膜吸收法海水脱硫研究
膜吸收法海水烟气脱硫中试研究
目前 ， 国 内外 烟 气 脱 硫 普 遍 采 用 石 灰 一 石 膏
法， 而海水烟气 脱硫 技术 工艺 简单 ， 能耗低 ， 发 展
入瓶装 Ｓ ０ 气体配制而成．
表１ 燃 煤烟 气组成 及其 参数 指标
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｔｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ
（ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男， 吉林 敦 化人 ， 学士， 高 级工 程 师 ， 从 事 膜 技术研 发 及 应用 ，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： １ １ ４ ３ ２ ４ ０ ９ ２ ＠ｑ ｑ
ｃ ｏ ｎ ＊ ｒ 通 讯作者 ， Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｙ ７ ８ ６ ＠ｔ ｏ ｍ． ｃ ｏ ｎ ｒ
ｍ。 ／ ｈ的锅炉烟气脱硫 中试研究． 以海水作 为吸收
剂， 采用膜 吸 收法对燃 煤 烟气 进行脱 硫 的应用 研 究鲜有报道． 与传统吸收塔海水脱硫工艺相 比， 膜 吸收过程 烟气 与海 水 非 直 接 接 触 ， 既 可 以避 免 烟 气 中 的 铅 、
镉、 铜、 汞 等重 金属 进 入 海 水 造 成 海 洋 环 境 污 染 ， 又
（ １ ．国家海 洋局 天 津海 水淡 化 与综合 利 用研究 所 ， 天津 ３ ０ ０ １ ９ ２ ； ２ ．国家海 水 利用 工程 技术 研究 中心 ，天津 ３ ０ ０ １ ９ ２ ）
摘要 ： 利 用 自行研 制 的错 流 式 气液 膜接 触 器及 其 膜吸 收 法 烟 气脱 硫 中试装 置 ， 以原 海 水作 为
后
烟尘浓度 ／ （ ｍｇ・ ｍ－ 。 ）
收稿 日 期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ２ ８ ； 修改稿收到 日 期： ２ ０ １ ３ — ０ １ — ２ ４
海水脱硫工艺综述
一．工艺流程主要由海水输送系统，烟气系统，SO2吸收系统和海水水质恢复系统组成1.海水输送系统海水取自机组凝汽器的冷却用水，通过虹吸井的吸水池，经海水升压泵将海水送入吸收塔顶部。
2.烟气系统锅炉排出的烟气经除尘和引风机及GGH（烟气换热器）冷却后，从塔底送入吸收塔，出口的清洁烟气经GGH换热升温大于70℃，经烟囱排入大气。
吸收系统3.SO2从塔底送入吸收塔的烟气与由塔顶均匀喷洒的纯海水逆向流动，在相互接触中SO2被海水吸收生成亚硫酸根离子。
4.海水水质恢复系统脱硫后的海水自吸收塔底部，靠自身的液位差流入曝气池，池中注入大量海水(循环冷却水)和鼓入适量的压缩空气，使海水中的亚硫酸盐转化为稳定无害的硫酸盐，同时释放出CO2，使海水中pH值大于6.5，达标后排入大海。
二．设备及防腐蚀吸收塔是主要设备，大多为填料塔，塔体为钢筋混凝土结构。
漳州后石电厂最初是引进用于日本氧化镁脱硫工艺的直径12m，高38m的筛板塔，后来改用海水脱硫。
采用穿流筛板吸收塔的塔板数为4和塔板开孔率为37%的条件下，在液气比为10L/m3时脱硫率达90%。
塔板数为6时，脱硫率>95%。
也有采用将充填物插入于多孔板间间隙，即无堰式多孔板和充填物结合方式，使气液接触表面积最大化。
厦门嵩屿电厂采用了钢制高效喷淋空塔吸收塔。
孙雪雁、杨风林进行了膜吸收法海水脱硫研究，实验采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件为膜接触器，以清水、海水及与海水相同pH值的NaOH溶液作吸收液。
结果表明；与清水及相同pH值的NaOH溶液相比，海水是一种对二氧化硫缓冲能力大，资源丰富，脱硫效率较高的吸收剂，在气液两相压力差保持在穿透压范围内时，以较低流量的海水吸收液处理较高流量的低浓度(SO2体积分数≤2000×10-6)气体时，脱硫效率大于90%，因此，膜吸收法海水脱硫技术在沿海地区具有广阔的应用前景。
深层曝气能够让气液得到更充分的混合；提高空气流量(即气泡流速)，也能大大改善气液混合。
科技成果——海水脱硫技术
科技成果——海水脱硫技术成果简介海水烟气脱硫技术主要原理在于采用海水作为脱硫吸收剂，在吸收塔内，烟气与海水充分接触混合，烟气中的二氧化硫（SO2）、酸性气体、烟尘等被海水洗涤并溶解到海水中，与海水中的碱性物质发生中和反应，从而被脱除。
海水脱硫方法最早于20世纪60年代应用于挪威，此后陆续推广到全世界。
我国拥有较长的海岸线，沿海火电厂数量可观，而沿海地区经济发达，人口稠密，环境保护要求严格，大多数地区列在酸雨控制区和二氧化硫控制区内、同时淡水资源严重不足，这给适宜在海滨电厂应用的海水脱硫工艺提供了良好的发展空间与机遇。
“十一五”期间，在国家863计划课题“大型燃煤电站锅炉海水烟气脱硫技术与示范”（2007AA061801）的支持下，研制出了具有自主知识产权的海水脱硫技术，实现了核心设备国产化和成套装备的产业化应用，并进入了斯里兰卡、菲律宾、柬埔寨等海外市场。
其中，我国建成的1036MW机组海水烟气脱硫工程，是当前世界单台机组容量最大的海水烟气脱硫工程。
目前，国内海水脱硫工程已投运总机组容量超过了21404MW。
