海水脫硫工藝

1、我國(guó)是燃煤大國(guó)，一次能源中燃煤約占75%，而SO2排放量的90%來(lái)自燃煤。在SO2排放中，燃煤發(fā)電廠占總量53.3%，工業(yè)鍋爐占38.8%，工業(yè)窯爐占7.9%。電力、冶金、化工、建材等工業(yè)是排放SO2的主要工業(yè)群。1國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況海水脫硫與其它煙氣脫硫技術(shù)相比，具有脫硫效率高，運(yùn)行成本低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少等特點(diǎn)。早在上個(gè)世紀(jì)60年代末，美國(guó)加州伯克利大學(xué)就研究了利用海水中天然堿度來(lái)吸收煙氣中SO2的工藝原理。在此基礎(chǔ)上，上個(gè)世紀(jì)70年代

2、，挪威ABBFlakt公司和NskHydro公司合作，經(jīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置成功運(yùn)行后，確立了FlaktHydro工藝，在挪威廣泛用于煉油廠及工業(yè)窯爐的煙氣脫硫。挪威以.ALSTOM(阿爾斯通)技術(shù)(曾稱(chēng)為ABB)為主流，世界上已經(jīng)投產(chǎn)項(xiàng)目中，采用ALSTOM技術(shù)的占有率達(dá)到80%，其它技術(shù)還有德國(guó)比紹夫和日本富士化水。近年來(lái)，有30多套海水脫硫裝置投入或即將投入運(yùn)行，例如：1974年成功地應(yīng)用于Psgurnn的工業(yè)燃油鍋爐煙氣脫硫；1988年在

3、挪威Husnes煉鋁廠實(shí)施了FFGD(FlueGasDesulfurization)工藝；同年印度塔塔(TaTa)電廠位于海邊河口地區(qū)的Trombay(特羅姆貝)電廠5號(hào)機(jī)組(500MW)部分煙氣脫硫分期實(shí)施了FFGD工藝，其中第一期125MW煙氣脫硫采用預(yù)冷卻器，這是世界上第一臺(tái)用海水進(jìn)行火電廠FGD的裝置；第二期125MW容量煙氣脫硫改用氣氣熱交換器(GGH)，1994年投產(chǎn)，1995年，西班牙UNELCO電廠在4臺(tái)80MW機(jī)組安裝

4、；1999年印度尼西亞：Paiton電廠4335MW使用海水脫硫投入運(yùn)行；馬來(lái)西亞發(fā)電廠2700MW機(jī)組于20022003年先后投入運(yùn)行；英國(guó)蘇格蘭電力公司地處重要生態(tài)保護(hù)區(qū)的Longan電廠4600MW燃煤發(fā)電機(jī)組的海水脫硫裝置于2005年建設(shè)；其它如：日本煉油廠270MW，塞浦路斯130MW也都在建設(shè)之中。國(guó)內(nèi)海水脫硫工程也以挪威的ALSTOM(原稱(chēng)ABB)的技術(shù)為主。最早，深圳市能源集團(tuán)媽灣發(fā)電總廠西部電廠4號(hào)機(jī)組(300MW)從

5、挪威引進(jìn)1套ALSTOM純海水脫硫系統(tǒng)，于1998年底竣工，并于1999年3月8日通過(guò)72h的連續(xù)運(yùn)行并移交生產(chǎn)。通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐證明：該裝置系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，脫硫效率穩(wěn)定在92%，工藝排水pH值大于6.7。同時(shí)，被國(guó)家環(huán)?？偩植渴馂楹Ｋ摿蚴痉豆こ?。2004年2月23日，西部電廠5、6號(hào)機(jī)組(2300MW)海水脫硫裝置建成投運(yùn)，2004年9月，5、6號(hào)機(jī)組海水脫硫通過(guò)國(guó)家環(huán)?？偩值目⒐を?yàn)收。以后相繼共

6、建咸6套300MW海水脫硫裝置。福建省龍海市漳州后石電廠由臺(tái)塑董事長(zhǎng)王永慶以臺(tái)塑美國(guó)公司32億美金獨(dú)資建設(shè)，總裝機(jī)規(guī)模6600MW。此前，臺(tái)塑集團(tuán)已采購(gòu)美國(guó)制造的600MW發(fā)電設(shè)備共13套主輔設(shè)備(包括煙氣脫硫裝置)，其中6套安裝于后石發(fā)電廠，另外7套用于臺(tái)灣省六輕化基地(麥寮)作為自備電站。原采用日本FKK的鎂法工藝，后改用海水法脫硫，并于19992004年陸續(xù)投入運(yùn)行。正在逐步實(shí)施海水脫硫工藝的電廠有：秦皇島電廠(1000MW)、青

