海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

第28卷第4期 2008年8月

动 力 工 程Vol. 28No. 4 Aug. 2008

文章编号:1000 6761(2008) 04 0612 04

海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

杨志忠

(东方锅炉(集团) 股份有限公司技术中心, 成都610071)

摘 要:利用纯海水呈弱碱性且具有吸收酸性气体的天然特点, 开发了海水烟气脱硫(SWFGD) 技术. SO 2采用钢制喷淋空塔高效吸收, 吸收塔酸性海水以重力流方式排出, 吸收塔海水输送采用母管制与单元制相结合的方式, 脱硫海水水质恢复系统采用以曝气池中层曝气为主和/或吸收塔海水池曝气为辅的措施. 该技术在300M W 机组的电站工程运行结果表明:烟气SO 2浓度在1300~1700mg /m 工况下, 脱硫效率>95%, 脱硫排放海水PH 值>6. 8, 饱和溶解氧(DO) >5mg /L, 化学需氧量(COD) 增量

关键词:环境科学; 海水烟气脱硫; SO 2浓度; 喷淋空塔; 电站中图分类号:X701. 3 文献标识码:A

3

Seawater Flue Gas Desulphurization Technology and Its Engineering

Application in Power Plant

YA N G Zhi z hong

(Technolog y Center, Do ng fang Boiler Gro up Co. Ltd. , Chengdu 610071, China)

Abstract:Based o n seaw ater s nature o f alkalescence and character istic of acidic gas absor ption, seaw ater flue g as desulphur ization (SWFGD) technolo gy w as developed. SO2in r aw flue g as is efficiently remov ed in steel structure spraying empty tow er, and acidic seaw ater in absorber is discharged by m eans of gr av ity. Seaw ater as absor bent is fed by m eans o f the combination of comm on pipe and individual pipe. For FGD seaw ater recovery system , m iddle lev el aer ation in aeratio n basin is adopted primarily, w ith aeration in absorber as accesso rial means. SWFGD techno logy has been applied successfully in 300M W boiler, and results show that desulphurization efficiency is more than 95%, PH of FGD discharge seaw ater is larg er than 6. 8, satur ation disso lved oxy gen (DO) co ntent is m ore than 5mg/L and chem ical ox yg en demand (COD) increment is less than 0. 20m g/L, in the case o f 1300~1700mg /m 3SO 2co ncentration of raw flue gas.

Key words:env ir onm ental science; seaw ater flue gas desulphurization; SO 2concentratio n; spraying empty to w er; pow er plant

海水烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高、系统简单可靠及运行成本低的优点, 是较常采用的烟气脱硫技术之一[1].

收稿日期:2007 04 19 修订日期:2007 11 14

近几年来, 海水烟气脱硫技术已得到沿海电厂

认可并迅速在中国推广应用. 目前, 在中国已经投运的SWFGD 装置最大单机装机容量已经达到了600

作者简介:杨志忠(1969 ), 男, 四川大竹人, 高级工程师, 硕士研究生, 主要从事石灰石 石膏湿法烟气脱硫、海水烟气脱硫和烟气脱硝技术

(:E

第4期

杨志忠:海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

613

MW, 在建SWFGD 装置的最大单机装机容量也已经达到1000M W.

2005年3月, 东方锅炉在石灰石 石膏湿法烟气脱硫经验的基础上, 利用纯海水呈弱碱性并具有吸收酸性气体的天然特点, 自主开发了纯海水烟气脱硫工艺, 该工艺已成功地用于厦门华夏国际电力发展有限公司4 300M W 机组海水烟气脱硫工程.

氢离子(H +) , H SO -3与氧(O 2) 反应生成硫酸氢根

--离子(H SO -4) , H SO 4与H CO 3反应生成稳定的

SO 2-4及易于吹脱的CO 2和水. 最终反应生成的CO 2通过曝气方式强制吹脱, 使海水中的CO 2浓度降低, 从而提高脱硫海水中的pH 值和DO 值, 以达到标准排入海里.