海滨电厂用于机组冷却的海水是一种天然碱资源，将其用于烟气脱硫取代对石灰石的消耗，既保护环境、减少资源浪费，又降低了能耗，是符合循环经济理念、实现节能减排的实用技术。
该技术的脱硫效率一般大于95%，可达98%以上；SO2排放浓度一般小于100mg/m3，可达50mg/m3以下，海水排放pH大于6.8、DO大于4mg/L；单位投资大致为150-250元/kW；运行成本一般低于1.5分/kWh。
该技术脱硫效率高，技术成熟、稳定，安全性、可靠性高，尤其适合于沿海布置的燃中、低硫含量煤的火电机组。
典型案例案例名称2×660MW机组海水烟气脱硫工程技术开发单位东方电气集团东方锅炉股份有限公司项目概况本项目海水脱硫系统于2008年1号机组开工建设，2009年1月脱硫项目与主机同步开始设计，2011年11月首套脱硫装置与1#主机同步完成72+24小时试运行，第2套脱硫装置正在安装过程中。
膜吸收法浓海水烟气脱硫试验研究
膜
科
学
与
技
术
Ｖｏ ｜ １ Ｎｏ １ ｌ３ ．
Ｆ ｂ Ｏ１ ｅ ．２ １
Ｍ ＥＭ Ｂ ＲＡＮＥ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＣＩ ＴＥＣＨ Ｎ（ Ｉ ） ） （ （Ｙ
膜 吸 收 法 浓海 水 烟 气 脱 硫 试 验 研 究
崔振 东 ，侯 纯扬 ，陈 颖 ，关毅 鹏
１ 试 验 原理 及 装 置
１ １ 原 理 。
海水 淡化 和 海 水循 环 冷 却 工 程 排放 的浓 海 水 ，
ｐ 值范围一般在 ８ １ ． Ｈ ． ～８ ３之间 ， 化学组 分 含量 比原
海 水约高 １ 由于其碱度 、 倍． 盐度 等均 比原海 水高 ， 因
而具有更强 的酸碱缓 冲能力及 吸收 Ｓ 的能力 ． （
▲
目前 多数处 于实 验室 研 究 阶段． 方 法 与传 统 的湿 该 法 脱硫 技术 相 比有 明显 的优 点 ， 仅 可 以对 气 液 流 不
速 在 较宽 的范 围内 独立 控 制 ， 且 具 有 气液 两 侧 压 而
降小 、 传质快 、 耗低 等 优 点 ． 外 还 可 以有 效 地 避 能 此 免传统 湿法 脱硫 由于采 用 塔 或 柱 而 带来 的液 泛 、 雾 沫夹 带 、 流 、 泡 等 现象 的发 生． 沟 鼓 以往 研 究ｌ 所 ｌ ］ 采用 的吸 收 液 多 为 柠 檬 酸 钠 、 硫 酸 钠 、 亚 亚硫 酸 氢
是ｌ 一 ｌ （） ２
根据 双 膜 理 论 假 设 ， 气 液 相 界 面 处 ， 分 Ａ 在 组
与其 ｐ 值相 同的原海 水分 别作 为吸收 液 ， Ｈ 考察 吸收液 流量 、 气流量 、 气浓度 、 烟 烟 气液 相压 力
烟气脱硫脱硝技术大汇总最主流的技术都在这里
烟气脱硫脱硝技术大汇总最主流的技术都在这里！2015-04-14 热处理生态圈第一部分脱硫技术目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。
湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。
一、湿法烟气脱硫技术优点：湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于 90％，技术成熟，适用面广。
湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的 80 ％以上。
缺点：生成物是液体或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高。
系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高，一般适用于大型电厂。
分类：常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
A 石灰石／石灰 -石膏法：原理：是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2 ，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaSO3 ）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（ CaSO4 ），以石膏形式回收。
是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90 ％以上。
目前传统的石灰石 /石灰—石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比较广泛的，其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。
对比石灰石法脱硫技术，双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石—石灰法容易结垢的缺点。
B间接石灰石 -石膏法 :常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。
原理：钠碱、碱性氧化铝(Al2O3 · nH2O) 或稀硫酸（H2SO4 ）吸收 SO2 ，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。
该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。
