专利名称：动液式海水法烟气脱硫方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的动液式海水法烟气脱硫方法及设备，属于环境保护技术领域，适用于沿海工业装置为保护生态环境，防治酸雨和二氧化硫污染而安装的排烟脱硫工艺。
为保护生态环境，燃用化石燃料的工业装置所排放的烟气在排入大气之前，必须脱除其中的一部分或大部分SO2，因而需要采用排烟脱硫工艺。大多数排烟脱硫工艺都应用了以碱性物质吸收烟气中酸性SO2的原理。由于现代大中型工业装置的烟气量特别巨大，所需要的碱性原料的消耗量也特别巨大，因而必须采用价格低廉、来源充足的碱性物质。由于天然海水呈弱碱性，原理上可应用于吸收二氧化硫。而这一原理能否成为实用的海水脱硫工艺及其实用程度，其关键在于能否用经济可行的方法将脱硫海水即吸收了二氧化硫后的酸性海水，恢复到符合环保法规要求的水质。
1999年投运的应用于大型和特大型燃煤火力发电厂的海水法烟气脱硫工艺，采用了专利号ZL95119389的曝气式海水法烟气脱硫方法，其脱硫效率超过90％，而造价和运行费用仅为传统工艺的三分之一。该方法用海水在洗涤塔中洗涤烟气中的SO2，再将洗涤后的酸性海水送入水质恢复装置中，向海水中鼓入空气进行曝气处理，以恢复酸性海水的水质，最后将达到环境质量要求的海水排至海域等自然环境。由于该工艺无需任何化学添加剂，因而也没有副产物排放，所以是一种附加环境影响最小的烟气脱硫工艺方法。特别在用于沿海火力发电站等一类原本就抽取了大量海水作为冷却用水的工业设施时，海水法烟气脱硫工艺由于无需另行抽取海水而大幅度降低了运行成本并成为综合利用自然资源的典型工艺。
但是，由于该工艺是采用鼓风机等动力设施加速空气流动，向海水中鼓风的曝气方法，其传质效率较低，动力消耗偏大，曝气时间长，因而曝气池的占地面积难以减小。这一方面不利于经济指标的进一步提高，而且也使空地不足的工厂难以应用海水脱硫工艺。在防治酸雨和二氧化硫污染的局面日益严峻的情况下，有必要克服上述缺点，以使海水法烟气脱硫工艺得到更为广泛的应用。
本发明的目的在于克服现有鼓风曝气式海水法烟气脱硫方法存在的缺点，提供一种既能高效率脱硫，又能减少占地面积、进一步降低脱硫成本的动液式海水法烟气脱硫方法及设备。
本发明方法的技术方案是它包括提取海水、用海水洗涤烟气、将海水与空气混合用以恢复酸性海水水质，及排出符合排出标准的海水等步骤；恢复酸性海水水质的步骤，是以动力装置直接加速海水，并在此过程中混入空气。
适用于本发明方法脱硫设备的技术方案是它包括海水提取装置、烟气洗涤装置、水质恢复装置及排出装置，水质恢复装置中安装有动力装置，该动力装置是由液体加速器与空气混入器构成。
如前所述，实用海水脱硫工艺的关键在于能否用经济可行的方法将吸收了二氧化硫后的酸性海水恢复到符合环保法规要求的水质。目前，最为实用的方法是将酸性海水与空气混合，而这一混合过程涉及化学工程的相际传质，这里为气液传质。依据化工传质原理可知，在这一气液传质系统中，传质过程需克服界面气相侧和液相侧的双重阻力；由于相主体的运动速度直接影响其界面一侧的阻力，因此提高气相和液相速度均可降低阻力。而海水脱硫工艺涉及的气液传质，其系统中起控制作用的是界面液相一侧的阻力，是典型的液膜控制系统。在液膜控制系统中，如果仅靠直接提高气相速度即采用鼓风机加速气体流速的鼓风曝气方法，对进一步提高系统的传质效率影响甚微。而采用本发明的方法和设备来直接提高液相速度，即加速液体流动，则可降低系统中起控制作用的界面液相一侧阻力，从而大为降低整个传质系统的系统阻力，连同提高液相速度时形成的湍流和振动液滴效应，将大为提高气液传质系统的传质系数，进而实现提高系统传质效率的目的。这就直接导致气液混合时间缩短，从而大幅度减小甚至可以省略曝气池，且系统总能耗也将降低。
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下。
图1是本发明动液式海水法烟气脱硫工艺流程示意图。
图2是现有的曝气式海水法烟气脱硫工艺流程示意图。
图3是以动力装置直接加速酸性海水的示意图。
图4是以动力装置直接加速与酸性海水混合的水的示意图。
图5是动力装置与海水排放通道联接示意图。
图6是动力装置与海水缓冲装置联接示意图。
图7是动力装置与下一级动力装置联接示意图。
图8、图9是动力装置的凸起物为刷形或叶片形或齿形并安装于液面内的示意图。
图10、图11是动力装置的凸起物为螺旋形或叶片形或齿形并安装于液体中的示意图。