海水烟气脱硫总的化学反应方程为:SO 2+1/2O 2+2H CO 3#SO 4+H 2O+2CO 2∃

(1)

表2 海水中的饱和溶解氧Tab. 2 Saturation DO in seaw ater

海水中氯化物浓度/mg ! L -1

温度/∀

[**************]0

14. 612. 7511. 2710. 079. 078. 247. 546. 936. 41

500013. 7212. 0210. 659. 538. 607. 837. 176. 616. 12

1000012. 911. 3210. 059. 018. 167. 446. 836. 305. 84

1500012. 1310. 679. 498. 537. 737. 066. 496. 015. 58

2000011. 4110. 058. 968. 077. 336. 716. 185. 725. 33

-2-

1 海水特性

天然海水中含有大量的可溶性盐类, 其主要成份是氯化物(约占80%以上) 和硫酸盐(约占10%左右) , 此外还含有一定量的可溶性碳酸盐及重碳酸盐(约占0. 3%左右) , pH 值一般在7. 5~8. 5范围内, 甲基橙碱度一般为1. 2~2. 5mm ol/L, 因此, 纯海水具有天然的酸碱缓冲及吸收酸性气体的能力. 海水水质特性见表1.

表1 海水水质特性Tab. 1 Feature of seawater quality

项目pH

-6

H CO -3/ 10

数据7. 5~8. 5140100~[***********]14000

CaC O 3碱度/mg ! L -1

Cl -/ 10-6

3 工艺流程

纯海水烟气脱硫工艺流程主要分为烟气侧流程和海水侧流程, 见图1.

Na +/ 10-6M g 2+/ 10-6Ca 2+/ 10-6

-6S O 2-4/ 10

用于电厂烟气脱硫的海水来源于电厂凝汽器冷却海水, 此海水与天然海水有着本质的区别:(1) 为了防止海生生物殖养在管道与设备表面, 在用于冷却凝汽器的海水中添加了一定量的次氯酸钠, 故冷

却海水的氯离子浓度比实际天然海水的氯离子浓度高. 同时, 由于次氯酸钠具有良好的泡沫乳化能力, 从虹吸井出来的海水在湍流过程中会产生大量泡沫; (2) 经过凝汽器冷却后, 海水温度将提高8~9∀, 海水中的饱和溶解氧(DO) 将大幅降低, DO 随温度和氯离子浓度变化值见表2. 因此, 对脱硫海水进行工艺计算时, 应予以修正.

图1 海水烟气脱硫工艺流程

Fig. 1 Schem atics of s eaw ater flue gas des ulphu rization

3. 1 烟气侧流程

烟气侧流程根据需要设置. 如果脱硫设计与主机同步设计, 可以不设置烟气旁路、增压风机与气 气换热器(GGH ) 系统, 其烟气流程为:引风机烟气#原烟气挡板#吸收塔#净烟气挡板#烟囱. 此烟, 2 纯海水烟气脱硫原理

纯海水烟气脱硫工艺是利用天然海水中的碱度脱除烟气中SO 2的一种湿式烟气脱硫方法. 烟气中

的2(3和

-

614

动 力 工 程

第28卷

塔阻力与烟囱阻力组成, 脱硫压力损失由锅炉引风机克服.

在有GGH 的情况下, 宜设置单独的脱硫增压风机. 烟气侧流程为:引风机烟气#原烟气挡板#增压风机#GGH 原烟气侧#吸收塔#GGH 净烟气侧#净烟气挡板#烟囱.

设置旁路烟气时, 其烟气流程为:引风机烟气#旁路烟气挡板#旁路烟道#烟囱.

3. 2 海水侧流程

海水侧流程分为海水输送系统与海水水质恢复系统. 海水输送系统由泵组池、海水增压泵、管/沟等组成. 海水水质恢复系统由混合池和曝气系统等组成.

