农村排污的海水脱硫新英雄登场

在过去的十年里,全球沿海地区的煤炭和重油燃烧锅炉火力发电站的大量使用,使得海水脱硫技术得到显著发展。据统计,截至2006年,有超过31,000兆瓦(MW)的排气设施采用了海水脱硷法进行处理,其中富士化水工业公司的项目规模约为9,500兆瓦。

通常情况下,沿海火力发电厂会利用丰富的海水作为冷却系统中的冷却剂。在冷却过程中,这些流入冷凝器并未改变其碱性。如果将这些排气中的SO2吸收进脱硷装置,那么在回归大洋之前就可以实现利用。与传统脱硷系统相比,海水脱硷系统的主要优势是运行成本低廉且操作简单,不需要添加任何药品。此外,该公司还考虑到了将新开发的技术应用于火力发电厂等用户,以减少运行成本,并对排气和接触部分(即吸收部分)的性能进行改进。

目前正在泰国沿岸的一座燃煤锅炉火力发电厂上安装了一台用于测试新型海水脱硷系统性能和数据收集的小型试验装置,对燃烧过程产生的排气进行了实证实验。以下是关于这项新技术及其试验结果的一般介绍:

原理、特点与试验设备

海水本身具有pH值介于7.6到8.4之间,大约含有100-120毫克/升CaCO3溶解物质。这两种离子,以及它们与吸收SO2后生成酸性的海水反应,可以使放出的海水达到中和效果。该系统由两个鼓风机、一座吸收塔、一座处理槽、一段吸收部份、一座烟囱以及一台雾化分离器组成。

排气从吸收塔底部进入,从冷凝器输出的是主要通过上部注入到的较多数量的sea water。在absorption tower 中心位置处,即absorption part 中,与排气发生接触,将SO2 吸附至water 中形成HSO3- 和 SO32-.为了确保高去除率,我们采取无堰式多孔板设计,这样板材能够促成活跃液体与gas 的运动现象。

目前开发的情景旨在降低运营费用,我们通过改进absorption part 部分,将充填物插入多孔板间隙中以最大化gas 和liquid 接触表面积。

泰国沿岸一座燃煤锅炉火力发电厂上的实验装置结构如下图所示

主要反应包括SO2相关反应式(式(1)(2))及CO32-相关反应式(式(3)(4))。通过absorption part 的sea water 吸附其中之SO2 并生成HSO3- 及 SO32-, 而这些ions 是放出sea water COD 成分时必须被处理掉。在实际情况下,由于存在氧氣,因氧氣浓度及SO2 浓度而考慮一部分可自然氧化為sulfate ions (SO42-);然而完全氧化後需額外加氧氣(式(2))。

因此,在雾化分离器内重新释放新的sea water 进行强制曝気,在tower 下方及processing tank 内进行强制曝気以提高pH 值,最终变为酸性(pH 仅次于pH 5 到 4)。一般来说,cold condenser 输出 sea 水量远大于de sulfurization absorption sea 水量,但我们在processing tank 内将acidic sea 水混合未用 cold condenser 出put sea 水使返回大洋前的sea 水 pH 恢复,同时执行曝気步骤对恢复有很大的帮助。此外,此过程也能有效提升返回的大洋前的DOC (dissolved oxygen )。

总结来说,与传统石灰石膏法相比,该方法不仅设备费更低、运行费更便宜,而且由于不需要药品或副产品管理,因此没有必要额外配备任何附属设备,如药品溶解系统、药品储罐或干燥设施。此外,由于其简单性,本体系既易于操作又省事维护。

二、试验设备性能与试验结果

为了比较两种不同类型—无堰面板方式称为"第一种方式" — 与无堰面板结合充填物方式称为"第二种方式" — 在现有的德苏施尔工艺旁边设立了一个小型测试装置。当输入800ppm-dry 的S02 时,我们研究了解决方案效率如何随L/G变化而变化,并发现尽管两者L/G 相同但当达到90%以上时,当S02 去除效率达95% 时第二种方式L/G 比第一种方式小。这意味着相同条件下的第二种方式消耗较少,而仍然保持90%以上去除效率,因此采用第二个方案可以进一步减少运营成本。而且,它们提供了更高效的人员培训课程。

未来计划实施实际机环境下的实用验证,并积极推广给予价格优惠同时效果卓越的人民生活改善工程解决方案。

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