烟气海水脱硫技术的研发与应用

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1、烟气海水脱硫技术的研发与应用我国燃煤电厂SO2排放量占全国总排放量的50%左右，是大气污染控制的重点领域。目前，我国大、中型火电厂的脱硫系统大多采用石灰石/石膏湿法工艺，运行需消耗大量淡水和矿石资源，成本很高，排放的废渣和废水还会带来二次污染等问题。因此，有必要针对我国国情，因地制宜地开发其他切实可行的其他脱硫技术，烟气海水脱硫技术便是其中之一。海水脱硫技术的实际工程应用表明，该工艺技术成熟、运行可靠，适宜在海滨电厂推广应用。然而，烟气海水脱硫技术在国内的研发还处于起步阶段，工业化应用的主要核心技术和关键设备仍依赖进口，费

2、用高昂，严重阻碍了该技术在我国的进一步应用和发展。在此背景下，北京龙源环保工程有限公司在国家高技术研究发展计划（863计划）支持下，结合多年的工程经验，与有关科研院、所协作，开发出具有自主知识产权的烟气海水脱硫核心技术。1、海水脱硫机理及工艺海滨电厂用于机组冷却的循环海水是一种天然碱资源，用其替代石灰石进行烟气脱硫，既保护了环境，减少了矿石资源浪费，又降低了能耗，符合循环经的济理念。海水自然碱度为1.2-2.5mmol/l,pH值一般在8.0左右，海水中含有大量CO2和HCO3使其具有较强的酸碱缓冲和吸收CO2的能力，这是

3、直接利用海水进行烟气脱硫的理论依据。烟气中CO2被海水吸收转化为HSO3和SO3，此过程所产成的H与海水中的SO3、HCO3反应生成CO2和H2O，这就使得海水具有较大的SO2吸附容量。海水吸收SO2及氧化：SO2(g)====SO2(L)SO2(L)+H2O====HSO3+HHSO3=====SO3+HSO3+I/2O2--SO4海水的缓冲作用：CO3+H====HCO3HCO3+H====CO2(g)+H2O本项目所研发的海水脱硫技术的特点是只用海水和空气而不添加任何化学物质，脱硫过程中不产生有害副产物。脱硫系统主要

4、包括：烟气系统、SO2吸收系统、海水供应系统和海水水质恢复系统。其中SO2吸收系统的吸收塔和海水水质恢复系统的曝气池是该项技术的核心。海水脱硫主要工艺流程如图1所示。2、海水脱硫技术研发内容2.1基础研究烟气海水脱硫技术研究主要调查了我国沿海海水的水质特性、吸收塔内的SO2吸收和气液流动特性、吸收塔排出的酸性海水中四价硫氧化及pH值恢复机理和动力学基础等。试验内容包括各水质参数和工艺参数对海水脱硫效果的定量影响；试验方法是将实验小型试验结果在大型移动试平台上进行验证。大量的基础试验数据与科学的理论分析为成套烟气系统的工艺设

5、计优化和设备开发提供了理论依据和指导。2.2工艺研究（1）新工艺的开发。借鉴实际工程经验，针对我国国情，燃煤条件和海水水质，在全面，深入地掌握工艺理论基础的前提下，开发降低工程投资和运行成本、提高系统可靠性、适应我国海水和煤质条件以及电站运行机制的海水脱硫工艺。新工艺的要求主要包括：适应高硫煤或煤持不稳定的国情；适应国内海水水质（杂质多）；两炉一塔配置；曝气风机优化配置，适应电厂各工况及气候条件；CCH置于吸收塔上以降低阻力、节约空间等。（2）物料衡算和设计软件包的开发。脱硫系统的物料平衡计算是系统设计的核心技术之一。本项

6、目设计软件包构建了合理的数学模型和算法，可快速、有效、直观地指导工艺设计与优化，加快设计进程，提高设计的标准化和精度。设计软件包可以对烟气气量、空塔流速、塔径、填料高度、上塔水量、曝气池水量配比、曝气风量、烟道阻力、风机与泵的选型、管道流速等进行优化计算。（3）计算机设计模拟优化平台的建立。建立大型CFD计算模型，对吸收塔、曝气池的结构和关键设备进行了优化计算，通过分析塔内气液流动特征、多相化学反应的物质浓度分布特征、各物质浓度和工艺参数对脱硫和海水恢复效率的影响等，进而对吸收塔的塔形、直径、高度、接口位置及大小、喷淋装置

7、结构优化和位置布置、喷淋层位置、填料高度、曝气池容积、曝气管网结构与布置等优化提供了理论支持，保证了各优化设计的科学合理和高效。2.3关键设备的开发2.3.1海水脱硫系统相关设备的改进和优化为了提高脱硫设备的国产化水平、降低工程造价，同时，也为了增强烟气海水脱硫技术对我国煤持和海水水质的适应性，在研究中开发了一系列关键设备，主要包括：吸收塔结构布置、节能抗堵塞喷淋装置、吸收塔散装/规整填料、电化学氧化电极材料及其系统、优化的曝气管网等。系统性能改善主要表现在：气液流场分布优化、防止喷淋系统堵塞、提高气液交换吸收效率、延长电

8、极寿命、提高电化学氧化（ECO）效率和海水恢复系统效率等。以上关键设备，如喷淋装置、填料、电化学氧化系统等的性能检验均在国内首个大型移动式烟气海水脱硫中试验平台上进行，一些关键参数在试验中得到验证。2.3.2中试试验平台用于秦皇岛发电有限责任公司的中试试验平台是以300MW机组为基础，结合实验室研究和工