电厂虹吸井流出的循环海水通过重力流管道全部引入脱硫系统设置的泵组池中. 在泵组池, 一部分海水经过海水增压泵送入吸收塔进行脱硫, 脱硫后的酸性海水自流进入泵组池下游的混合池中, 并与从泵组池潜流排出的剩余海水混合, 混合后的海水自流到曝气池曝气, 以提高海水的pH 值和DO 值, 随后排入大海.

海水侧流程:电厂虹吸井海水#泵组池#潜流

混合池#曝气池#排水池#排水沟#大海. 是否设置海水旁路管沟.

#

酸的水解以一级水解为主导. 在水解过程中, 不断生成的H 离子与海水中的CO 3、H CO 3发生中和反应:

+

2--

图2 高效吸收喷淋空塔

Fig. 2 High efficiency ab sorption spraying empty tow er

+

CO 2-3+H #H CO -3

+

H CO -3+H #CO 2(g ) +H 2O

(5) (6)

同时, 该反应也会在吸收塔下游的混合池与曝气池中发生.

海水烟气脱硫吸收塔是非循环的开放式系统,

设计上必须确保吸收塔的海水能够顺畅地排出. 东方锅炉纯海水烟气脱硫吸收塔采用重力自流方式排放海水. 4. 3 除雾器

除雾器布置在吸收塔上部. 根据净烟气中的液滴含量, 确定除雾器型式. 净烟气中液滴含量设计值较小时, 宜采用屋脊式, 反之采用板式.

烟气侧设置有GGH 系统时, 宜配置除雾器冲洗系统.

4. 4 喷淋层与海水输送配置

综合脱硫效率、海水输送泵制造技术、建设场地、建设成本以及运行成本考虑, 海水输送系统宜采用单元制和/或母管制方式.

海水侧流程根据系统配置与工期要求等可确定

4 喷淋空塔技术特点

2005年, 东方锅炉成功地自主开发了海水烟气脱硫高效、喷淋吸收空塔, 见图2. 喷淋空塔自下而

上由海水池、喷淋层吸收区和除雾器组成. 4. 1 吸收区

吸收区主要包括喷淋层, 它设置有足够数量的高效涡流喷嘴, 使喷淋海水完全覆盖吸收塔断面. 在吸收区, 喷淋海水与烟气强烈接触, 烟气中的SO 2溶解于海水中并转化成亚硫酸:

SO 2(g) +H 2O #H 2SO 3(2)

除了SO 2外, 烟气中的其它酸性成份, 如H Cl 、H F 以及部分烟尘也被海水洗涤溶于海水中. 4. 2 吸收塔海水池及其排放

脱除SO 2后的海水进入到吸收塔底部的海水池中, 在海水池中SO 2溶解生成亚硫酸, 发生如下水解反应:

一级水解反应:H 2SO 3 H +H SO

二级水解反应:H SO H +SO

-3

+

2-3

+

-3

5 海水水质恢复系统

吸收塔喷淋海水洗涤烟气后, 其海水pH 值一般为2~5. 为提高pH 值和DO 值, 必须设置海水水质恢复系统. 此系统除了将吸收塔排出的酸性海水与泵组池潜流到混合池的新鲜海水进行混合外, 还包括曝气系统. 曝气作用主要有:

(1) 氧化亚硫酸根与亚硫酸氢根离子; (2) 提高DO 值;

CO 2, (3)

(4)

第4期

杨志忠:海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

表4 保证值与性能试验结果

615

根据设计参数确定曝气系统采用吸收塔曝气方式还是曝气池曝气方式. 当烟气中SO 2浓度较低、脱硫效率不高以及排放海水所要求的pH 值较低时, 可采用吸收塔海水池曝气, 此曝气主要以富氧提高DO 值为主; 当烟气中SO 2浓度、脱硫效率以及排放海水所要求的pH 值均较高时, 宜采用曝气池曝气, 此曝气方式主要以进一步提高pH 值和DO 值为主.