C柠檬吸收法：原理：柠檬酸 (H3C6H5O7 ·H2O) 溶液具有较好的缓冲性能，当SO2 气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的 SO2 与水中 H 发生反应生成 H2SO3 络合物 ,SO2 吸收率在 99 ％以上。
膜吸收法海水脱硫研究
分开 ， 并可 通过 控制操 作压 力 ， 实现 稳态 时在不 润湿
模式下进行吸收， 在膜表面形成稳定的传质界面．
本 实 验 膜 吸 收 器 是 由 直 径 １ ＩＩ有 效 长 度 ０１Ｉ， ＴＴ ２０ｍｍ 的 玻 璃 管 内装 填 ６ ２ ４根 外 径 ４０ｔ 内径 ０ ｍ、 ｉ
着膜 技术 的发展 ， 材料 质 量 和 性 能 的提 高 以及 膜 膜
烟气 中 的 Ｓ ２ 水 中发生 如下 反应 ［ ： Ｏ在 ９ ］ ｓ ２气 ） －ｓ ２液 ） ｏ（ － ￣ｏ（ ．
ｓ ２液 ） ｏ （ ＋Ｈ２ Ｏ
ＨＳ ３ ２Ｏ
ＨＳ 一 Ｏ３
材料价格的降低 ， 膜吸收法脱除 ｓ ２ ｏ 具有广阔的应
研 究 了气液 压 力差 、 收液 流量 、 气流量 以及 进 气浓度 等 因素对脱 硫 效率 的影响 ． 吸 进 结果 表 明 ， 与清水 及相 同 ｐ Ｈ值 的 Ｎａ 溶液相 比 ， 水是 一 种 对 二氧 化硫 缓 冲能 力 大 ， 源丰 富 ， ＯＨ 海 资 脱硫 效率较 高的吸收 剂 ． 气液 两相压 力差保持 在 穿透 压 范 围 内时 ， 低流 量 的海 水吸收 液处理 在 以较
较 高流 量 的低 浓度 （ｏ ｓ ２体积 分数 为 ２０ ０ ０ ６ ０ ×１ － 以下 ） 气体 时 ， 脱硫 效率 可达 ９ ％ 以上 ． ０ 因 此膜 吸收 法海水 脱硫技 术在 沿海 地 区具 有 广阔的应 用前景 ．
关键词 ：疏水 性聚 丙烯 ；中空纤维微 孔膜 ； 氧化 硫 ； 二 膜接 触 器 ；海水
９ ．％ ， ７ ２ 占地球 表面 积 的 ３ ４ 海水 呈碱 性 ，Ｈ 值 在 ／； ｐ
膜吸收法烟气同时脱硫脱硝试验研究
亚氯 酸 钠 （ Ｎａ Ｃ １ ０ ） ，天 津 市 鼎 盛 鑫 化 工 有 限 公司， 工业 级 ； 盐酸， 天 津市 化学 试剂 批发 公 司 ， 分 析 纯； 氢氧 化钠 （ Ｎａ ＯＨ） 和碳 酸 氢钠 （ Ｎａ ＨＣ Ｏ 。 ） ， 天 津 市 风船化 学 试 剂 科 技 有 限公 司 ， 分析纯 ； 氢 氧 化 钙
膜
科
学
与
技
术
第 ３ ４卷
脱硝） 装置 ， 其工 艺流 程如 图 １ 所示．
Ｎａ Ｃ １ ０ ＋０ ． ０ ０ １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ Ｃ ａ （ Ｃ １ Ｏ） ２ 的海 水 为吸 收 液 ，
脱硝 率却 略 有 降低 ； 随着 ｓ Ｏ 浓度 增 大， 脱硝 率 出现 极 值 点； 另外 ， 添加剂 Ｎ ａ Ｈ Ｃ Ｏ 。 ／ Ｃ ａ （ ＯＨ） ２ ／ Ｃ ａ （ Ｃ Ｉ Ｏ） ２ 对 Ｎａ Ｃ Ｉ Ｏ２ 氧 化吸 收 Ｎ 和 Ｓ Ｏ２ 均有 增 强作 用． 采 用膜 气体 吸 收技 术 ， 可
膜实现气～ 液接触操作 的高效灵 活的方 法， 与传统
气 体 吸收器 相 比 ， 其 优 点 是设 备 紧凑 、 重量 轻 ， 且 装
（ Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ） ） ， 天津市光复精细化工研究所 ， 分析纯 ； 次氯酸 钙 （ Ｃ ａ （ Ｃ Ｉ Ｏ） ） ， 天津市 北方天 医化学试 剂 厂， 化学纯 ； Ｓ Ｏ 钢瓶气体 ， 天津市赛美特特种气 体
（ １ ．国家 海洋 局 天津 海水 淡化 与综 合利 用研 究所 ，天津 ３ ０ ０ １ ９ ２ ； ２ ．国家海水 利用 工 程技 术研 究 中心 ， 天津 ３ ０ ０ １ ９ ２ ）
摘 要 ：采 用 自行 研 制 的 新 型 错 流 式 气 一 液膜接 触器， 以 Ｎａ Ｃ １ Ｏ ｚ 海 水 溶 液 为吸 收 液 ， 分别 以 Ｎａ ＨＣ ０３ ／ Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ） ２ ／ Ｃ ａ （ Ｃ ｌ ０） ２ 为 添加 剂 ， 对 电厂 燃煤 烟 气开展 膜 吸 收 法烟 气 操作控制便捷． 在 ＭＧ Ａ过程 中， 气一 液 两相 可独 立控 制 ， 流 动 速率 控 制 范 围 宽 ， 无 液 泛、 沟流 、 泡沫夹带等现象口 ］ ． 目前 国内外基 于膜
脱硫技术的研究现状及其应用前景展望
脱硫技术的研究现状及其应用前景展望随着环保意识的不断提高，工业生产中对废气排放的要求也越来越高，尤其是对二氧化硫（SO2）这种有害气体的排放。
在排放二氧化硫的工业企业中，如火力发电厂、炼油厂、钢铁厂等，必须使用先进的脱硫技术来减少二氧化硫的排放，以避免对环境和人类造成不可逆转的损害。
本文将介绍脱硫技术的研究现状及其应用前景展望。
一、脱硫技术的分类目前常用的脱硫技术主要包括湿式脱硫技术、干式脱硫技术和生物脱硫技术。
湿式脱硫技术主要包括石膏法（FGD）和海水脱硫法（海膜法）。
石膏法是目前最常见的脱硫技术，它利用石膏和二氧化硫在氧化剂作用下生成硫酸钙的化学反应来实现脱硫作用。
海水脱硫法则是利用海水中的钙离子与二氧化硫反应生成硫代硫酸钙脱除SO2。
