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烟气海水脱硫工艺文献 目录 1 烟气海水脱硫工艺的实践经验及改进 ___________________________________________ 1 1.1 摘要 ....................................................................................................................................... 1 1.2 烟气海水脱硫的基本原理 ................................................................................................... 2 1.3 4 号机组海水脱硫实践的基本经验 ..................................................................................... 3 1.3.1 海水脱硫适合烧中、低硫煤的海边电厂 .................................................................... 3 1.3.2 降低吸收温度可提高脱硫效率 .................................................................................... 4 1.3.3 增加相际接触面和相际湍动程度可提高脱硫效率 .................................................... 4 1.3.4 脱硫效率随进口 SO₂浓度增加而降低 ........................................................................ 5 1.3.5 旁路烟道及旁路挡板门的运行 .................................................................................... 5 1.4 5，6 号机组海水脱硫工艺的改进 ....................................................................................... 5 1.4.1 提升排水 pH 值的改进 ................................................................................................. 6 1.4.2 减少曝气池的面积 ........................................................................................................ 6 1.5 提高国产化率 ....................................................................................................................... 6 1.6 进一步改进海水脱硫技术的探讨 ....................................................................................... 7 1.6.1 进一步减少曝气池的面积 ............................................................................................ 7 1.6.2 进一步优化吸收塔的设计 ............................................................................................ 7 1.6.3 旁路烟道及旁路挡板的设置 ........................................................................................ 7 1.6.4 进一步提高国产化率 .................................................................................................... 7 1.7 结束语 ................................................................................................................................... 8 2 海水烟气脱硫工艺 ___________________________________________________________ 8 2.1 摘要 ....................................................................................................................................... 8 2.2 前言 ....................................................................................................................................... 