以上2种曝气方式均主要发生下述化学反应:氧气溶解反应:O 2(g) #2O(l) (7)

2-亚硫酸根氧化反应:SO 2-3+1/2O 2#SO 4

Tab. 4 Guarantee values and performance acceptance test

results

项目

设计煤BM CR 工况下脱硫效率/%FGD 出口烟尘浓度/mg ! m -3设计工况净烟气进入烟囱温度/∀FGD 连续运行的工业用水量/t ! h -1FGD 连续运行的复用水耗量/t ! h -1海水量工况1海水排放指标pH 值

COD M n 增量/mg ! L -DO/mg ! L -1

1

保证值&95∋50(70%10%18. 25

测试结果96. 116. 86804. 20

评价达标达标达标达标达标

(8)

(6. 8%0. 5(4

6. 810. 066. 88

达标达标达标

-亚硫酸氢根氧化反应:H SO -3+1/2O 2#H SO 4

H SO -4

-

(9)

2-与海水中的H CO -3发生反应生成SO 4

-2-

海水量工况2海水排放指标pH 值

COD M n 增量/mg ! L -DO/mg ! L -1

1

和碳酸, 反应如下:

H SO 4+H CO 3#SO 4+CO 2(g) +H 2O (10)

CO 2(g )

曝气吹脱

(6. 5%0. 54∋4857. 5

6. 790. 066. 893654

达标达标达标达标

2∃(11)

6kV 馈线处平均值/kW

6 工程实例

2007年4月, 该技术成功应用在厦门华夏国际电力发展有限公司4 300MW 机组海水烟气脱硫工程中, 主要设计条件、设计性能参数以及测试结果数据见表3和表4.

表3 主要设计条件Tab. 3 Main design conditions

项目

FGD 入口烟气量(湿标态) /m 3! h -1FGD 入口烟气量(干标态) /m 3! h -1FGD 入口S O 2浓度(干标态) /m g ! m -3FGD 入口烟尘浓度(干标态) /mg ! m -FGD 入口烟气温度/∀单台机组海水量/m 3! h -1海水pH 值

海水碱度/m mol ! L -1海水温度/∀

3

7 结 论

海水烟气脱硫工艺根据电厂需要和设计参数进行不同配置. 吸收塔采用高效喷淋空塔技术, 吸收塔喷淋海水的供给采用单元制和/或母管制, 吸收塔海

水以重力流方式排放, 脱硫海水处理采用以曝气池曝气为主和/或吸收塔曝气为辅. 工程实际应用表

数据[***********]%[1**********]8. 02. 229

明, 该技术的先进性、可靠性及机组调节性已达到同类技术的先进水平, 结束了国外技术在中国海水烟气脱硫领域的垄断地位. 这对于我国为数众多的海边电厂降低脱硫运行成本、提高电厂经济效益具有重要意义. 参考文献:

[1] 张志红, 唐茂平. 漳州后石电厂6 600M W 超临界机

组海水脱硫工艺介绍[J].中国电力, 2002, 35(7) :72-74.

(上接第604页)

[3] 戴勇峰, 王 海, 张克危, 等. 混流可逆式转轮密封装置

的泄漏量及其对机组运行的影响[J]. 水力发电学报, 2005, 24(2) :100-104.

[4] 戴勇峰, 王 海, 张克危, 等. 混流可逆式转轮轴向水推

力研究[J]. 水力发电学报, 2005, 24(2) :105-109. [5] 吴 钢, 张克危, 戴勇峰, 等. 低比转速转轮泄漏量对水

电机组抬机的影响[J]. 水力发电学报, 2004, 23(4) :

106-111.

[6] 谢 菲, 吴占松. 文丘里管内气固两相流动的数值模拟

和实验[J].动力工程, 2007, 27(2) :237-241.

[7] 蒋建飞, 黄树红, 王 坤, 等. 凝汽器水侧流动的三维数

值模拟[J].动力工程, 2006, 26(2) :249-252.