干式脱硫技术主要包括碱液喷淋法和床层反应法。
碱液喷淋法利用碱性液体喷洒到锅炉中的废气中，可中和气态SO2，同时，如果选择较好的喷淋剂，也可使其他氧化态氮化物、颗粒物或有机物等污染物得到有效地去除。
床层反应法则是利用干燥的反应床材料吸收废气中的SO2。
生物脱硫技术是将硫氧化细菌通过悬浮液或固定化生物膜的方式加入到废气中形成的微生物膜中，使微生物膜代谢产生酸性物质，与被脱硫气体进行化学反应，以达到脱除废气中的SO2。
二、脱硫技术的研究现状在当前的研究中，湿式脱硫技术依然是最为常用的脱硫技术，广泛应用于火力发电、炼油、冶金等工业领域。
其中又以石膏法为主，石膏法技术在液-固（气）反应过程中能够反应生成大量的CaSO3和CaSO4，每年生产的石膏约300亿吨，而这些石膏也成为了资源综合利用的新方向，可以制成墙板、粘土板以及涂料等产品。
此外，在研究方面，生物脱硫技术逐渐得到了关注和实践。
生物脱硫技术适用于低浓度的气态 SO2 排放源。
在这种技术中，由产生硫氧化细菌的微生物组成的菌群可以通过“自净作用”的自我更新能力实现长期且稳定地脱除废气中的二氧化硫。
近年来，前景广阔的脱硫微生物学从研究领域转向实践领域，基于微生物的脱硫技术不仅脱硫效率高、投资少，并且还有很好的环境适应性，逐渐得到研究人员和企业的高度关注。
船舶废气处理中海水脱硫技术的应用
船舶废气处理中海水脱硫技术的应用摘要：由于船舶运输载货量大，总体运输成本低等突出优点，海运成为国际贸易中的重要运输手段。
由于船舶燃用劣质燃油，船舶废气排放对环境造成了很大的影响。
为此，海水脱硫技术的应用是非常有必要的，本文重点分析了船舶废气处理工作中海水脱硫技术的应用问题，以供参考。
关键词：船舶废气处理；海水脱硫技术；脱硫系统一、海水脱硫技术在船舶废气处理中的应用必要性分析当前随着我国工业生产水平的快速进步，船舶的数量和吨位等级都有所提升。
当代全球贸易运输过程中，其主要的动力源头就是柴油发动机装置，为了保证高吨位船舶在工作中能够正常运输，通常会选择使用含硫量较高的燃料，这种类型的燃料在燃烧过程中会产生较多硫化物等有害物质，在全球污染物排放总量中占有很大比例，并且呈现持续增长的趋势，长此以往，船舶的航线相对密集的区域以及港口等区域将遭受严重的环境污染，为了有效缓解这种情况，净化环境，海水脱硫技术的应用势在必行。
二、海水脱硫技术海水脱硫技术是指，利用海水的酸碱性，对船舶废气中的酸性二氧化硫进行吸收处理的技术类型，其本质上属于湿法脱硫技术的一种。
海水中含有大量的碳酸氢根和碳酸根，具有良好的酸碱中和能力，在海水脱硫吸收塔中，船舶烟气中存在的二氧化硫能够转换成为可溶解的酸性物质，然后逆向流动与喷淋出的海水相接触，转换成为硫酸氢根离子和亚硫酸氢根离子，这些离子与氧气接触之后，最终能够生成硫酸根离子，达到船舶废气净化处理的目的。
对于在海上行驶的船舶来说，海水脱硫技术在其废气处理中的主要优势就是用之不竭的海水资源，远洋航行的船舶能够利用海水直接进行废气脱硫处理，此种技术应用便捷，原理简单，不会产生大量废弃物，便于维护且应用成本较低，脱硫效果显著。
三、海水脱硫技术在船舶废气处理中的应用要点1、海水脱硫技术应用流程船舶在运行过程中，其中的柴油机会排放出大量的废气，此时船舶中的废气锅炉装置会吸收余热，对排放出的废气实施降温处理，将其温度控制在225℃左右。
海水法脱硫工艺
海水脱硫过程流程图。
海水脱硫过程的化学原理：
• 一方面，烟气中的二氧化硫被海水吸收并与氧发生反应生
成硫酸根离子与氢离子，由于氢离子浓度增加，海水的 pH值降低;另一面，海水中碳酸根离子的大量存在，与氢 离子反应生成二氧化碳和水，抵消了由子吸收SO2造成的 酸化作用，使pH值恢复正常.生成物二氧化碳部分溶于水
海水脱硫技术 ——海水脱硫法的原理及应用
研究背景 基本原理和工艺流程 海水法的优点 发展意义和前景
研究背景：
• 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 的脱硫技术,烟气海水脱硫技术便是其中之 一。
基本原理和工艺流程：
海水脱硫机理：
燃烧生成的烟气在海水脱硫以前先进行除尘处理，一般采用高
效的纤维或静电除尘器，安装在SO2吸收塔的上游。除尘后的 烟气进入SO2吸收塔底部，与自上而下的海水相向流过，一次
循环。由吸收塔出来的干净烟气在排放前一般还要经过再加热
以防止腐蚀和保证足够的抬升高度。吸收SO2后的海水靠重力 流至海水处理厂，与其余的海水混合并通入适量空气。下图是
• 七十年代以来，美国、英国、挪威、马来西来等国的许多环保专家一 直致力于海水脱硫的研究和开发。上世纪90年代以来，英国和中国继 续研发海水法脱硫工艺。英国主要进行对海洋的环境影响研究。在中 国，主要开展了实用工艺研发，同时邀请海洋环境科技的权威机构同 步开展海洋环境影响研究。 • 在中国，还进行了大量的海水脱硫工艺现场试验，对海洋生态、水质 现状和水动力特征等进行了大规模的调查分析和试验研究。海水法脱 硫工艺成功在中国应用开启了中国火电脱硫制度化进程，为中国经济 的可持续发展提供一项重大产业科技支撑，为世界酸雨污染治理开创 了资源节约和环境友好的新途径。
海水脱硫工艺
我国是燃煤大国，一次能源中燃煤约占75%，而SO2排放量的90%来自燃煤。
在SO2排放中，燃煤发电厂占总量53.3%，工业锅炉占38.8%，工业窑炉占7.9%。
电力、冶金、化工、建材等工业是排放SO2的主要工业群。
1国内外发展概况海水脱硫与其它烟气脱硫技术相比，具有脱硫效率高，运行成本低，系统简单、投资少等特点。
