海水烟气脱硫技术研究进展

［ 稿 日期］ ２ １—４１ 收 ０００ —３
［ 者简 介］ 陈坚 军（９ １ ，男 ，浙 江杭 州人 ，学士 ，主 要从 事脱硫 环保 产业 的设 计、 项 目管 理等 工作 。 作 １８ 一 ）
２１ ０ ０年 第 ６期
第 ３ 卷 总第 ２ ６ ７ ０ 期
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海水 烟气 脱硫 技术研究进展
陈 坚 军 ，王 冠 华
（ ． 江蓝天 求是 环保 集 团有 限公 司 ， 江 杭 州 ３ ０ １ ； ． 江天地 环保 工程 有 限公 司 ， 江 杭 州 ３１６） １浙 浙 １０２ ２ 浙 浙 １２ １
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【 要】 摘 海水脱硫 艺是利用天然海水脱除烟气中ｓ ２ ｏ 羽＿种湿式烟气脱硫方法， 在船海电厂具有广阔的应用前景； 与露茵广娅使用的石灰ｉ羹 暂
…
磊一石膏湿法脱硫技术相 比，海水脱硫具有脱硫效率高 运行成本低 投资 囊系统篱单可靠 无添加物一无副产品等明显 势 予国内 乏 ： 对 ０ 东 南驻地区数量庞大的海边 电 厂来讲 ， 采用海水脱硫将具是很好的选择 重董 墨 。薯 ０ － 薯 爱 誉一 。 。 套曩 囊 ≮ 搿 蠹囊 ０； 【 关键谰】 海水脱硫 ； 湿法烬气脱硫 石灰石． 膏法 ㈡ 叠 ＿ 薯曩 ０ ｊ － 。 曩叠 － ［ 中图分类鼍】Ｑ Ｔ （ 《 蠢标识码】 Ａ≥ ≯【 文章编号１ 礴 （０ｏ０ Ｏ ５ Ｉ） ∞ Ｄ 誊 ２ ６ ２ 曩 蠢曩 … 羞 一ｌ 鬻 ｌ
通过上述一系列化 学反应 ， 烟气中的 Ｓ ｚ Ｏ 被海水洗涤转移 到海水中 ， 使排放烟气 中的 Ｓ 浓度大幅降低 ， Ｏｚ 达到排放浓度 要求 。 同时， 进入海水 中的 Ｓ ２ Ｏ 在海水水质恢复系统通过 中和 反应、氧化反应和曝气 吹脱作 用，使处理后 的海水 ｐ Ｈ、ＤＯ、 Ｃ Ｄ 等指标达 到环保排放标准 。海水 吸收 Ｓ ２ Ｏ Ｏ 最终生成 的硫 酸盐 ， 是一种无害物质 。 硫酸 盐是海水 中盐分 的主要成分 ， 硫 酸盐对海洋生物来 说是 不可缺少 的。
１２２Ｓ 吸 收 系统 ．． Ｏ。
１１海水 脱硫 原理 ．
海水脱硫工艺属于 湿法脱硫技术 的一种 ， 其基本工艺原 理 是： 利用天然海水 中的碱度 吸收并脱除烟气中的 Ｓ 。海水之 Ｏｚ 所以能作为脱硫剂 ， 由于含有过量 的可溶性的碳酸钙和碳酸 是 钠 ，通常呈碱性。正常海水 中含有约 ３ ％的盐分 ， 酸盐约 ． ５ 碳 占海水 中盐分 的 ０ ４％，海水不断与海底和沿岸的碱性 沉淀 ． ３ 物接触来维持海水中碳酸盐的平衡 ， 河流不断的将可溶性的石 灰石送入大海 ， 海水中的这种成分使得海水具有大量吸收和中 和 Ｓ 的能力 。 Ｏ２ 在海水脱硫中 ， 烟气 中的 Ｓ Ｏ 被海水吸收生成亚硫 酸氢根 离子（ Ｏ ＂ ＨＳ ３和氢离子（ ） ） 、ＨＳ ３ Ｏ－ 与氧（ ） ０２ 反应 生成硫酸氢根 离子（ ０ 。 ＨＳ ４ ＨＣ ３ Ｈｓ ４ ， ０ 。 ） 与 Ｏ＂ 反应生成稳定的硫酸根离子和 易 于 吹脱的 Ｃ ２ Ｏ 和水 。最终反应生成 的 Ｃ 通 过曝气方式强制 Ｏ２ 吹脱 ，使海水 中的 Ｃ ２ Ｏ 浓度降低 ，提高海水 中的 ｐ Ｈ、Ｄ Ｏ。 主要 的化学反应有 ：
