一种高效低能耗海水脱硫氧化系统的制作方法

本发明属于大气治理环保领域，涉及一种燃煤电厂海水脱硫技术，具体涉及一种高效低能耗海水脱硫氧化系统。

背景技术：

海水脱硫工艺是以海水为还原剂，利用海水的碱度吸收烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。该工艺不存在结垢堵塞问题，无废弃物处理问题，脱硫效率可达90％以上。相对石灰石-石膏法脱硫，其系统简单、投资成本低、运行费用低，因此，在海水供应便利的临海场所，燃煤含硫量较低的情况下得以广泛的应用。

海水脱硫工艺主要包括烟气系统、吸收系统和氧化系统。烟气系统将含硫烟气输送进吸收塔，经过吸收塔吸收后排向烟囱。吸收塔是海水与含硫烟气充分接触并吸收烟气中SO₂的场所。作为还原剂的新鲜海水，PH在7.5-8.5之间，吸收SO₂后的脱硫海水PH值降低至2-3，在此PH值下吸收的SO₂处于不稳定状态，非常容易二次逸出。氧化系统的作用就是将不稳定的SO₂转化为稳定的SO₄^2-，同时调节脱硫海水的PH、COD、DO，使脱硫海水达标排放。可见，氧化系统是SO₂稳定吸收和脱硫海水达标排放的主要保证。

中国专利ZL01101694.9和ZL200580000770.5均公开了一种海水脱硫氧化方法，该方法未设置新鲜海水旁路，吹脱和氧化的功能在同一池内实现。新鲜海水全部进入氧化池与脱硫海水混合，氧化池内混合海水量大、SO₃^2-的浓度低、氧化难度大，大大增加了氧化空气用量；同时大量新鲜海水的混入导致氧化区海水的PH值在6以上，CO₂吹脱困难，极大增加了吹脱空气的需要量。

中国专利CN102387850B、CN104203839B和中国发明专利申请CN201610062325均公开了一种海水脱硫氧化方法，该方法设置有新鲜海水旁路系统，降低了氧化空气需要量，但吹脱和氧化功能均在氧化区内同步进行，要保证较高的CO₂吹脱效率，应采用比较低的PH值，但低PH值不利于SO₃^2-的氧化；反之，要保证SO₃^2-的氧化，应采用较高的PH值，但较高的PH值不利于CO₂吹脱。另一方面，较低的池深有利于CO₂吹脱，而较高的池深有利于SO₃^2-的氧化。可见上述方法存在以下缺陷：CO₂的吹脱和SO₃^2-的氧化均在氧化区内同步进行，氧化和吹脱过程中，PH值相同、海水深度一致，无法同时保证CO₂吹脱、SO₃^2-氧化的高效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效低能耗海水脱硫氧化系统，它能有效满足CO₂吹脱和SO₃^2-氧化的不同功能需求，极大提高了吹脱和氧化的效率，从而减少了氧化空气的用量，降低了海水脱硫氧化系统的能耗，实现氧化风量最小条件下脱硫海水的达标排放。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效低能耗海水脱硫氧化系统，该系统包括脱硫海水氧化池和新鲜海水旁路管道；

所述脱硫海水氧化池的前后两端分别设有海水入口和海水出口，所述海水入口处设置有入口闸阀，所述脱硫海水氧化池从前至后依次分为混合区、吹脱区、氧化区和排水区，所述混合区的顶部设有盖板，所述混合区内设置有脱硫海水管道，所述脱硫海水管道的出口位于混合区的底部，所述混合区用于将经海水入口流入的新鲜海水和经脱硫海水管道流入的脱硫海水进行混合，并控制混合后海水的PH值为4.5-5.9，所述混合区与吹脱区之间设置有隔墙，所述隔墙的中上部设有混合海水出口，所述吹脱区的池深为2-4m，所述吹脱区用于对较低PH值的混合海水进行吹脱处理，以吹脱混合海水中的CO₂气体，所述氧化区的池深为4-8m，所述氧化区控制混合海水的PH值为5.7-6.5，用于对较高PH值的混合海水中的SO₂进行氧化处理，所述排水区用于将氧化后的混合海水和经新鲜海水旁路管道流入的新鲜海水混合后排入大海；