早在上个世纪60年代末，美国加州伯克利大学就研究了利用海水中天然碱度来吸收烟气中SO2的工艺原理。
在此基础上，上个世纪70年代，挪威ABB-Flakt公司和Norsk-Hydro 公司合作，经实验台装置成功运行后，确立了Flakt-Hydro工艺，在挪威广泛用于炼油厂及工业窑炉的烟气脱硫。
挪威以.ALSTOM(阿尔斯通)技术(曾称为ABB)为主流，世界上已经投产项目中，采用ALSTOM技术的占有率达到80%，其它技术还有德国比绍夫和日本富士化水。
近年来，有30多套海水脱硫装置投入或即将投入运行，例如：1974年成功地应用于Porsgurnn 的工业燃油锅炉烟气脱硫；1988年在挪威Husnes炼铝厂实施了F-FGD(Flue Gas Desulfurization)工艺；同年印度塔塔(TaTa)电厂位于海边河口地区的Trombay(特罗姆贝)电厂5号机组(500MW)部分烟气脱硫分期实施了F-FGD工艺，其中第一期125 MW烟气脱硫采用预冷却器，这是世界上第一台用海水进行火电厂FGD的装置；第二期125 MW容量烟气脱硫改用气--气热交换器(GGH)，1994年投产，1995年，西班牙UNELCO电厂在4台80MW机组安装；1999年印度尼西亚：Paiton电厂4×335 MW使用海水脱硫投入运行；马来西亚发电厂2×700 MW机组于2002-2003年先后投入运行；英国苏格兰电力公司地处重要生态保护区的Longannet电厂4×600 MW燃煤发电机组的海水脱硫装置于2005年建设；其它如：日本炼油厂270 MW，塞浦路斯130 MW也都在建设之中。
海水脱硫工艺流程和原理
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海水脱硫工艺流程和原理
海水脱硫工艺流程和原理
海水脱硫工艺流程：
1、烟气除尘和降温：锅炉排出的烟气首先经过除尘处理，然后由系统增压风机送入气气换热器的热侧进行降温。
2、海水吸收二氧化硫：降温后的烟气进入吸收塔，其中部分海水被用来洗涤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收，形成亚硫酸氢根离子(HSO3^-)和氢离子(H^+)。
3、亚硫酸氢根离子的水解和中和反应：亚硫酸氢根离子(HSO3^-)在水中发生水解反应，生成亚硫酸(H2SO3)和氢离子(H^+)，同时海水中的碳酸氢根离子或碳酸根离子与氢离子发生中和反应，生成碳酸。
4、曝气氧化反应：为了去除亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子，海水在曝气池中通过鼓入空气进行强制氧化，氧化后的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子转化为稳定的硫酸根离子(SO4^2-)和硫酸氢根离子(H2SO4)。
5、水质恢复：经过上述一系列化学反应后，海水中的pH值、溶解氧(DO)和化学需氧量(COD)等指标达到排放标准，最终排入指定海域。
海水脱硫的原理：利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。
海水烟气脱硫技术完整版本
用纯海水作为吸收剂的工艺，以挪威ABB公司开发的Flakt-Hydro海水 脱硫工艺为代表，有较多的工业应用。
Bechtel海水脱硫工艺：
在海水中加入一定量石灰石以调节吸收液的碱度，以美国的Bechtel公 司的海水烟气脱硫技术为代表，在美国已建成示范工程，但未推广应 用。
3.2 工艺流程图
主要构筑物
吸
收
塔
外
观
图
曝气池
吸收塔结构示意图
3.3 特点
①技术成熟、工艺简单、脱硫率高、设备投资费用低； ②不需任何添加剂，避免了石灰石的开采、加工、运输贮存等； ③不存在副产品及废弃物，避免了处理废弃物及二次污染等问
题； ④运行维护简单，不会产生结垢和堵塞，具有较高的系统可用
6.2 海水脱硫工艺技术本身存在以下问题：
(1) 塔体和管道腐蚀 (2) 换热设备堵塞 (3) 脱硫海水曝气过程中SO2溢出 (4) 占地面积较大，高硫煤烟气脱硫难以实现达标排放等
7.应用前景
•
海水脱硫不需要购买石灰石等原料，也不必处理脱硫
副产品，因此运行费用要比石灰石湿法脱硫要低，烟气海
水脱硫工艺与石灰石-石膏工艺相比，具有投资和运行费
主要化学反应方程式:
吸收塔中：SO2(g) → SO2(aq) SO2(aq)+H2O → SO32-+ 2H+
曝气池中：SO32-+0.5O2 → SO42→ CO32-+H+ HCO3HCO3- +H+ → H2CO3→H2O+CO2↑
3.Flakt-Hydro海水脱硫工艺
3.1 工艺流程
主要包括烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统
海水脱硫的原理
海水脱硫的原理
海水脱硫是一种利用化学反应将海水中的二氧化硫去除的方法。
这种方法主要是通过在海水中注入一种化学剂，比如碱性氢氧化物，来使二氧化硫和水反应生成硫酸和亚硫酸盐。
这些化学反应的产物可以通过物理方法从海水中分离出来。
在这个过程中，反应液中的化学剂和反应产物需要分别处理，以保证环境的安全。
海水脱硫是一种有效的方法，可以用于降低船舶和电厂等工业源的二氧化硫排放。
相比于其他脱硫方法，如燃煤电站中使用的石灰石脱硫，海水脱硫具有更高的效率和更少的废弃物产生。