[8] 马震岳, 董毓新. 水轮发电机组动力学[M ]. 大连:大连

理工大学出版社, 2003:120-128.

第28卷第4期 2008年8月

动 力 工 程Vol. 28No. 4 Aug. 2008

文章编号:1000 6761(2008) 04 0612 04

海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

杨志忠

(东方锅炉(集团) 股份有限公司技术中心, 成都610071)

摘 要:利用纯海水呈弱碱性且具有吸收酸性气体的天然特点, 开发了海水烟气脱硫(SWFGD) 技术. SO 2采用钢制喷淋空塔高效吸收, 吸收塔酸性海水以重力流方式排出, 吸收塔海水输送采用母管制与单元制相结合的方式, 脱硫海水水质恢复系统采用以曝气池中层曝气为主和/或吸收塔海水池曝气为辅的措施. 该技术在300M W 机组的电站工程运行结果表明:烟气SO 2浓度在1300~1700mg /m 工况下, 脱硫效率>95%, 脱硫排放海水PH 值>6. 8, 饱和溶解氧(DO) >5mg /L, 化学需氧量(COD) 增量

关键词:环境科学; 海水烟气脱硫; SO 2浓度; 喷淋空塔; 电站中图分类号:X701. 3 文献标识码:A

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Seawater Flue Gas Desulphurization Technology and Its Engineering

Application in Power Plant

YA N G Zhi z hong

(Technolog y Center, Do ng fang Boiler Gro up Co. Ltd. , Chengdu 610071, China)

Abstract:Based o n seaw ater s nature o f alkalescence and character istic of acidic gas absor ption, seaw ater flue g as desulphur ization (SWFGD) technolo gy w as developed. SO2in r aw flue g as is efficiently remov ed in steel structure spraying empty tow er, and acidic seaw ater in absorber is discharged by m eans of gr av ity. Seaw ater as absor bent is fed by m eans o f the combination of comm on pipe and individual pipe. For FGD seaw ater recovery system , m iddle lev el aer ation in aeratio n basin is adopted primarily, w ith aeration in absorber as accesso rial means. SWFGD techno logy has been applied successfully in 300M W boiler, and results show that desulphurization efficiency is more than 95%, PH of FGD discharge seaw ater is larg er than 6. 8, satur ation disso lved oxy gen (DO) co ntent is m ore than 5mg/L and chem ical ox yg en demand (COD) increment is less than 0. 20m g/L, in the case o f 1300~1700mg /m 3SO 2co ncentration of raw flue gas.

Key words:env ir onm ental science; seaw ater flue gas desulphurization; SO 2concentratio n; spraying empty to w er; pow er plant

海水烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高、系统简单可靠及运行成本低的优点, 是较常采用的烟气脱硫技术之一[1].

收稿日期:2007 04 19 修订日期:2007 11 14

近几年来, 海水烟气脱硫技术已得到沿海电厂

认可并迅速在中国推广应用. 目前, 在中国已经投运的SWFGD 装置最大单机装机容量已经达到了600

作者简介:杨志忠(1969 ), 男, 四川大竹人, 高级工程师, 硕士研究生, 主要从事石灰石 石膏湿法烟气脱硫、海水烟气脱硫和烟气脱硝技术

(:E

第4期

杨志忠:海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

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MW, 在建SWFGD 装置的最大单机装机容量也已经达到1000M W.

2005年3月, 东方锅炉在石灰石 石膏湿法烟气脱硫经验的基础上, 利用纯海水呈弱碱性并具有吸收酸性气体的天然特点, 自主开发了纯海水烟气脱硫工艺, 该工艺已成功地用于厦门华夏国际电力发展有限公司4 300M W 机组海水烟气脱硫工程.

