海水脱硫新秀静悄悄地解决污水排放处理的难题

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数量显著增加,这直接导致了海水脱硫技术的广泛应用。据统计,2006年底,全世界约有超过31,000兆瓦(MW)的排气系统采用了海水脱硷法进行处理,其中富士化工业公司在这一领域占据了近10,000兆瓦的市场份额。

一般来说,沿海火力发电厂会大量使用海水作为冷却塔的冷却介质。在冷却过程中,流出的海水保持其原有的碱性。如果将这部分海水引入到脱硷装置中,与排气中的二氧化硫(SO2)发生反应,则可以在回流至大洋之前对之进行利用。相比于传统的脱硷系统, 海水脱硷系统具有明显优势,如运行成本低廉、操作简单不需添加药品等。

为了降低运营成本并优化排气与海水接触部位(即吸收部分)的设计,我们开发了一种新型无堰式多孔板与充填物结合方式。这一创新技术旨在最大限度地扩大气体与液体接触表面积,以提高效率。在泰国的一座沿岸火力发电厂,我们建立了一个试验装置,对煤燃烧产生的排气进行实证测试。

以下是新型海水脱硷系统及其试验结果介绍:

原理、特点和试验装置

海水通常呈现出7.6至8.4之间的pH值,大约含碱度为100-120毫克/升CaCO3。这些离子包括重碳酸盐离子(HCO3-)和碳酸盐离子(CO32-),其中HCO3-量远远超过CO32-. 当这些离子与经过SO2吸收后的酸性海水混合时,可以通过化学反应来中和放出的废弃物。该系统由鼓风机、吸收塔、加热器、烟囱以及雾化分离器等组成。从吸收塔下部进入的是高浓度SO2含量的大气,而来自冷凝器上的主要输入则是来自上方注入的大量未经处理过的纯净淡 水。大约位于吸收塔中央位置,是所有反应发生的地方,其中包括多孔板,它们促进了活泼且充满能量的地形移动,使得更有效地捕捉到了SO2。此外,在此基础上,我们还进一步改进了一种结合多孔板间隙内嵌充填物的事故,这样做使得它能够实现最佳情况下的最大接触表面大小。

在泰国沿岸的一座燃煤锅炉火力发电厂,该设备采用如下图所示基本结构,并包含两个关键化学反应:第一个是关于HSO3—形成,以及第二个涉及HSO3—转变为SO42—;第三个涉及CO23—转变为HSO3—;第四个涉及同样的反向转变。通过这种方法,可以控制最终释放到环境中的COD水平,并确保不会生成过剩或潜在危险性的化学物质。在同时考虑氧气存在的情况下,有些被自然氧化成氯酸盐,但由于完全氧化需要额外补充氧气,因此我们必须追加更多氧氣以确保最终产品得到彻底清洁。此后,将新的抽取到的分散而再次加入到池塘中,然后强制曝露给空气,从而使整个过程更加有效地消除所有残留元素,最终恢复回到最初状态,即pH值介于2.5至4之间。当我们将两者混合时,就可以利用尚未用于这个目的但仍然可用的纯净淡 水来调整pH值回归正常水平,同时也利用曝光时间让它们变得更加清晰;根据这四个公式,使那些尚未使用过但是有助于调节pH值以及已经用完但需要重新调整pH值以便返回环境的大量淡 水相互作用。但由于实施曝光措施,那些突破性的步骤就足够高效,而且还有提升返回环境中的溶解氧浓度方面带来的积极影响。此外,由于曝光还有增强放出大规模淡 水溶解能力的效果,还有一些其他好处随之而来。而相比之下,不同类型常规污染处理方案如石灰石膏法,其运行费用更高且维护费用更昂贵,而没有必要附加任何辅助设备,因为它不仅不依赖药品,也没有副产品产生,所以总体上非常简单且经济实惠。此外,由于其简易结构,它也提供简便操作并减少维护需求,从而降低整体成本。

(二) 试验性能结果

为了比较两种不同设计模式——一种基于单独多孔板材料,一种则融合单独多孔板材料与填充材料——我们设置了一个专门用于比较这两种不同设计模式效率的小型实验室设施。在这个设施内部,我们监控着每一次L/G变化,以此研究如何达到90%以上或95%以上或者甚至更高比例去除掉S02污染物。一旦达成了目标条件,我们发现尽管L/G保持相同,但是当达到90%以上去除效果时,每次L/G变化都显示出了较大的差异,比起第一款只使用单一多孔板模型来说,更先进的一款融合填充材料功能模型所表现出来的是L/G比第一款小。这意味着,即使是在相同条件下的工作情况下,当S02去除率达到95%,第二款融合模型所采用的L/G次数要少很多,只要减少一半左右,就能够获得相同程度的人类健康安全保护标准级别;因此,如果选择使用这种前卫技术解决问题的话,可以期待进一步降低运营成本并提高能源效率。而且,因为它展示出了惊人的良好性能,为推广这种全新的、高质量、高效益解决方案提供了一定信心。

未来计划继续对该技术进行实际应用测试,并尽可能向各大企业推荐我们的全面支持服务体系,以期通过不断优化策略,加速推广速度,让这样的革命性创新成为日常生活中不可或缺的一个重要环节之一。这项革新不仅帮助我们走向绿色环保未来,而且还将为人们带来长期经济利益收益,让他们享受到更加清洁健康美好的生活空间。

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