然而，这种方法也存在一些局限性，比如需要大量的化学剂和能耗，以及对海洋生态环境的潜在影响。
因此，在使用这种方法时需要进行谨慎的评估和控制。
- 1 -。
海水脱硫系统介绍及工艺特点
海水脱硫系统介绍及工艺特点后石电厂设计脱硫系统采用海水+氢氧化钠方法，初期先采用纯海水脱硫方法，设备的安装及调试工作按照纯海水系统的设计进行。
电厂海水脱硫系统可以分为烟气系统、SO2吸收系统、海水供排水系统和海水恢复系统、电气及控制系统等组成，下面就各系统的工艺特点及有关设备的情况等做一个介绍。
3.1烟气系统锅炉烟气从引风机出口通过烟道直接进入脱硫系统，不设旁路烟道。
烟气首先进入预冷却器内，预冷却器作用为冷却进入吸收塔的烟气温度使之低于100℃。
预冷却器的结构为一段扩充的圆形烟道，采用碳钢加KOKA石内衬，由台塑公司制造。
预冷器安装有两台,每个烟道设置一台预冷器。
预冷器内部设由8个喷嘴，工业水由喷嘴喷入预冷器内对烟气降温，预冷却器工业水设计喷淋流量为11m3/h/台。
冷却后的烟气自下而上流经脱硫吸收塔和除雾器，脱硫后的烟气不进行再加热，通过烟道直接进入烟囱排入大气，脱硫后烟气温度设计为40℃，脱硫吸收塔出口至烟囱一段烟道全部采用玻璃鳞片树脂进行内部防腐。
3.2SO2吸收系统吸收塔为SO2吸收系统的关键设备。
每台机组设两座吸收塔。
吸收塔设计为喷淋塔，吸收塔的尺寸为ф12m×38m H，吸收塔内部采用玻璃鳞片树脂内衬防腐，吸收塔内部的海水喷淋采用两层喷淋，管道全部采用不锈钢管道，上部喷淋分配管采用喷淋管喷淋，设计喷淋流量范围0-23000m3/h；下部喷淋分配管上安装有不锈钢加陶瓷内衬式旋流喷嘴，设计喷淋流量范围0-2600m3/h；上下两层分配管下部分别设置多孔不锈钢检修平台。
吸收塔内部安装有气流分布板，以使烟气进入吸收塔后塔内气流分布均匀。
脱硫后的海水通过吸收塔下部的溢流堰溢流排出。
脱硫吸收塔上部安装有除雾器，作用为将脱硫后烟气中携带的水滴去掉。
除雾器材质为百叶窗式聚丙烯材料，每台除雾器均配有工业水清洗装置：每台炉脱硫系统设计三台除雾器清洗水增压泵及16个清洗控制气动阀，由PLC控制对除雾器进行间断清洗。
02 海水脱硫技术介绍
海水中含有大量的盐类，除了含量很高的NaCl等主要成分外，还有一些弱酸强碱的盐类，如碳酸氢盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐和硫化物等。
使得海水有自然碱度，一般为2.0--2.6mmol / L，其pH约为7.7--8.5，因此海水有着比淡水高得多的酸碱缓冲能力。
应用海水洗涤烟气脱除烟气中的二氧化硫，其基本原理可以用以下的化学反应和化学平衡来解释。
S02在水中发生以下反应:S02(g)→S02(aq) (1)S02(aq) + 2H20→HS03-+ H30+(2)HS03-+ H20→S032-+ H30+(3)海水的缓冲能力主要:由H2CO3和它的相应酸根之间的平衡(CO2/ H2CO3/ HC03-/ C032-)而引起:C02+ H20→H2CO3(4)H2CO3+ H20→HC03-+H30+(5)HC03-+ H20→C032-+H30+(6)海水中含量较低的磷酸盐、硼酸盐等亦有上述类似反应。
在对洗涤烟气的海水进行曝气氧化时，发生以下反应:S02+ H20 + 1/202→SO42-+ 2H+(7)HC03-+ H30+→CO2+ 2H20 (8)CO2的逸出使曝气池中的海水pH值升高，加快了(7)式的反应。
硫酸盐是海水的主要成分，由海水脱硫引起的增量很小，不会造成脱硫排水对海域的污染，pH值恢复到6.5，达到排放标准的要求，亦不会对海域造成危害。
35'000•ppm• 15•4.Total suspended solids (TSS)总悬浮物•5.Bicarbonates (HCO)重碳酸盐•mg/l•90•80 -1003•6.Chlorides (Cl)氯化物•mg/l•18'500•18’000 -19'000•7.Fluorides (F)氟化物•mg/l•< 1•10.Sodium (Na)钠•mg/l•10'500•10'000 -11'000•11.Magnesium (Mg)鎂•mg/l•1'300•1’270 -1’380•12.Calcium (Ca)钙•mg/l•380•360 -450•13.Potassium (K)钾•mg/l•400•400 -450•14.Chem. Oxygen Demand•mg/l•10•up to 20 (COD)化学需氧量排放海水水质保证:经曝气后的海水应达到：pH≥6.8;耗氧量CODMn：≤5mg/l;溶解氧DO：≥3mg/l;SO32-氧化率：≥90%;符合GB3097—1997《海水水质标准》◆利用海水的天然碱度来吸收烟气中的SO2，不产生任何废弃物，无环境负面影响；◆不需要添加任何化学物质；◆技术成熟；◆工艺简单；◆系统无磨损、堵塞结垢、系统可靠性高;◆脱硫效率高；◆投资和运行费用低；◆建设周期短；◆适用于沿海新建机组和老机组的改造和扩建。
新型海水烟气脱硫工艺设计及优化的开题报告
新型海水烟气脱硫工艺设计及优化的开题报告一、题目新型海水烟气脱硫工艺设计及优化二、研究背景及意义烟气脱硫是大气污染治理的重要措施之一。
在传统烟气脱硫技术中，常用的脱硫剂是石灰、石膏、氨水等，在脱硫过程中产生的废水具有一定的污染程度。
随着环境保护意识的提高和海洋环境的恶化，传统的烟气脱硫技术面临着更为严峻的挑战。
