海水脱硫新秀为水生态治理带来清新力量

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,使得海水脱硫技术的应用显著增加。考虑到2006年的生产能力,大约有超过31000兆瓦(MW)的排气系统采用了海水脱硷法处理,其中富士化水工业公司的表现占据了大约9500兆瓦。在通常情况下,沿海岸边的火力发电厂会利用丰富的海水作为冷却塔冷却用的冷却剂。当冷却时,流出的海水和原始状态一样,不变。如果将这些排气中的SO2吸收,那么在返回到大洋之前,可以进行中和与之相比,海水脱硷系统主要优势是运营成本低廉且运行简单(不需要添加任何化学品)。该公司已考虑到了将这一技术带给火力发电厂等用户所带来的各种优点,以减少运营成本,并对新开发的排气接触部分(即吸收部分)的性能进行改进。目前现有的无堰式多孔板吸收部份,将其与充填物结合方式相结合。为了验证新开发出的脱硷系统性能并收集数据,在泰国一座沿岸发电厂设置了一个试验装置,对燃煤锅炉排放的一氧化碳进行实证实验。此次将介绍新的海水脱硷系统及其试验结果:原理、特长以及试验装置。

通常情况下,海水pH值在7.6至8.4之间,不同地点略有不同,其碱度大约为100至120毫克/升CaCO3形式存在于重碳酸盐离子(HCO3-)和碳酸盐离子(CO32-)共存中,其中HCO3-数量远远超过CO32-. 这两种离子与含SO2后的酸性 海 水反应,将产生中性的氢氧化物。而这项工作由两个鼓风机、吸收塔、一系列洗涤槽、吸收部分、一根烟囱以及雾化分离器组成。排气从吸收塔底部进入,而来自冷凝器出flows 的未经处理过的大量清洁再用来注入上方。在absorption tower 中心位置处,即使是gas 和 liquid 的接触表面积最大化,这样可以提高去除率。此外,该项目还旨在通过降低运行费用来实现这一目标,将absorption 部分稍作改动,并将充填材料插入多孔板间隙内。

泰国沿岸的一座燃煤锅炉火力发电厂安装的一个用于测试新的sea water scrubbing system 设备如下图所示。

主要反应包括有关SO2相关反应式[(1) and (2)] 和关于 CO32 - 相关反应式 [(3) and (4)]. 排放中的 SO2 被absorption 部分中的water 吸取生成 HSO 3 [-] [(1)] 或者 SO23 [-] 根据条件而定。这两种都成为COD 成分之一,在回归到 大洋 之前必须被处理。在其中,由于Oxygen 存在,它们根据Oxygen 与 SO2 浓度而自然或人工转变为sulfate ion [SO42 -]. 然而,由于完全转变为 sulfate ion 必须额外添加 Oxygen [(2)]. 因此,用 fog separation 分离出来的newly generated sea water 在tower 下部 tank 和 sea water treatment tank 进行强制曝氧。在整个过程中,无论是在 absorption 或者是 HS03[-] 氧化阶段,都会发生 H+ 释放 [(1) and (2)]. 最终导致返回到 大洋 的sea water 变成acidic pH 值介于 5 到10 之间。一般来说,从cooling tower 出flow 的大量 seawater 比从 absorption 部分来的seawater 多。但是在sea water treatment tank 中,将acidic seawater 与 cold condenser seawater 混合以恢复pH 值并进行曝氧操作以进一步提高效率。此外,此过程还有促进出flowing seawater DOC 增加作用。

相对于常规fire power plant 脱 硫 系统石灰石膏法,这种基于water 脱 硫 有几个优势尤其是在设备费和运行费方面。大规模地由于不需药品及副产品,所以无需附属设备如药品溶解系统、药品储存罐及淡化池等因此总体体系非常简便且经济有效。此外,因其简单性质操作也较为简单维护费用也很低。(继续)

为了比较使用无堰式多孔板方式[(1)] 及使用无堰式多孔板与充填物结合方式[(2)] 在相同条件下达到的去除效果,我们设置了一台独立测试装置,该装置位于现有system 附近,其输入流量控制均匀,以确保L/G比保持恒定。一旦达到90%以上去除效果,我们可以观察L/G比变化发现,(2) 方法所需L/G比小于(1) 方法。这意味着尽管两者的L/G比相同,但(2) 方法消耗更少资源即可达到高效率同样的95% 去除效果时,(2) 方案仅消耗(1)方案一半以上资源,因此采用(2) 方案能显著减少运营成本,同时提升效率。

未来我们计划对实际设备进行全面测试,并积极向火力发电厂推广这种既经济又高效的事务解决方案。

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