氢离子(H +) , H SO -3与氧(O 2) 反应生成硫酸氢根

--离子(H SO -4) , H SO 4与H CO 3反应生成稳定的

SO 2-4及易于吹脱的CO 2和水. 最终反应生成的CO 2通过曝气方式强制吹脱, 使海水中的CO 2浓度降低, 从而提高脱硫海水中的pH 值和DO 值, 以达到标准排入海里.

海水烟气脱硫总的化学反应方程为:SO 2+1/2O 2+2H CO 3#SO 4+H 2O+2CO 2∃

(1)

表2 海水中的饱和溶解氧Tab. 2 Saturation DO in seaw ater

海水中氯化物浓度/mg ! L -1

温度/∀

[**************]0

14. 612. 7511. 2710. 079. 078. 247. 546. 936. 41

500013. 7212. 0210. 659. 538. 607. 837. 176. 616. 12

1000012. 911. 3210. 059. 018. 167. 446. 836. 305. 84

1500012. 1310. 679. 498. 537. 737. 066. 496. 015. 58

2000011. 4110. 058. 968. 077. 336. 716. 185. 725. 33

-2-

1 海水特性

天然海水中含有大量的可溶性盐类, 其主要成份是氯化物(约占80%以上) 和硫酸盐(约占10%左右) , 此外还含有一定量的可溶性碳酸盐及重碳酸盐(约占0. 3%左右) , pH 值一般在7. 5~8. 5范围内, 甲基橙碱度一般为1. 2~2. 5mm ol/L, 因此, 纯海水具有天然的酸碱缓冲及吸收酸性气体的能力. 海水水质特性见表1.

表1 海水水质特性Tab. 1 Feature of seawater quality

项目pH

-6

H CO -3/ 10

数据7. 5~8. 5140100~[***********]14000

CaC O 3碱度/mg ! L -1

Cl -/ 10-6

3 工艺流程

纯海水烟气脱硫工艺流程主要分为烟气侧流程和海水侧流程, 见图1.

Na +/ 10-6M g 2+/ 10-6Ca 2+/ 10-6

-6S O 2-4/ 10

用于电厂烟气脱硫的海水来源于电厂凝汽器冷却海水, 此海水与天然海水有着本质的区别:(1) 为了防止海生生物殖养在管道与设备表面, 在用于冷却凝汽器的海水中添加了一定量的次氯酸钠, 故冷

却海水的氯离子浓度比实际天然海水的氯离子浓度高. 同时, 由于次氯酸钠具有良好的泡沫乳化能力, 从虹吸井出来的海水在湍流过程中会产生大量泡沫; (2) 经过凝汽器冷却后, 海水温度将提高8~9∀, 海水中的饱和溶解氧(DO) 将大幅降低, DO 随温度和氯离子浓度变化值见表2. 因此, 对脱硫海水进行工艺计算时, 应予以修正.

图1 海水烟气脱硫工艺流程

Fig. 1 Schem atics of s eaw ater flue gas des ulphu rization

3. 1 烟气侧流程

烟气侧流程根据需要设置. 如果脱硫设计与主机同步设计, 可以不设置烟气旁路、增压风机与气 气换热器(GGH ) 系统, 其烟气流程为:引风机烟气#原烟气挡板#吸收塔#净烟气挡板#烟囱. 此烟, 2 纯海水烟气脱硫原理

纯海水烟气脱硫工艺是利用天然海水中的碱度脱除烟气中SO 2的一种湿式烟气脱硫方法. 烟气中

的2(3和

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动 力 工 程

第28卷

塔阻力与烟囱阻力组成, 脱硫压力损失由锅炉引风机克服.

在有GGH 的情况下, 宜设置单独的脱硫增压风机. 烟气侧流程为:引风机烟气#原烟气挡板#增压风机#GGH 原烟气侧#吸收塔#GGH 净烟气侧#净烟气挡板#烟囱.

设置旁路烟气时, 其烟气流程为:引风机烟气#旁路烟气挡板#旁路烟道#烟囱.