新型海水烟气脱硫工艺利用海水作为脱硫剂，对烟气进行脱硫处理，不会产生废水，也不会对海洋环境造成污染。
目前，该技术已经在一些热电厂、水泥厂等大型企业中应用，取得了一些应用效果。
然而，新型海水烟气脱硫技术在应用中仍存在一些问题。
例如，对脱硫效率的影响因素不够清楚，脱硫剂的用量和喷洒方式还需要进一步优化等。
因此，进行新型海水烟气脱硫工艺设计及优化的研究发现仍然具有重要的研究意义和实践价值。
三、研究内容及方法本研究将分析新型海水烟气脱硫技术的工艺流程和工艺原理，探讨其对脱硫效率的影响因素，并设计出一套新型的脱硫系统。
在此基础上，通过实验和数值模拟的方法，对脱硫效率进行优化，从而达到降低污染物排放、提高脱硫效率的目的。
具体研究内容包括：1.分析新型海水烟气脱硫技术的工艺流程和原理；2.实验研究新型海水烟气脱硫技术对脱硫效率的影响因素；3.建立新型海水烟气脱硫数值模拟模型，对脱硫效率进行优化；4.设计脱硫系统，并进行实验验证。
四、预期成果本研究将采用实验和数值模拟相结合的方法，对新型海水烟气脱硫技术进行系统开展研究，深入探讨其对脱硫效率的影响因素，并设计出一套新型的脱硫系统。
预期成果具体包括：1.清晰明确新型海水烟气脱硫工艺的工艺流程和工艺原理；2.总结新型海水烟气脱硫技术对脱硫效率的影响因素，提出优化脱硫效率的方案；3.建立新型海水烟气脱硫数值模拟模型，优化脱硫效率；4.设计一套完整的新型海水烟气脱硫系统，并进行实验验证。
五、研究进度安排预计的研究进度安排如下：2022.3-2022.6：文献调研与新型海水烟气脱硫工艺分析；2022.7-2022.10：实验研究新型海水烟气脱硫技术对脱硫效率的影响因素；2022.11-2023.1：建立新型海水烟气脱硫数值模拟模型与优化脱硫效率；2023.2-2023.5：设计新型海水烟气脱硫系统并进行实验验证；2023.6-2023.8：论文撰写及完善实验数据分析与优化算法。
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碘溶液的浓度、碘液的体积及余气的体积, 就可以算
出气体中 SO2 的体积分数 U 为:
U=
M
I2#
V
I
#21
2
.
89
M I # V I #21. 89+
2
2
V #27237+3 t
式中, M I 为碘溶液中碘的摩尔浓度, mol/ L; V I 为 2
碘溶液的体积, m L; V 为排水体积( 即余气体积) ,
CO 2-
H2O-
H
CO
3
-
C O3 2 -
组成的平衡体系,
海水
吸收 SO2 存在如下平衡[ 22] :
SO 2+ H2O H + + CO32H + + HCO3-
H+ + SO32H CO3-
CO2+ H2O
这使得海水对酸碱具有很大的天然缓冲能力,
对 SO2 有很强的吸收能力.
当吸收液流量足够大时, 3 种吸收 液的吸收能
传统的 SO2 湿法脱除工艺需通过塔或柱来实 现气液接触, 由于吸收过程气液两相直接接触, 该工 艺易受液泛、漏液和雾沫夹带等流体力学条件的限 制, 吸收液径向分布不均匀, 设施占地面积大、投资 高、运行费用高.
膜吸收法脱除 SO 2工艺可有效地避免传统吸收 塔的缺点, 气液两相的流动互不干扰, 流量可以各自 在很宽的范围内变动, 膜组件可以提供很高的传质 比表面积, 获得较高的总传质系数. 膜吸收器由于其 高效脱硫效果和明显的技术优势, 加上近些年来随 着膜技术的发展, 膜材料质量和性能的提高以及膜 材料价格的降低, 膜吸收法脱除 SO2 具有广阔的应 用前景.
吸收液流量较低时, 膜表面有一部分液体停滞不动
或流动很慢, 这部分液体往往被 SO2 所饱和而不能
再进行吸收; 而海水吸收 SO 2 以化学吸收为主, SO2 在膜反应层中的扩散阻力大为降低, 从而使总传质
系数增大, 吸收效率增大.
与同 pH 值的 N aOH 溶液相比, 海水对 SO 2 的
脱除 率 要 高 30% ~ 50% . 这 是 因 为 海 水 是 一 个
分开, 并可通过控制操作压力, 实现稳态时在不润湿
模式下进行吸收, 在膜表面形成稳定的传质界面.
图 1 中空纤维膜脱除二氧化硫原理图
本实 验膜吸 收器是 由直 径 10 mm, 有效长 度
Fig. 1 M echanism of SO2 removal by hollow fiber membrane
第1期
孙 雪雁等: 膜吸收法海水脱硫研究
# 67 #
膜内外流动, 在膜表面形成稳定的传质界面.
1. 2 实验装置 1. 2. 1 膜组件
本实验采用聚丙烯中空纤维膜, 由于其具有强 度高、耐酸碱、耐腐蚀等特点[ 10] , 加上聚丙烯分子的
非极性特征, 使其表面自由能和表面张力较低, 是一 种典型的疏水性材料, 可利用微孔将气相和吸收液
表 1 微孔聚丙烯中空纤维膜组件结构参数
T able 1 Characteristics of the polypropylene microporous hollow fiber membrane module
膜丝外径 do/ m 膜丝内径 d i/ m 壁厚 D/ m 膜丝有效长度 l / m 膜器内 径 D i/ m 填充根数 N / 根 膜接触面积 A / m2
# 68 #
膜科学与技术
1. 4 分析检测方法 进出口气体 SO2 浓度用/ 简捷碘量法0检测, 该
方法准确度及精密度都较好, 抗干扰能力强, 测试速 度快且仪器装置简单[ 21] . 其装置如图 3 所示.