Ｓ ２ Ｈ Ｏ － Ｈ Ｓ ；Ｈ２ ０ ＿ Ｈ＋ ０ 十 ２ ＿ ２ Ｏ３ ＋ Ｓ ３ ＋ＨＳ ３； Ｏ。 Ｈ Ｏ － Ｈ ＋Ｓ ３ ；ＨＳ ３ １ ０２－ Ｓ ４； Ｓ ３ ＋ ０２ － Ｏ＂ ／ －Ｈ Ｏ － ＋ ２ － ￣
ＣＯ３－ Ｈ －ＨＣＯ３； ＨＣＯ３ ２ ＋ － ＊ 一 ＂ ＋Ｈ Ｈ２ —｝ ＣＯ３ Ｈ２ ＣＯ２ —｝ Ｏ＋ ；
ＨＳＯ４ ＋ＨＣＯ ３－ 一 －￣ＳＯ４一 Ｈ２ － ＋ Ｏ＋ＣＯ ２
脱硫 反应主要是在逆流填料吸收塔内完成的。 新鲜海水 自 吸收塔上部喷入，经除尘处理和 Ｇ ＧＨ降温 后的烟气 自塔底 向 上与 海水进行逆流接触 ， 烟气中的 Ｓ ２ Ｏ 迅速 被海水 吸收， 洗涤 烟气 后的酸性海水在吸收塔底收集并排出塔外。
１２３ 海 水 供 应 系 统 ．．
对于 沿海 电厂而言 ， 脱硫用海水取 自凝汽器 出 口循环冷却 水虹吸井 ， 部分冷却海水经升压泵 送至 吸收塔顶部用于洗涤烟 气 ，吸收塔排水与其余海水混合后进入曝气池。
１２４ 海 水 。 系 统 ．． 恢复
吸收塔排 出的酸性海水与来 自虹吸井的大量偏碱性海水混 合后进入曝气池，同时鼓入压缩空气，使海水中溶解氧逐渐达到 饱和 ， 将易分解的亚硫酸盐氧化成稳定的硫酸盐，同时海水中的 Ｃ ２ Ｏ３与吸收塔排出的 加速反应释放出 Ｃ ２ － Ｏ ，使排水的 ｐ Ｈ得 到恢复 ，处理后的海水 ｐ Ｈ、Ｃ Ｄ等达到排放标准后排入大海。 Ｏ
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随着 国家对环保工作 的日益重视 ， 对于主要大气污染物 Ｓ ２ Ｏ 排放 的重点行业一火 电厂 ， 根据环保法规的要求，均必须安装烟 气脱硫装置 ， 近年来 ，大量 的脱硫装置投入运行 ，绝大多数脱硫 工艺采用的是石灰石一石膏湿法脱硫技术 ， 而对于为数众多的海 边 电厂来讲 ， 与石灰石一石膏湿法脱硫技术相比，海水脱硫工艺 具有脱硫效率高、运行成本低、投资少、系统简单可靠、无添加 物、无副产品等明显优势 ， 采用海水脱硫将是海边电厂的很好选 择，因此 目 中国的海边 电厂普遍存在对海水脱硫技术的需求。 前 海水烟气脱硫是以天然海水作为吸收剂脱除烟气中 Ｓ ｚ的 Ｏ 技术 ， ２ 在 ０世纪 ６ 年代末 由美国加州伯克利大学 Ｂ ｏ ｒ 教授 ０ ｒｍｌ ｙ 提出，随后国内外科研工作者对海水烟气脱硫进行了大量研究， 经过 ３ Ｏ多年的发展，海水烟气脱硫 日渐成熟并已工业应用。
１２ 海水脱 硫 系统 ．
海水脱硫 系统主 要由烟气系统、Ｓ ｚ Ｏ 吸收系统、供排海水 系统、海水恢 复系统等组成 。
１２１ 烟 气 系统 ．．
１ 海 水 烟 气 脱 硫 技 术
中国的海岸线很长 ， 沿海地 区经济发达 ， 口稠密 ，环境 人 保护要求严格 ，大多数地 区列在酸雨控制 区和 Ｓ 控制 区内。 Ｏｚ 随着 沿海地 区经济迅速发展 ， 沿海火 电厂的新、扩、改建工程 迅速增加 ， 如何采取 相应措施 ， 实现 Ｓ ｚ Ｏ 排放有效控制成为一 项重 要工作 。而有效利 用海水资源 ， 资、运行费用相对较低 投 的海水脱硫工艺不失为首选的一种脱硫 方法Ｉ。 ｊ Ｊ