3. 2 海水侧流程

海水侧流程分为海水输送系统与海水水质恢复系统. 海水输送系统由泵组池、海水增压泵、管/沟等组成. 海水水质恢复系统由混合池和曝气系统等组成.

电厂虹吸井流出的循环海水通过重力流管道全部引入脱硫系统设置的泵组池中. 在泵组池, 一部分海水经过海水增压泵送入吸收塔进行脱硫, 脱硫后的酸性海水自流进入泵组池下游的混合池中, 并与从泵组池潜流排出的剩余海水混合, 混合后的海水自流到曝气池曝气, 以提高海水的pH 值和DO 值, 随后排入大海.

海水侧流程:电厂虹吸井海水#泵组池#潜流

混合池#曝气池#排水池#排水沟#大海. 是否设置海水旁路管沟.

#

酸的水解以一级水解为主导. 在水解过程中, 不断生成的H 离子与海水中的CO 3、H CO 3发生中和反应:

+

2--

图2 高效吸收喷淋空塔

Fig. 2 High efficiency ab sorption spraying empty tow er

+

CO 2-3+H #H CO -3

+

H CO -3+H #CO 2(g ) +H 2O

(5) (6)

同时, 该反应也会在吸收塔下游的混合池与曝气池中发生.

海水烟气脱硫吸收塔是非循环的开放式系统,

设计上必须确保吸收塔的海水能够顺畅地排出. 东方锅炉纯海水烟气脱硫吸收塔采用重力自流方式排放海水. 4. 3 除雾器

除雾器布置在吸收塔上部. 根据净烟气中的液滴含量, 确定除雾器型式. 净烟气中液滴含量设计值较小时, 宜采用屋脊式, 反之采用板式.

烟气侧设置有GGH 系统时, 宜配置除雾器冲洗系统.

4. 4 喷淋层与海水输送配置

综合脱硫效率、海水输送泵制造技术、建设场地、建设成本以及运行成本考虑, 海水输送系统宜采用单元制和/或母管制方式.

海水侧流程根据系统配置与工期要求等可确定

4 喷淋空塔技术特点

2005年, 东方锅炉成功地自主开发了海水烟气脱硫高效、喷淋吸收空塔, 见图2. 喷淋空塔自下而

上由海水池、喷淋层吸收区和除雾器组成. 4. 1 吸收区

吸收区主要包括喷淋层, 它设置有足够数量的高效涡流喷嘴, 使喷淋海水完全覆盖吸收塔断面. 在吸收区, 喷淋海水与烟气强烈接触, 烟气中的SO 2溶解于海水中并转化成亚硫酸:

SO 2(g) +H 2O #H 2SO 3(2)

除了SO 2外, 烟气中的其它酸性成份, 如H Cl 、H F 以及部分烟尘也被海水洗涤溶于海水中. 4. 2 吸收塔海水池及其排放

脱除SO 2后的海水进入到吸收塔底部的海水池中, 在海水池中SO 2溶解生成亚硫酸, 发生如下水解反应:

一级水解反应:H 2SO 3 H +H SO

二级水解反应:H SO H +SO

-3

+

2-3

+

-3

5 海水水质恢复系统

吸收塔喷淋海水洗涤烟气后, 其海水pH 值一般为2~5. 为提高pH 值和DO 值, 必须设置海水水质恢复系统. 此系统除了将吸收塔排出的酸性海水与泵组池潜流到混合池的新鲜海水进行混合外, 还包括曝气系统. 曝气作用主要有:

(1) 氧化亚硫酸根与亚硫酸氢根离子; (2) 提高DO 值;

CO 2, (3)

(4)

第4期

杨志忠:海水烟气脱硫技术及其在电站上的工程应用

表4 保证值与性能试验结果

615

根据设计参数确定曝气系统采用吸收塔曝气方式还是曝气池曝气方式. 当烟气中SO 2浓度较低、脱硫效率不高以及排放海水所要求的pH 值较低时, 可采用吸收塔海水池曝气, 此曝气主要以富氧提高DO 值为主; 当烟气中SO 2浓度、脱硫效率以及排放海水所要求的pH 值均较高时, 宜采用曝气池曝气, 此曝气方式主要以进一步提高pH 值和DO 值为主.

