水17A被抽吸至變為負壓之排氣供給線L4，而產生使用過之海水17A向排氣供給線L4末端之排氣入口 管道(排氣入口12)流入的所謂之逆流現象。
於本實施例中，以抑制因該逆流現象所致之使用過之海水17A向排氣入口管道之流入的目的，於脫硫吸收塔11內設置柵格狀之逆流防止機構14A。逆流防止機構14A係於脫硫吸收塔11內，設置於較排氣入口12靠上方、且較第一海水噴霧機構13靠下方。藉由該構成，不阻礙排氣18與液柱狀地噴霧之海水17之氣液接觸，而可抑制於與排氣18之接觸後朝向使用過之海水積液19下降之使用過之海水17A向排氣入口管道(排氣入口12)流入的逆流現象。
圖2係表示圖1中之逆流防止機構之一例之放大模式圖。如圖2所示，本實施例中之逆流防止機構14A構成為於鉛垂方向上具有由複數個間隔壁14a區隔出之開口通路14b的柵格構造。圖3係表示圖2中之AA剖面之剖面圖。如圖3所示，排氣18自逆流防止機構14A之下方朝向上方通過複數個開口通路14b之各者移動。另一方面，於較逆流防止機構14A更上方，與通過逆流防止機構14A上升之排氣18接觸之使用過之海水17A自柵格之上方朝向下方通過複數個開口通路14b之各者掉落。如此，藉由於較排氣入口更上方設置逆流防止機構14A，而即便為排氣供給線L4內變為負壓之情形，亦可抑制於脫硫吸收塔11內掉落之使用過之海水17A直接向排氣入口管道(排氣入口12)內流入。
(海水脫硫系統)
以下，參照圖1~圖2，對具備海水脫硫裝置之海水脫硫系統進行說明。再者，於圖1~圖2中，對已經說明過之部分省略說明。
如圖1所示，本實施例中之海水脫硫系統100A包括：脫硫吸收塔11，其將排氣18與海水17進行氣液接觸而使SO2進行脫硫反應成亞硫酸(H2SO3)；稀釋混合槽20，其設置於脫硫吸收塔11之下游側，將包含硫成分之使用過之海水17A與稀釋用海水17a進行稀釋、混合；及曝氣槽30，其設置於稀釋混合槽20之下游側，具有進行經稀釋之使用 過之海水17B之水質恢復處理的曝氣裝置(空氣配給裝置)36。再者，符號L6係將使用過之海水17A排出至稀釋混合槽20之排出線。
於海水脫硫系統100A中，藉由於脫硫吸收塔11內將經由海水供給線L1供給之海水17用作脫硫步驟之吸收劑並使其與排氣18進行氣液接觸，而使排氣18中之硫氧化物(SO2)被海水17所吸收。然後，於脫硫吸收塔11內吸收硫成分後之使用過之海水17A係於設置於脫硫吸收塔11之下游側之稀釋混合槽20內，與經由線L2供給之稀釋用海水(未使用海水)17a加以混合。如此，藉由將pH值較低之使用過之海水17A以未使用海水17a稀釋，而可調整曝氣槽30內進行處理時之使用過之海水之pH值。於本實施例中，可使pH值2~6左右之使用過之海水17A為pH值3~7左右之經稀釋之使用過之海水17B。
稀釋混合槽20中經稀釋而製備pH值而成之使用過之海水17B係經由線L7被輸送至設置於稀釋混合槽20之下流側之曝氣槽30，利用空氣配給噴嘴33供給自曝氣用鼓風機31供給之空氣32，使其進行水質恢復後，以排水34之形式排出至海中。
此處，於曝氣槽30內產生式(II)及(III)所示之反應。
HSO3 -+1/2O2 → SO4 2-+H+ (II)
HCO3 -+H+ → CO2+H2O (III)
如此，由脫硫吸收塔11內之反應生成之亞硫酸根離子(HSO3 -)於曝氣槽30內形成可溶性之硫酸鹽(SO4 2-)並釋放至海水中。另一方面，由亞硫酸根離子之氧化反應產生之氫離子與海水中之碳酸根離子(HCO3 -)反應，以二氧化碳與水之形式釋放至系統外。即，於曝氣槽30內產生氧化與脫碳酸反應。
再者，圖1中，32a為氣泡，35為散氣管，L1為海水供給線，L2為稀釋用海水供給線，L3為脫硫用海水供給線，L4為排氣供給線，L5為空氣供給線。
實施例2
參照圖4對實施例2進行說明。圖4係表示實施例2中之逆流防止機構之一例之剖面圖。再者，對與圖1、圖2及圖3所示之構成構件相同之構件標註相同符號而省略其說明。
於實施例1中，逆流防止機構14A構成為於鉛垂方向上具有複數個開口通路14b之柵格構造，但實施例2中之逆流防止機構14B於在鉛垂方向上具有複數個開口通路14b之柵格構造中，於至少上述排氣入口12(圖1)側之開口通路14b內，設置使該開口通路14b之鉛垂方向剖面朝向下方傾斜之傾斜構件14c。
傾斜構件14c係以開口通路14b朝向下方傾斜之方式設置。傾斜方向較佳為設為於一個開口通路內自最靠近排氣入口之上端之壁面朝向最遠離排氣入口之下端之壁面逐漸地傾斜的構成。其原因在於提高了pH值較小之使用過海水17A之逆流防止效果。作為傾斜構件14c，例如可使用實施例1中使用之於在鉛垂方向上開口之柵格之開口通路14b內嵌入傾斜板等者等。或者亦可為使柵格之形成開口通路14b之間隔壁之一部分形成為歪斜狀者等。再者，於圖示之例中，設為構成開口通路14b之間隔壁14a中之排氣入口12(圖1)附近之間隔壁14a亦歪斜地傾斜的構造。