8 2.3 海水烟气脱硫技术原理 ....................................................................................................... 8 2.4 我国海水烟气脱硫工艺 ....................................................................................................... 9 2.5 flakt-hydro 海水烟气脱硫工艺 ........................................................................................... 10 2.6 Bechtel 公司的海水烟气脱硫工艺 ..................................................................................... 11 2.7 海水烟气脱硫工艺的优缺点 ............................................................................................. 11 2.8 结束语 ................................................................................................................................. 12 2.9 参考文献：
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1 烟气海水脱硫工艺的实践经验及改进 黄宗汉 (中南电力设计院，武汉市，430071) 1.1 摘要
深圳西部电厂 4 号机组是国内最先采用、被国家环保总局确定为示范工程的烟气海水脱硫项目。烟气海水脱硫的基本原理是利用海水中含有的过量可溶性碳酸钙和碳酸钠，使得海水具有大量吸收、中和 SO₂的能力。4 号机组烟气海水脱硫实践的基本经验是：该烟气海水脱硫工艺适合烧中、低硫煤的海边电厂；应降低吸收 SO₂的温度和增加相际接触面和相际湍tuān动程度以提高脱硫效率；其脱硫效率随进口 SO₂浓度增加而降低。在 4 号机组烟气海水脱硫工艺成功运行的基础上，5、6 号机组在建设烟气海水脱硫系统时，其主要改进有：提升排水 pH 值；缩小曝气池面积；提高设备国产化率。
［关键词］火电厂烟气海水脱硫实践经验技术改进 中图分类号：X701.3 文献标识码：B 文章编号：1000-7229(2005)09-0059-03 深圳西部电厂 4 号 300MW 机组烟气海水脱硫系统采用挪威 ABB 公司的技术及设备，现已投入商业运行。5 年的运行实践表明：该系统运行状况良好，各项性能指标均达到或优于设计要求，其脱硫效率在 92%以上，排水的 pH 值在 6.7 以上，5 年来累计减排 SO₂3.7 万 t 以上，环境状况明显改善，取得了良好的社会效益和环保效益。
4 号机组烟气海水脱硫装置运行成功后，现该电厂 5，6 号机组海水脱硫装置已投入商业运行。全套装置国产化率约 65%，技术上吸取了 4 号机组的经验，做了进一步改进，投资大幅度下降，性能稳定，各项性能指标优于 4 号机组。现该厂 1，2，3 号机组海水脱硫项目的建设正在实施中。
1.2 烟气海水脱硫的基本原理 海水中含有 2.3%~3.5%的盐分，碳酸盐约占海水中盐分的 0.34%。由于内陆河流不断地将可溶性石灰石送入大海，而海水又不断与海底和沿岸的碱性沉淀物接触来维持海水中碳酸盐的平衡，所以，海水中的过量可溶性碳酸钙和碳酸钠，使得海水具有大量吸收、中和 SO₂的能力。
海水脱硫的主要化学反应式如下：
(1)在吸收塔中：
SO₂+H₂O→HSO 3− +H +
------------------------------------------------------- (1-1) HSO 3− →SO 3 2− +H +
-------------------------------------------------------------- (1-2) (2)在曝气池中：
SO 32− + 12 O₂→SO 42−
-------------------------------------------------------------- (1-3) CO 32− +H + →HCO 3 −
------------------------------------------------------------- (1-4) HCO 3− +H + →CO₂+H₂O ------------------------------------------------------- (1-5) 海水脱硫工艺吸收 SO₂最终生成无害的硫酸盐，它是海水中盐分的主要成分，该成分对海洋生物是不可缺少的。海水脱硫的主要工艺流程见图 1-1。
图 1-1 海水脱硫主要工艺流程 1.3 4 号机组海水脱硫实践的基本经验 4 号机组是全国第 1 个烟气海水脱硫项目。为了解烟气海水脱硫对海域的影响，国内进行了长达 3 年半、14 次海域水质跟踪观测。根据 4 号机组烟气海水脱硫运行经验和监测数据，总结出以下经验。
1.3.1 海水脱硫适合烧中、低硫煤的海边电厂 烟气海水脱硫吸收剂系采用电厂循环水排水，吸收剂量是循环水量的 1/6左右，大吸收剂量和气、液 2 相大传质面保证了充分吸收烟气中的 SO₂，因而可获得较高的脱硫效率。