以上2种曝气方式均主要发生下述化学反应:氧气溶解反应:O 2(g) #2O(l) (7)

2-亚硫酸根氧化反应:SO 2-3+1/2O 2#SO 4

Tab. 4 Guarantee values and performance acceptance test

results

项目

设计煤BM CR 工况下脱硫效率/%FGD 出口烟尘浓度/mg ! m -3设计工况净烟气进入烟囱温度/∀FGD 连续运行的工业用水量/t ! h -1FGD 连续运行的复用水耗量/t ! h -1海水量工况1海水排放指标pH 值

COD M n 增量/mg ! L -DO/mg ! L -1

1

保证值&95∋50(70%10%18. 25

测试结果96. 116. 86804. 20

评价达标达标达标达标达标

(8)

(6. 8%0. 5(4

6. 810. 066. 88

达标达标达标

-亚硫酸氢根氧化反应:H SO -3+1/2O 2#H SO 4

H SO -4

-

(9)

2-与海水中的H CO -3发生反应生成SO 4

-2-

海水量工况2海水排放指标pH 值

COD M n 增量/mg ! L -DO/mg ! L -1

1

和碳酸, 反应如下:

H SO 4+H CO 3#SO 4+CO 2(g) +H 2O (10)

CO 2(g )

曝气吹脱

(6. 5%0. 54∋4857. 5

6. 790. 066. 893654

达标达标达标达标

2∃(11)

6kV 馈线处平均值/kW

6 工程实例

2007年4月, 该技术成功应用在厦门华夏国际电力发展有限公司4 300MW 机组海水烟气脱硫工程中, 主要设计条件、设计性能参数以及测试结果数据见表3和表4.

表3 主要设计条件Tab. 3 Main design conditions

项目

FGD 入口烟气量(湿标态) /m 3! h -1FGD 入口烟气量(干标态) /m 3! h -1FGD 入口S O 2浓度(干标态) /m g ! m -3FGD 入口烟尘浓度(干标态) /mg ! m -FGD 入口烟气温度/∀单台机组海水量/m 3! h -1海水pH 值

海水碱度/m mol ! L -1海水温度/∀

3

7 结 论

海水烟气脱硫工艺根据电厂需要和设计参数进行不同配置. 吸收塔采用高效喷淋空塔技术, 吸收塔喷淋海水的供给采用单元制和/或母管制, 吸收塔海

水以重力流方式排放, 脱硫海水处理采用以曝气池曝气为主和/或吸收塔曝气为辅. 工程实际应用表

数据[***********]%[1**********]8. 02. 229

明, 该技术的先进性、可靠性及机组调节性已达到同类技术的先进水平, 结束了国外技术在中国海水烟气脱硫领域的垄断地位. 这对于我国为数众多的海边电厂降低脱硫运行成本、提高电厂经济效益具有重要意义. 参考文献:

[1] 张志红, 唐茂平. 漳州后石电厂6 600M W 超临界机

组海水脱硫工艺介绍[J].中国电力, 2002, 35(7) :72-74.

(上接第604页)

[3] 戴勇峰, 王 海, 张克危, 等. 混流可逆式转轮密封装置

的泄漏量及其对机组运行的影响[J]. 水力发电学报, 2005, 24(2) :100-104.

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力研究[J]. 水力发电学报, 2005, 24(2) :105-109. [5] 吴 钢, 张克危, 戴勇峰, 等. 低比转速转轮泄漏量对水

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[6] 谢 菲, 吴占松. 文丘里管内气固两相流动的数值模拟

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值模拟[J].动力工程, 2006, 26(2) :249-252.

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理工大学出版社, 2003:120-128.


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