藉由設置此種傾斜構件14c，而確保自逆流防止機構14B之下方朝向上方之排氣18之移動路徑，另一方面，於排氣入口側附近之開口通路內，可將自逆流防止機構14B之上方朝向下方之使用過之海水17A之液滴的掉落方向變更為遠離排氣入口之方向。因此，可進一步提高使用過之海水之逆流防止效果。
設置傾斜構件14c之開口通路14b可考慮脫硫吸收塔之尺寸、排氣之流速、海水之噴霧量等，根據用途而適當選擇。
實施例3
圖5係表示具備實施例3之海水脫硫裝置之海水脫硫系統之一例的概略圖。再者，對與圖1所示之構成構件相同之構件標註相同符號而省略其說明。
如圖5所示，實施例3中之海水脫硫系統100B之海水脫硫裝置10B係於脫硫吸收塔11內，於構成海水噴霧機構之第一海水噴霧機構13、與逆流防止機構14B之間設置有第二海水噴霧機構15，其與上述液柱狀地噴霧之海水另外地噴霧海水。
於圖示之例中，自海面經泵P1汲上之海水(未使用海水)17中，稀釋用海水(未使用海水)17a經由供給線L2，進而經由稀釋用海水分支線L8導入至脫硫吸收塔11內，並藉由第二海水噴霧機構15而向脫硫吸收塔11內噴霧。
第二海水噴霧機構15係由稀釋用海水分支線L8連接之脫硫吸收塔11內之配管，具有可向上方、下方、或該兩方噴霧海水17之噴霧噴嘴15a。本實施例之噴霧噴嘴15a係向下噴霧未使用之海水17a，但本發明並不限定於此，亦可設為向上之噴霧形態以及向上及向下之噴霧形態。
第二海水噴霧機構15係以如下目的使用：藉由對與排氣18接觸並朝向使用過之海水積液19下降之使用過之海水17A添加未使用海水17a，而使通過排氣入口12附近之海水17之pH值上升，從而進一步提高排氣入口12附近之抗腐蝕效果。因此，自第二海水噴霧機構15噴霧之海水17係於通過排氣入口12附近之前添加至使用過之海水中即可，故而無須以如第一海水噴霧機構13之較大之噴霧壓力液柱狀地噴霧，且噴霧方向亦未受到限定。
10A‧‧‧海水脫硫裝置
11‧‧‧脫硫吸收塔
12‧‧‧排氣入口
13‧‧‧第一海水噴霧機構
13a‧‧‧海水噴霧噴嘴
14a‧‧‧間隔壁
14b‧‧‧開口通路
14A‧‧‧逆流防止機構
17‧‧‧海水
17a‧‧‧稀釋用海水
17A‧‧‧使用過之海水
17B‧‧‧經稀釋之使用過之海水
18‧‧‧排氣
18A‧‧‧淨化氣體
19‧‧‧使用過之海水積液
20‧‧‧稀釋混合槽
30‧‧‧曝氣槽
31‧‧‧曝氣用鼓風機
32‧‧‧空氣
32a‧‧‧氣泡
33‧‧‧空氣配給噴嘴
34‧‧‧排水
35‧‧‧散氣管
36‧‧‧曝氣裝置(空氣配給裝置)
100A‧‧‧海水脫硫系統
L1‧‧‧海水供給線
L2‧‧‧稀釋用海水供給線
L3‧‧‧脫硫用海水供給線
L4‧‧‧排氣供給線
L5‧‧‧空氣供給線
L6‧‧‧排出線
L7‧‧‧線
P1、P2‧‧‧泵
T‧‧‧特定高度

Claims (6)

  1. 一種海水脫硫裝置，其具備：脫硫吸收塔，其使含有硫氧化物之排氣與海水接觸而進行該排氣之脫硫；排氣入口，其將含有上述硫氧化物之上述排氣導入至上述脫硫吸收塔；第一海水噴霧機構，其於上述脫硫吸收塔內，設置於較上述排氣入口更上方，將海水液柱狀地噴霧，形成與自上述排氣入口導入並向上方移動之上述排氣對向之流動；及逆流防止機構，其設置於上述排氣入口與上述第一海水噴霧機構之間，防止藉由上述第一海水噴霧機構噴霧後掉落之海水向上述排氣入口逆流。
  2. 如請求項1之海水脫硫裝置，其中上述逆流防止機構為於鉛垂方向上具有複數個開口通路之柵格。
  3. 如請求項1之海水脫硫裝置，其中上述逆流防止機構為於鉛垂方向上具有複數個開口通路之柵格，並且於上述柵格中，於上述複數個開口通路中之至少上述排氣入口附近之開口通路內，設置有向下方傾斜之傾斜構件。
  4. 如請求項1或2之海水脫硫裝置，其中於上述排氣入口與上述第一海水噴霧機構之間設置有第二海水噴霧機構，其與上述液柱狀地噴霧之海水另外地噴霧海水。
  5. 一種海水脫硫系統，其具備如請求項1或2之海水脫硫裝置。
  6. 一種海水脫硫系統，其具備如請求項1或2之海水脫硫裝置，且進而具備：稀釋混合槽，其將自上述脫硫吸收塔排出之使用過之海水以 稀釋用海水進行稀釋；及曝氣槽，其對自上述稀釋混合槽排出之經稀釋之使用過之海水進行曝氣。
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