海水脱硫技术

1、 研究背景 基本原理和工艺流程 应用举例 发展意义和前景 我国燃煤电厂SO2排放量占全国总排放量的50%左右, 是大气污染控制的重点领域。目前,我国大、中型火电 厂的脱硫系统大多采用石灰石/石膏湿法工艺,运行需 消耗大量淡水和矿石资源,成本很高,排放的废渣和废 水还会带来二次污染等问题。因此,有必要针对我国国 情,因地制宜地开发其他切实可行的脱硫技术,烟气海 水脱硫技术便是其中之一。 用海水进行烟气脱硫具有以下优点:(l)过程简单，直 接采用凝汽器下游的循环水烟气脱硫;(2)不需要添 加化学药品，海水脱硫过程只需海水和空气;(3)无 沉淀物，被吸收的SO2被转换成硫酸盐海水的天 然成分，该成分

2、完全溶于海水中，因而无任何附产 品需要处理;(4)投资及运行费用少。在电厂己采用 海水循环水的情况下，初投资很少，日常运行费用 也不多。 2.1 海水脱硫机理 燃烧生成的烟气在运行海水脱硫以前先进行除尘处理， 一般采用高效的纤维或静电除尘器，安装在SO2吸收塔 的上游。除尘后的烟气进入SO2吸收塔底部，与自上而 下的海水相向流过，一次循环。由吸收塔出来的干净烟 气在排放前一般还要经过再加热以防止腐蚀和保证足够 的抬升高度。吸收SO2后的海水靠重力流至海水处理厂， 与其余的海水混合并通入适量空气。下图是海水脱硫过 程流程图。 一方面，烟气中的二氧化硫被海水吸收并与氧发生 反应生成硫酸根离子与氢离

3、子，由于氢离子浓度增 加，海水的pH值降低;另一面，海水中碳酸根离子 的大量存在，与氢离子反应生成二氧化碳和水，抵 消了由子吸收SO2造成的酸化作用，使pH值恢复正 常.生成物二氧化碳部分溶于水中，其余的随气体离 开海水处理厂。总的反应如下: SO2 海水脱硫法将用后的海水排回大海，是解决硫化物迂 回污染的有效途径。天然海水中含有丰富的硫，平均 每吨海水中含有1kg硫，它们大都以硫酸盐的形式存 在于海水,它相当于在所有海洋上有一层约1.7m厚的 纯硫层。天然的海水是碱性的，含有过量的碳酸钙和 碳酸钠，这些成分使海水有足够大的吸收和中和SO2 的能力。 脱硫系统主要包括:烟气系统、SO2吸收系统

4、、海水 供应系统和海水水质恢复系统。其中SO2吸收系统 的吸收塔和海水水质恢复系统的曝气池是该项技术 的核心。海水脱硫主要工艺流程如图所示。 下面以海水脱硫技术在500MW火电厂的应用为例详细 介绍各方面的情况。 3.1 烟气的冷却处理 为了保证吸收塔内部的轻型塑料零件不被腐蚀，由静电 除尘器出来的烟气需要进行冷却处理。热烟气经两台离 心式风机升压送入两个完全相同的圆柱形冷却器，在冷 却器中海水由一些圆锥形喷头喷洒到特殊的栅格上，使 其即使在较低的负荷下也能提供足够的冷却能力。冷却 器装在吸收塔的上游。 3.2 吸收塔 海水被吸至吸收塔的顶部，冷却后的烟气进入吸收 塔底部，它们相向流动一次通过

5、.吸收塔内有专门设 计的淋水盘，使由下部引入的烟气和由上部引入的 海水密切接触,保证SO2的吸收率在98%以上.在离开 吸收塔以前，气体要通过单层的湿气分离器，将其 携带的水滴去掉。除湿后的气体被引至烟道。吸收 SO2后酸化的海水被收集在吸收槽内，靠重力流到 海水处理厂。 3.3 干净气体的再加热 由于海水和气体在吸收塔内的密切接触，处理后的 烟气被降至吸收塔入口的海水温度，而且，处理后 的烟气含有饱和水蒸汽.为了避免烟道腐蚀及获得良 好的抬升高度，烟气需要再加热。 3.4 海水提供 在设计海水脱硫系统时遇到了两个棘手的问题，一个是季 风季节海水的不规则变化特性，另一个是凝汽器出口循环 水温升

6、高情况。海水的特性变化影响海水的含盐量与含碱 度，设计时必须考虑更大的脱硫余量，以保证海水含碱度 较低时也能满足要求。凝汽器出口水温升高，使吸收塔受 腐蚀的危险性增大，必须提高吸收塔内部材料的抗腐蚀性 能。海水脱硫所用的海水靠大直径的虹吸管由凝汽器循环 水出口引出。用真空泵建立虹吸管的真空。其余的海水通 过拦河坝出口排出. 3.5 海水处理厂 海水处理厂由下面三个部分组成: a.混合箱:酸化的海水与其余的海水混合提高pH值。 b.通风区：通风使SO2转化成硫酸盐，pH提高，海水含 氧量饱和。 c.排水管:处理后的海水经排水管送回海中。 由吸收塔来的酸化的海水通过喷雾装置进入混合箱以使 混合良好

7、。换气通风区由两个平行的管段组成，由换气 扇打入空气，并使空气产生紊流，沿整个换气区域使海 水都能与空气很好接触。 面对越来越高的环保要求，烟气的海水脱硫法不失 为一种行之有效的新方法.因此,进一步开发、优化、 推广应用海水脱硫技术,对治理燃煤造成的大气污染 具有重要意义。研究开发烟气海水脱硫技术,可大幅 增强该工艺对我国煤质、海水水质的适应性和经济 性,减少了对外方的技术的依赖,对实现我国海水脱 硫工艺和装置的国产化,降低投资、运行成本,具有 极高的环境和经济价值。 七十年代以来，美国、英国、挪威、马来西来等国的许多环 保专家一直致力于海水脱硫的研究和开发。上世纪90年代以 来，英国和中国继续研发海水法脱硫工艺。英国主要进行对 海洋的环境影响研究。在中国，主要开展了实用工艺研发， 同时邀请海洋环境科技的权威机构同步开展海洋环境影响研 究。 在中国，还进行了大量的海水脱硫工艺现场试验，对海洋生 态、水质现状和水动力特征等进行了大规模的调查分析