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1、烟气海水脱硫简介,企划处 2010.2.9,内容简介,烟气海水脱硫工艺简介 烟气海水脱硫技术原理 烟气海水脱硫工艺系统 工艺关键控制指标 曝气系统应用注意事项 应用现状 前景 应用实例,烟气海水脱硫工艺简介,烟气海水脱硫工艺是利用天然海水的碱度实现脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。 海水脱硫工艺适用于靠海边、海水置换条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。烟气海水脱硫工艺在国外的开发和应用已有近30年的历史，此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金
2、属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。,烟气海水脱硫技术原理,由于雨水将陆地上岩层的碱性物质（碳酸盐）带到海中，天然海水通常呈碱性，PH值一般大于7，其主要成分是氯化物、硫酸盐和一部分可溶性碳酸盐，以重碳酸盐（HCO3-）计，自然碱度约为1.22.5mmol/L，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。海水脱硫的一个基本理论依据就是自然界的硫大部分存在于海洋中，硫酸盐是海水的主要成份之一，环境中的二氧化硫绝大部分最终以硫酸盐的形式排入大海。 烟气中SO2与海水接触发生以下主要反应： SO2(气态) + H2O H
3、2SO3 H+ + HSO3- HSO3- H+ + SO32- SO32- + 1/2O2 SO42- 吸收SO2后的海水中H+浓度增加，使得海水酸性增强，PH值一般在3左右，呈强酸性，需要新鲜的碱性海水与之中和提高PH值，脱硫后海水中的H+与新鲜海水中的碳酸盐发生以下反应： HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O 在进行上述中和反应的同时，要在海水中鼓入大量空气进行曝气，其作用主要有：（1）将SO32-氧化成为SO42-；（2）利用其机械力将中和反应中产生的大量CO2赶出水面；（3）提高脱硫海水的溶解氧，达标排放。,烟气海水脱硫工艺系统,脱硫过程：经静电除尘器除尘后的烟气经进
4、口挡板门进入脱硫增压风机，升压送入回转再生式烟气-烟气换热器(GGH) 降温后,自下而上流经吸收塔。在吸收塔顶部由除雾器除去雾滴的洁净烟气再次进入GGH加热升温至70以上，经出口挡板门排入烟囱。FGD系统进出口挡板门之间通常设置100%烟气的旁路烟道。 海水脱硫工艺系统主要由烟气系统、吸收塔系统、供排海水系统、海水恢复系统等四部分组成。一般一台机组配一套单元制海水脱硫系统。典型的海水脱硫工艺流程如下图所示。,烟气海水脱硫工艺二氧化硫吸收系统 脱硫反应主要是在逆流填料式吸收塔内完成的。新鲜海水自吸收塔上部喷入,经除尘处理和GGH降温后的烟气自塔底向上与海水进行逆流接触,烟气中的S02迅速被海水吸
5、收。洗涤烟气后的酸性海水在吸收塔底收集并排出塔外。 烟气海水脱硫工艺海水供应系统 脱硫用海水取自凝汽器出口的虹吸井,约六分之一的海水经升压泵送至吸收塔顶部用于洗涤烟气，剩余海水自流至曝气池,与脱硫洗涤排水混合。 烟气海水脱硫工艺海水恢复系统 (简称曝气池) 吸收塔排出的酸性海水与来自虹吸井的大量偏碱性海水混合后进入曝气池，同时鼓入压缩空气，使海水中溶解氧逐渐达到饱和,将易分解的亚硫酸盐氧化成稳定的硫酸盐，同时海水中的C032-与吸收塔排出的H+加速反应释放出C02,使排水的pH值得到恢复，处理后的海水PH、COD等达到排放标准后排入大海。,烟气系统与石灰石湿法类似，设置增压风机以克服脱硫系统的
6、阻力，并通过烟气换热器（GGH）加热脱硫后的净烟气。原烟气经增压风机升压、烟气换热器冷却后送入吸收塔。吸收塔是海水脱硫系统的重要组成部分，SO2的吸收以及部分亚硫酸根的氧化都是在此完成的。关于吸收塔的设计，一种为填料塔，应用业绩较多，塔内设多层填料，通过不断改变水流方向延长海水滞留时间并促进烟气与海水的充分结合；还有一种吸收塔为喷淋空塔，将海水通过增压泵引至吸收塔上部的若干层喷嘴，雾状下行的海水与逆流烟气混合，空塔设计中有时在吸收塔下部还设计氧化空气以增加亚硫酸根的氧化。 海水脱硫与石灰石法脱硫相比，吸收剂温度更低，尤其冬天，北方海水温度较低，致使经海水洗涤后的烟气温度只有30多度。为避免腐蚀