第 28 卷
1. 三通旋塞; 2. 反应管; 3. 锥形瓶; 4. 旋塞; 5. 量气管
图 3 气 体中二氧化硫浓度测定装置
mL; t 为余气温度, e ; 21. 89 为每毫摩尔 SO2 的体
积, mL . SO2 脱除率 G( 即脱硫效率) :
G=
1-
吸收后 SO 2 浓度 吸收前 SO 2 浓度
@ 100%
2 结果与讨论
2. 1 液相流速对 SO2 吸收效果的影响 吸收液流量 Q L 对脱硫效率的影响, 见图 4. 从图 4 可以看出, 在低流量范围内时, 随着液相
220 mm 的玻璃管内 装填 64 根 外径 400 Lm 、内径
微孔将气相和吸收液分开, 并利用疏水性微孔实现 300 Lm 左右的疏水性聚丙烯中空纤维微孔膜组成,
气液两相间的传质, 气液两相界面固定, 压力差维持 在一定范围内时, 不直接发生相间混合, 而是分别在
膜丝为 拉伸法制得. 膜丝表面微 孔大小为 0. 07~ 011 Lm, 膜吸收器的详细参数如表 1 所示.
进气 U= 1 500 @ 10- 6
图 4 吸收 液流量 Q L 对脱硫效率的影响
Fig . 4 Effect of absorbents flux on desulfurizing efficiency
吸收液在低流量范围内时, 在同样的流速条件
下, 与自来水相比, 海水对 SO2 的脱除率要高一倍, 这是因为自来水吸收二氧化硫以物理吸收为主, 当
# 69 #
当液相压力过大时, 液体透过膜孔进入中空纤
维膜丝内, 而气体则不能正常穿透膜孔进入反应层, 去除率会大大降低. 当气相压力过大时, 液相会出现
气泡, 对膜表面的反应层 扰动较大, 反应层不再稳
定, 从而脱硫效率也随之降低.
根据 Yang - L aplace 方程, 微 孔 膜 的 穿 透压 为[ 10] :
Fig. 3 Schematic diagram of SO2 concentration determination
测定方法的原理为:
SO2+ I2+ H2O H2SO4+ 2H I
气体中所含的二氧化硫, 在通过一定量含碘的
淀粉溶液时发生反应, 余气收集在量气管中, 到溶液
蓝色刚好褪去为止标志着碘液完全反应完毕. 根据
泡时, 去除效果很差.
如图 1 所示, 当气液两相压力差恒定时, 气液两
相在微孔膜表面开孔处两相界面上相互接触, 反应
吸收, 形成较稳定的反应层, 反应产物生成后向液相
主体扩散, 被流动 的液体带走. 当液体流速较 平稳
时, 反应层与液相主体相比, 扰动较小, 相对稳定.
第1期
孙 雪雁等: 膜吸收法海水脱硫研究
0. 000 4
0. 000 3
0. 000 05
0. 22
0. 01
64
0. 026 54
1. 2. 2 实验方法 综合文献报道[ 11- 19] , 气体走 中空纤维丝内比
走丝外吸收效果要好, 所以实验中所有膜吸收过程 的操作都采用气体走中空纤维膜内, 而吸收液走中 空纤维膜外的壳程. 实验流程如图 2 所示.
中空纤维膜脱除二氧化硫原理如图 1 所示[ 10] . 膜吸收法脱除 SO2是膜过程与吸收过程相结合 的新型分离技术, 其原理是利用疏水性多孔膜上的
收稿日期: 2006- 09- 07; 修改稿 收到日期: 2007- 03- 16 作者简介: 孙雪雁( 1978- ) , 女, 山东省烟台市人, 从事膜技术在空气污染的应用. * 通讯联系人3y angfl@ dlut. edu. cn4
$p cr=
2r cos Hc rp
式中, r 为吸收液的表面张力; r p 为膜微孔半径; Hc 为相接触角. 海水的黏度和表面张力都比清水大, 所
( 大连理工大学 化工学院, 大连 116023)
摘 要: 实验采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件为膜接触器, 以清水、海水以及与海水相同 pH 值的 NaOH 溶液作吸收液, 比较了 3 种不同的吸收液对 SO2 与空气混合气体的脱硫效果. 研究了气液压力差、吸收液流量、进气流量以及进气浓度等因素对脱硫效率的影响. 结果表明, 与清水及相同 pH 值的 NaOH 溶液相比, 海水是一种对二氧化硫缓冲能力大, 资源丰富, 脱硫 效率较高的吸收剂. 在气液两相压力差保持在穿透压范围内时, 以较低流量的海水吸收液处理 较高流量的低浓度( SO 2 体积分数 U为 2 000 @ 10- 6以下) 气体时, 脱硫效率可达 90% 以上. 因 此膜吸收法海水脱硫技术在沿海地区具有广阔的应用前景. 关键词: 疏水性聚丙烯; 中空纤维微孔膜; 二氧化硫; 膜接触器; 海水 中图分类号: X701; T Q028. 8 文献标识码: A
流量提高, SO2 脱除率明显提高. 这是因为液相速度 加快时, 可以及时将吸收反应产物带走, 促进反应继 续进行; 而且可使液相边界层厚度降低, 阻力减小, 脱硫效率增大. 当液相流量增大到一定程度, 脱硫效 率也维持在一定的范围内, 基本不再有变化.
气体流量 Q g = 0. 2 m3/ h; p g= 11 kPa; p L= 9 kPa;
的气体浓度通过四通阀的转换开关进入检测系统检
测. 吸收过 SO2 的海水经过空气曝气氧化后, pH 值 增大, 再用天然海水中和至中性, 从而达标排放.
1. 3 海水化学组成 天然海水中含有大量的可溶性盐类, 海水中除
水之外含量最多的元素是 Cl, Na, K, M g, Ca, S, C,
F, B, Br 和 Sr, 其主要盐类为氯化物、硫酸盐及大量 的重碳酸盐、碳酸盐、氢氧化物等, 是一个组成复杂
的平衡体系. 通常海水 pH 值为 7. 8~ 8. 5, 自然碱度 1. 2~ 2. 5 mmol/ L . 海水中存在如下平衡[ 20] :
H 2O+ CO2 H2CO3
H 2CO3
H+ + HCO3-