7、島發(fā)電公司(4300MW)、黃島電廠(266.0MW)、廈門(mén)嵩(松)嶼電廠(4300MW)、浙江玉環(huán)電廠單機(jī)1000MW擴(kuò)建工程，另外，大連華能電廠總裝機(jī)容量為4350MW，也采用挪威ALSTOM公司的海水脫硫工程，并由該公司負(fù)責(zé)工程的核心部分設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)脫硫效率超過(guò)92%，曝氣池長(zhǎng)110m，寬80m，深6～8m；風(fēng)機(jī)房共890m2，層高22m?？偼顿Y4.3億元，計(jì)劃2009年底竣工。1)海水輸送系統(tǒng)：海水取自機(jī)組凝汽器的冷卻用水，通過(guò)虹

8、吸井的吸水池，經(jīng)海水升壓泵將海水送入吸收塔頂部。2)煙氣系統(tǒng)：鍋爐排出的煙氣經(jīng)除塵和引風(fēng)機(jī)及GGH冷卻后，從塔底送入吸收塔，出口的清潔煙氣經(jīng)GGH換熱升溫大于70℃，經(jīng)煙囪排入大氣。3)SO2吸收系統(tǒng)：從塔底送入吸收塔的煙氣與由塔頂均勻噴灑的純海水逆向流動(dòng)，在相互接觸中SO2被海水吸收生成亞硫酸根離子。4)海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)：脫硫后的海水自吸收塔底部，靠自身的液位差流入曝氣池，池中注入大量海水(循環(huán)冷卻水)和鼓入適量的壓縮空氣，使海水中的

9、亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無(wú)害的硫酸鹽，同時(shí)釋放出CO2，使海水中pH值大于6.5，達(dá)標(biāo)后排入大海。2.3設(shè)備及防腐蝕吸收塔是主要設(shè)備，大多為填料塔，塔體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。陳玉樂(lè)、楊東、王小立等發(fā)表過(guò)逆流式海水脫硫吸收塔的專(zhuān)利(CN1899675)。漳州后石電廠最初是引進(jìn)用于日本氧化鎂脫硫工藝的直徑12m，高38m的篩板塔，后來(lái)改用海水脫硫。陳偉紅、蔡益劍等進(jìn)行了海水法煙氣脫硫試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：采用穿流篩板吸收塔的塔板數(shù)為4和塔板開(kāi)孔率為37

10、%的條件下，在液氣比為10Lm3時(shí)脫硫率達(dá)90%。塔板數(shù)為6時(shí)，脫硫率95%。也有采用將充填物插入于多孔板間間隙，即無(wú)堰式多孔板和充填物結(jié)合方式，使氣液接觸表面積最大化。廈門(mén)嵩嶼電廠采用了鋼制高效噴淋空塔吸收塔。孫雪雁、楊風(fēng)林進(jìn)行了膜吸收法海水脫硫研究，實(shí)驗(yàn)采用疏水性聚丙烯中空纖維膜組件為膜接觸器，以清水、海水及與海水相同pH值的NaOH溶液作吸收液。結(jié)果表明；與清水及相同pH值的NaOH溶液相比，海水是一種對(duì)二氧化硫緩沖能力大，資源豐

11、富，脫硫效率較高的吸收劑，在氣液兩相壓力差保持在穿透壓范圍內(nèi)時(shí)，以較低流量的海水吸收液處理較高流量的低濃度(SO2體積分?jǐn)?shù)⑦≤2000106)氣體時(shí)，脫硫效率大于90%，因此，膜吸收法海水脫硫技術(shù)在沿海地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。天津大學(xué)周光華、涂光備也進(jìn)行了海水脫硫中吸收塔脫硫效率的研究。王慶璋發(fā)明一種海水脫硫用的綜合處理裝置，專(zhuān)利號(hào)02269774，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，一體化、功能多、造價(jià)低、空間利用率高，分步氧化，便于操作，耗能少，效率高

12、。余漢民發(fā)明了海水脫硫深井曝氣裝置，氧的利用率可以達(dá)到60%～90%，且結(jié)構(gòu)緊湊，埋于地下，所需空間和占地面積都很小，抗震性能好，運(yùn)行費(fèi)用較低，專(zhuān)利證書(shū)ZL2005200983235c24J。彭斯千等也發(fā)明一種曝氣裝置。陳玉樂(lè)、王小立、何強(qiáng)申請(qǐng)了工業(yè)煙氣海水脫硫海水恢復(fù)裝置的發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枌?zhuān)利號(hào)為200610098749。另外，張小可、姚彤針對(duì)深圳西部電廠4號(hào)，5號(hào)機(jī)組海水脫硫工程中曝氣池的設(shè)計(jì)變化，進(jìn)行了曝氣池流場(chǎng)的初步研究，結(jié)果表