进入脱硫系统 的烟气通过增压风机升压后 ，需经气一 气换热 器（ ＧＨ 降温 ，较低 的温度有利于对 ８ ２ Ｇ ） ０ 的吸收 ，同时可以防止 塔内体受到热破坏， 还可以降低对吸收塔内防腐材料和填料等材 质方面 的要求。降温后的烟气 自下而上流经吸收塔 ，塔 内 Ｓ ｚ Ｏ 被吸收后，在塔顶由 Ｇ Ｈ加热升温后 由烟 囱排入大气Ｌ Ｊ Ｇ ２。 。
１９ ９ ５年 ，世 界 范 围 内共建 成 ２ ５套 海 水脱 硫 设 备 ，总装 机 容 量 达 ３ ０ 。火 电厂烟 气脱 硫 已成为这 项技 术主 要 的应 用领 域 。 ５ ５Ｍｗ
２１ 国外 海水 脱硫 研 究现 状 ．
海水脱硫在 国外应用较 多，挪威 、印度、西班牙、塞浦路 斯、印度尼西亚、委 内瑞拉和瑞典等 国家均 有工业装置投入运 行 。挪威 Ａ Ｂ公司在海水脱硫方面走在世界 前列 ，挪威所有 Ｂ 烟气 脱硫 都 采 用 了海水 烟气 脱 硫技 术 ，效 果 很好 。另外 ， Ｂ Ｓ Ｈ Ｆ德 国） ＩＣ ＯＦ （ 、ＭＩ Ｕ ＩＨＩ日本） Ｓ ＢＳ （ 、ＨＯ ＯＧＯ ＮＳ荷 兰） ＶＥ （ 等公司对海水烟气脱硫都有研 究。 利 用 天 然 海 水 脱 硫 的 技 术 原 理 由 美 国 加 州 伯 克 莱 大 学 Ｌ．Ａ．Ｂ ｏ ｅ 授 于 １ 纪 ６ ｒｍｌｙ教 ９世 ０年代 提 出 ， １７ ９ ０年 美 国在 关岛 电厂中试 ，英国也干 ｌ ９世纪 ８ 年代在 爱丁堡附近中试 。 Ｏ 因为担心脱硫效果不好和污染海水 ， 、 美 英等 国没有在燃 煤发 电厂应用 ，发展较 慢 ，工程 应用晚于 石灰石／ 石灰一 膏法。在 石 １８ ９ ８年 以前 ，海水脱硫技术 多用于冶金行业 的炼铝厂及 炼油 厂 ，如挪威南部铝 厂、挪威 Ｓａ ｉ Ｍｏ ｇｔ ｔ ｏｌ ｎ ｓ ｄ炼 油厂 等脱硫 系 ｔ ａ 统均采用海水脱硫技术 。 英国第二大燃煤 电厂一 Ｌ ｎ ａｎ ｏ ｇ ｎ ｔ电厂采 用苏格兰地 区所 产的低硫煤（ 含硫 量 ０５％） ． 为燃料 ，经过对 比多种脱硫工艺 ， 决定为其 四台 ６ ０Ｍｗ 电力机组均安装海水脱硫装置 ， ２ １ ０ 到 ００ 年该 电厂全 部烟气 脱硫率可以达到 ９ Ｏ％以上。 马来西亚 Ｊｈ ｒ ｏ ｏ 省 的 Ｔ ｎｕ ｇ电厂 三 台 ７ ０ ａｊｎ ０ Ｍｗ 电力 机 组 海 水 脱 硫 装 置 正 在 建 设 中，ｌ 号机组 ２ ０ 投 入运行 。位于泰 国东 海岸 Ｍａ ａ ｈ ｔ ０６ ｐ ｕ ＴＰ 的Ｂ Ｃ Ｌ Ｐ电厂两 台 ７ Ｍｗ 燃煤发 电机组在进行海域环境评 １ ７ 价 后，确 定采 用海 水脱硫技 术 ，于 ２ ０ ０ ６年 １ ０月和 ２ ０ ０ ７年 ２ 月投 入运 行 Ｊ 国关 岛电力公司拟在奥 斯陆附近建设 的一 。美 座 １０ ０ ２ Ｍｗ 电厂也采用 Ｆａｔ ｙ ｒ ｌ — ｄｏ工艺 ，巴西 、 ｋＨ 希腊等地 的 海水脱硫工程从 ２ ０ ０ ４年起也 陆续投入运行 。近年来海水脱硫 工 艺 在 国外 火 电厂 的应 用概 况 如 表 １ 示 Ｊ 所 。
２ 国内外海水脱硫技术研 究及应用现状
自２ ０世纪 ７ ０年代起，国内外就不断有海水脱硫过程研究和 开发的报 Ｊ ，经过三十多年 的发展，海水脱硫已成为一种技术 成熟并有着较好工业应用业绩的烟气脱硫工艺。近年来 ，海水脱 硫在燃煤或燃油电厂烟气脱硫中的应用规模不断增大 ，单机容量 由 ８ 、１５ＭＷ 向 ３０ＭＷ、７０ＭＷ 发展，从 １８ ０ＭＷ ２ ０ ０ ９０年到