表 1-1 为 4 号机组脱硫前、后 SO₂的排放量及减排 SO₂量。从表 1 可知，脱硫效果十分显著。
表 1-1 4 号机组脱硫前、后 SO₂排放量及减排 SO₂量 项目 小时排放量(t/h) 年排放量(t/a) 质量排放浓度(mg/m³) 投产来累计排放/万 t 脱硫前 1.423 8538 1160 / 脱硫后 0.114 687 93 / 减排量 1.309 7851 1067 37896
1.3.2 降低吸收温度可提高脱硫效率 根据亨利定律：
(1)在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度成正比。
(2)在一定的压力下，气体在水溶液中的溶解度随温度升高而降低。
烟气海水脱硫是利用海水吸收 SO₂，SO₂溶于海水后，生成 H₂SO₃，H₂SO₃又离解为H + 、HSO 3− ，因此，SO₂的吸收，除满足亨利定律外，也与 H₂SO₃的离解常数有关。其平衡浓度计算式为：
C SO 2 =55.56×P SO 2H SO 2 +√55.56 × K a 1×P SO 2H SO 2
式中 C SO 2 为SO 2 在水溶液中达到吸收平衡时的浓度，mol/L P SO 2 为SO 2 平衡分压 H SO 2 为亨利常数 K a 1 为 H₂SO₃一级离解平衡常数。
实践证明，当吸收塔在系统中的工作条件决定后，海水的吸收 SO₂的能力主要与海水在吸收塔内的温度有关。图 1-2 是 SO₂气体溶解度与温度的关系曲线。因此，海水脱硫工艺使烟气通过气-气回转式换热器(GGH)，将烟温由123℃降至 85℃，利用随季节温度控制在 30~38℃的循环水排水，以保证 SO₂的吸收温度稳定在较低的水平。据实测：即使在深圳夏季，海水的吸收温度能维持在 34.5~38℃，这保证了海水的吸收效率。如果在我国北方沿海地区使用该工艺，吸收效果会更好。
图 1-2 SO₂气体溶解度与温度的关系曲线 1.3.3 增加相际接触面和相际湍动程度可提高脱硫效率
该电厂的填料吸收塔为气、液两相提供了充分接触的表面和两相逆流的湍动程度，吸收塔内的传质主要发生在填料表面的液膜内，众多的空心轮状薄片填料保证了两相流体有良好的、尽可能大的有效传质面，即α=A/V 值大。另外，应选择合适的液、气比和空塔流速，以保持气、液两相流的合适湍动程度。该电厂的液气比为 6.0L/m³左右，比石灰石-石膏法脱硫工艺要求的液气比小得多。其烟气空塔流速约为 2.5m/s，要取得脱硫高效率有较大的裕度。
1.3.4 脱硫效率随进口 SO₂浓度增加而降低 运行实践表明，当其他条件不变时，海水脱硫效率随系统进口 SO₂浓度的增加而降低。如图 1-3 所示。其物理意义为：当进口烟气 SO₂浓度变化时，吸收塔吸收剂的量并无大的变化，烟气中较低浓度的 SO₂将被较充分吸收，而被吸收 SO₂的比率则会增高，因而脱硫效率提高。这也是海水脱硫工艺更适合中、低含硫量燃煤的原因。现在各电厂使用的燃煤，烟气含 SO₂的质量分数一般均在 600ppM 以下，因此，脱硫效率达到 92%以上是能实现的，可满足环保对脱硫效率的要求。
图 1-3 进口 SO₂浓度与脱硫效率的关系曲线 1.3.5 旁路烟道及旁路挡板门的运行 从图 1-1 可知，为了启动、试运和事故时能使烟气从旁路排至烟囱，设置了进、出口和旁路 3 个挡板门。由于烟道尺寸大，3 个门的尺寸分别为 5m×6m、5m×5.2m 和 5m×6.5m。挡板门又在高温条件下工作，虽均为进口设备，但挡板门变形、卡涩和操作不灵的现象在长时间使用后可能发生。运行中，为了不发生事故，现均不关闭旁路挡板，在任何时候，均为常开状态，故可能出现部分烟气从旁路泄漏，这有待改进。
1.4 5，6 号机组海水脱硫工艺的改进
在 4 号机组烟气海水脱硫工艺成功运行的基础上，5，6 号机组烟气海水脱硫系统主要有以下改进。
1.4.1 提升排水 pH 值的改进 提升烟气海水脱硫排水的 pH 值，主要依赖曝气池。4 号机组烟气海水脱硫系统排水的 pH 值要求不小于 6.5，而国家环保标准要求 5，6 号机组烟气海水脱硫系统排水的 pH 值提升至 6.8。为满足国家标准的要求，改进措施如下：
(1)提高曝气风机压头，降低排水的 COD 值； (2)曝气池横向布满空气喷嘴，虽然 5，6 号机组曝气池面积比 4 号机组小，但空气喷嘴覆盖的面积比 4 号机组大。
5，6 号机组脱硫曝气池投产后，池中海水混合及湍流程度明显比 4 号机组强烈，实测的 pH 值均在 6.8 以上，达到了预期效果。
1.4.2 减少曝气池的面积 烟气海水脱硫系统中，曝气池是水质恢复系统的主要构筑物，其占地面积较大。在 4 号机组运行后，采取充分发挥曝气池作用的措施来缩小曝气池面积，取得了明显的效果。表 1-2 为曝气池改进前、后对比。反应区面积或总面积均有大幅度降低，总面积减小了 25.07%；反应池面积减小了 23.14%。这对于降低造价和减少占地，效果十分显著。
表 1-2 4 号机组与 5，6 号机组曝气池面积的比较 机组名称 池总长/m 池总宽/m 总面积/m² 反应池长/m 反应池宽/m 反应池面积/m² 4 号机组 58.0 37.0 2146 44.2 32.15 1421.03 5，6 号机组 53.6 30.0 1608 43.0 25.40 1092.20 1.5 提高国产化率 4 号机组烟气海水脱硫系统的设计和设备均为外国负责和供应，国产化程度很低。通过 4 号机组的建设与运行，已积累了经验。在国家支持下，5，6 号机组烟气海水脱硫工程实施了国产化战略，设备尽可能由国内制造，整个系统的国产化率已达 65%以上，为烟气海水脱硫装置技术的进一步推广打下了基础。
1.6 进一步改进海水脱硫技术的探讨 通过 5，6 号机组...
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