所述新鲜海水旁路管道的一端与脱硫海水氧化池的海水入口连接，其另一端与脱硫海水氧化池的排水区连接。

按上述技术方案，所述吹脱区与氧化区之间直接连通。

按上述技术方案，所述吹脱区与氧化区之间设置有隔板。

按上述技术方案，所述吹脱区内设置有用于加强海水扰动的搅动装置。

按上述技术方案，所述搅动装置为机械搅动装置、海水自搅动装置或空气搅动装置。

按上述技术方案，所述搅动装置为搅拌器、海水泵搅动器或空气搅动器。

按上述技术方案，所述氧化区内设置有用于提供直径为30-80微米微气泡的氧化空气微气泡鼓入装置。

按上述技术方案，所述氧化空气微气泡鼓入装置为采用覆盖微孔膜的管式曝气器。

按上述技术方案，所述新鲜海水旁路管道的另一端设置有旁路闸阀。

本发明，具有以下有益效果：本发明在脱硫海水氧化池前端的海水入口处设置入口闸阀，可以灵活控制流入混合区内新鲜海水的流量，以控制混合后海水的PH值为4.5-5.9，并在混合区设置盖板、将脱硫海水管道的出口设置在混合区底部、混合海水出口设置在隔墙中上部，可以防止局部海水的PH值过低导致SO₂的二次逃逸；然后将吹脱和氧化两种不同功能分别在前后深浅不同的两个区中实现，前端吹脱区的池深较浅，深度为2-4m，池中脱硫海水的PH值较低，PH值的范围为4.5-5.9，具有很高的CO₂吹脱效率，后端氧化区的池深较深，深度为4-8m，池中脱硫海水的PH值较高，PH值的范围为5.7-6.5，具有很高的SO₂氧化效率。本发明还设置新鲜海水旁路管道，可以灵活调节补入氧化池内新鲜海水的流量，从而最大限度的降低氧化空气的需要量。本发明能有效满足CO₂吹脱和SO₃^2-氧化的不同功能需求，极大提高了吹脱和氧化的效率，从而减少了氧化空气的用量，降低了海水脱硫氧化系统的能耗，实现氧化风量最小条件下脱硫海水的达标排放。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的平面布置图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

图中：1-混合区，2-吹脱区，3-氧化区，4-排水区，5-新鲜海水旁路管道，6-隔墙，11-海水入口，12-脱硫海水管道，13-入口闸阀，14-海水出口，15-盖板，21-搅动装置，31-氧化风机，32-氧化空气母管，33-喷射母管，34-喷射管道，51-旁路闸阀，61-混合海水出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的较佳实施例中，如图1、图2所示，一种高效低能耗海水脱硫氧化系统，该系统包括脱硫海水氧化池和新鲜海水旁路管道5；

脱硫海水氧化池的前后两端分别设有海水入口11和海水出口14，海水入口11处设置有入口闸阀13，脱硫海水氧化池从前至后沿着海水流向依次分为混合区1、吹脱区2、氧化区3和排水区4，混合区4的顶部设有盖板15，混合区内设置有脱硫海水管道12，脱硫海水管道12的出口位于混合区1的底部(本实施例中脱硫海水管道水平放置在混合区的池底)，混合区1用于将经海水入口11流入的新鲜海水和经脱硫海水管道12流入的脱硫海水进行混合，并控制混合后海水的PH值为4.5-5.9，混合区1与吹脱区2之间设置有隔墙6，隔墙6的中上部设有混合海水出口61，吹脱区2的池深为2-4m，吹脱区2用于对较低PH值的混合海水进行吹脱处理，以吹脱混合海水中的CO₂气体，氧化区3的池深为4-8m，氧化区3控制混合海水的PH值为5.7-6.5，用于对较高PH值的混合海水中的SO₂进行氧化处理，排水区4用于将氧化后的混合海水和经新鲜海水旁路管道5流入的新鲜海水混合后排入大海；

新鲜海水旁路管道5的一端与脱硫海水氧化池的海水入口11连接，其另一端与脱硫海水氧化池的排水区4连接。

在本发明的优选实施例中，如图2所示，吹脱区2与氧化区3之间直接连通。此外，吹脱区2与氧化区3之间也可以设置隔板。

在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，吹脱区2内设置有用于加强海水扰动的搅动装置21，以提高CO₂吹脱效率。搅动装置为机械搅动装置、海水自搅动装置或空气搅动装置，如搅拌器、海水泵搅动器或空气搅动器。

在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，氧化区3内设置有氧化空气微气泡鼓入装置，产生的微气泡的直径可达30-80微米，进一步提高氧化效率。具体的，氧化空气微气泡鼓入装置为采用覆盖微孔膜的管式曝气器，此为典型的微气泡实现方式，如图1所示，该管式曝气器包括依次连接的氧化空气母管32、喷射母管33和喷射管道34，氧化空气母管32与至少一个氧化风机31连接。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，新鲜海水旁路管道5的另一端设置有旁路闸阀51。

本发明在具体应用时，如图1、图2所示，吹脱区2与氧化区3之间直接连通，未设置隔板。吹脱区2的设计深度为2.5m，设计PH值为5.2±0.2，吹脱区2设有机械搅动装置以加强海水的扰动；氧化区3的设计深度为4.2m，设计PH值为5.9±0.2，氧化空气采用覆盖微孔膜的管式曝气器34喷入池中，气泡大小在30-80μm。氧化池的氧化空气设计值为60000m³/h，氧化池的占地约1600m²。

工作时，新鲜海水和脱硫海水在混合区混合后自流进入吹脱区2，新鲜海水部分从混合区进入氧化池，部分通过新鲜海水旁路管道5与氧化后的海水再次混合，混合后海水PH达到6.8以上，可以直接排入大海。

新鲜海水条件：2月份温度约14℃，7月份温度约为30℃；PH值为8-8.2；总碱度2-2.3mmol/l；混合区进入的新鲜海水量约为25000m³/h。脱硫海水条件：温度约40℃，SO₂的脱除量31.2kmol/h，脱硫海水流量约9000m³/h。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。