7、，增压风机一般设计在原烟气侧，对GGH则要求其换热元件表面涂搪瓷。 为控制海水在曝气池内的停留时间和流速均匀，曝气池一般设计45个流道，在功能上分为旁路通道、曝气通道、混合通道，池内反应分为中和、曝气、再中和，以便使海水达标排放。曝气反应需要通过曝气风机鼓入大量的空气。曝气管道和曝气喷嘴均匀布置于曝气池底部，以便对海水实施深层曝气。 能用到如下我司设备：鼓风机、曝气器。,工艺关键控制指标,海水脱硫的关键在于不仅要将烟气中SO2脱除，脱硫效率要达到90以上，还要将脱硫后的海水恢复到能够达标排放的程度，整个脱硫过程中除海水和空气外，不添加任何别的物质，不改变海水的天然成分。因此，海水脱硫系统设计时
8、对排放的海水要重点考虑如下几个指标： （1）保持SO42-增加值在天然海水SO42-浓度的正常波动范围。涨、落潮时海水中SO42-浓度差值为40150mg/L，显然，海水脱硫工艺排水中SO42-浓度6090 mg/L增量，大约是海水本底总量的3左右，其影响将被海水的自然变幅完全掩蔽； （2）pH值要符合当地排放口的水质要求。PH值是海水排放的重要指标，一类、二类海水水质要求pH达到7.88.5，三类、四类海水水质要求pH达到6.88.8。因此，对于海水脱硫系统，其排放的海水一般都要求pH大于等于6.8。 （3）溶解氧DO要适于海洋生物。氧气是把脱硫过程中产生的SO32-进行氧化的重要成分，脱硫
9、后的海水DO含量非常低。氧气是所有海洋生物生存不可缺少的物质，缺氧会对海洋生物的活动产生严重影响。脱硫海水的曝气可以减少COD，增加DO。向混合海水中鼓入空气的数量，以立方米/小时计；海水以立方米/小时计；空气和混合后海水的比例为0.11.5：1，曝气时间为220分钟。,（4）SO32-氧化率要保持较高水平，对海洋生物无害。脱硫海水COD的增加量可以反映脱硫过程中还原性物质（以SO32-为主）的增加情况，COD增加越多说明SO32-氧化率越低。 另外，脱硫后排放的海水也要考虑海水温升以及重金属含量增加对海洋的危害。脱硫海水温升在12左右，对海洋生物的影响微乎其微。目前大型火电厂静电除尘器效率普
10、遍较高，99以上且投运正常，因此在海水脱硫工艺中，除尘器后烟气中残存的飞灰将溶于海水，但这些烟尘中携带增加的悬浮物或重金属与海洋本底值比较十分微小，不会对海洋生物造成危害。,曝气系统应用注意事项,使用PTFE膜片。海水中橡胶的应用有个问题是橡胶膨胀。橡胶膨胀是造成橡胶蠕变（永久伸长）的一个影响因素。SSI的实验室和经验测试数据显示fEPDM和PTFE较EPDM膨胀、蠕变少很多。 管路及其附件材质。由于水温和海水结垢 问题，材质需要特殊考虑。所有的管路可以是塑料，玻璃纤维，或316 SS表面涂覆尼龙，或超级双相不锈钢。 支撑可以是玻璃纤维，卡箍可以涂覆尼龙，如果需要冷却跌落管可以是超级双相不锈钢
11、，或使用全塑料如果在曝气系统前已经冷却完毕（例如，在很多情况下，从风机房到曝气池埋入的管子可以提供有效的冷却）。,应用现状,烟气海水脱硫技术最初在挪威广泛应用于炼油厂工业窑炉的烟气脱硫，近年来在其它国家燃煤或燃油电站锅炉上的应用有了较快的发展，目前共有三十多套海水脱硫装置投入或即将投入运行，如印度TATA电厂、西班牙UNELCO电厂、印度尼西亚PAITON电厂、深圳西部电厂、漳州后石电厂等，其最大单机容量已达到670MW。 电厂烟气脱硫在我国起步时间不长，建成的脱硫系统以石灰石湿法脱硫为主，脱硫系统能够连续投运的较少，主要原因是运行费用高，电价补偿不到位，除社会效益外，电厂得不偿失。深圳妈湾电
12、厂已经建成投运的#4、#5、#6机组海水脱硫系统能够长期连续运行，部分得益于运行费用低。,前景,海水脱硫不需要购买石灰石等原料，也不必处理脱硫副产品，因此运行费用比石灰石湿法脱硫要低。烟气海水脱硫工艺与石灰石-石膏工艺相比，具有投资与运行费用低、不需要吸收剂制备和副产品处理系统、不结垢等特点，系统也日趋成熟完善。我国海岸线漫长，沿海地区经济发达，燃煤电厂众多，海水脱硫应用于海滨电厂有着广阔的市场前景。,应用实例,工程所属方：青岛电厂 青岛是我国著名的沿海旅游城市，2008年举办奥运会帆船比赛，对二氧化硫排放的要求非常严格。青岛电厂地处胶州湾，海水交换条件良好，采用海水脱硫工艺具有得天独厚的条件，预计脱硫后每年可减少二氧化硫排放量三万多吨。 青岛电厂海水脱硫工程主要设计参数（参考数据）如下所示：,脱硫装置机组容量 2300MW FGD 处理烟气量 2110万Nm3/h 煤质含硫量(收到基)1.16% FGD 进口烟气温度 120(设计值) FGD 出口排烟温度75(最低值) FGD 进口S02浓度 2955mg/Nm3 FGD 进口烟尘浓度 200mg/Nm3 设计脱硫效率 不低于90% FGD 占地面积 约160m85m 电厂冷却水量冬季227720t/h 夏季245000t/h 冷却水排水温度 冬季4.2 夏季24.2,