图中所示标号及对应名称为1、排烟设备；2、除尘器；3、引风机；4、烟囱；5、烟气洗涤装置；6、海水提取装置；7、酸性海水通道；8、用于混合酸性海水的海水通道；9、海水缓冲装置；10、空气通道；11、排出通道；12、动力装置；12.1、液体加速器；12.2、空气混入器；12.3、空气混入器液体入口；12.4、空气混入器空气入口；12.5、空气混入器气液混合物出口；12.6、下一级动力装置；13、鼓风机；14、动力头；15、凸起物。
图1所示动液式海水法烟气脱硫工艺流程图中，提取海水是通过海水提取装置6如水泵从大海中提取或由工业设备自用冷却海水流入来实现的，提取的海水送往烟气洗涤装置5内洗涤从排烟设备1经除尘器2和引风机3送来的烟气，以洗涤其中的SO2；被洗涤了SO2的干净烟气通过烟囱4排入大气。洗涤了SO2后的海水，由于溶入了SO2而呈酸性，必须将其pH值等水质指标恢复至与国家规定的排出标准相符合的程度才能排入自然环境，如大海。为此，将吸收了SO2的酸性海水经通道7送入海水缓冲装置9中，其一部分通过动力装置12被直接加速，并在此过程中混入空气；空气从空气通道10进入。动力装置12直接加速的液体和吸入的空气产生强烈的混合和传质过程，气液混合物又被快速喷出并与池中其它液体进一步混合，从而使池中的海水水质得以迅速恢复。当海水水质恢复至符合环境质量标准的程度时，从海水排出通道11被排往自然海域。动力装置可多台串联或并联安装。
图2所示为已有的曝气式海水法烟气脱硫方法的工艺流程示意图，该工艺采用以鼓风机13加速空气，向海水中鼓风的方法。
图3所示为以动力装置12直接加速酸性海水的方法，动力装置中的液体加速器12.1由水泵构成，空气混入器12.2由射流器构成，海水缓冲装置9中的酸性海水被水泵加速后送入射流器即空气混入器的液体入口12.3，被加速的液体在射流器中形成喷射流及强烈的湍流并产生负压，因而空气混入器的气体入口12.4从空气通道10吸入空气；液体射流和吸入的空气一同在射流器中加剧形成的强烈湍流和振动，产生高效的传质过程和混合后，从空气混入器的气液混合物出口12.5喷入海水缓冲装置中进一步与其它海水混合。还可用鼓风机向空气通道适当增加空气压力以加大空气混入量。
图4所示为以动力装置12直接加速用于混合酸性海水的海水。用于混合酸性海水的海水经通道8进入液体加速器12.1的入口，被动力装置12加速并混入空气后，进入海水缓冲装置与经酸性海水通道7进入的酸性海水混合，使酸性海水水质得以恢复。
图5所示的动力装置12与海水排出通道11联接，酸性海水经加速并混入空气后，经海水排出通道11排出。
图6所示的动力装置12与海水缓冲装置9联接，其液体加速器12.1从海水缓冲装置9中取水，加速并混入空气后，仍排出到海水缓冲装置9中。
图7所示为动力装置12与下一级动力装置12.3的联接示意图。动力装置12与下一级动力装置12.3串联联接。动力装置12送出的气液混合物经下一级动力装置12.3与其它液体或气体再次混合，可进一步提高传质效率，降低总能耗。
图8、图9所示的动力装置由动力头14联接旋转轴上的凸起物15构成，凸起物15为刷形或叶片形或齿形；凸起物安装于液面内，由动力头带动高速旋转时加速液体形成激烈的湍流，从而吸收液面的空气，产生表面曝气效果。
图10、图11所示的动力装置，其凸起物为螺旋形或叶片形或齿形，并安装于液体中，由动力头带动旋转时加速液体并形成湍流，同时产生负压区从而由空气通道10吸入空气，实现气体和液体的高效混合。
实施本发明方法所需的动力装置可以选用现有的射流泵、混流泵、流体混合器及超声混流器、表面曝气机等设备；实施本发明方法所需的动力装置不限于以上列举的设备名称和类型。
本发明公开的动液式海水法烟气脱硫方法及设备，采用动力装置直接加速液体流动并混入空气，使脱硫海水的水质恢复效率得以提高，因而具有烟气脱硫工艺系统占地面积小、造价和运行费用进一步降低的效果，能广泛适用于沿海工业设施为防治酸雨和二氧化硫污染而配置的排烟脱硫工艺。
权利要求
1.一种动液式海水法烟气脱硫方法，它包括提取海水、用海水洗涤烟气、将海水与空气混合用以恢复酸性海水水质，及排出符合排出标准的海水等步骤；其特征在于，恢复酸性海水水质的步骤，是以动力装置直接加速海水，并在此过程中混入空气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以动力装置直接加速海水，是直接加速酸性海水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以动力装置直接加速海水，是直接加速用于混合酸性海水的海水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以动力装置直接加速海水，使加速的海水形成负压或湍流以吸入空气。
5.一种适用于权利要求1所述方法的脱硫设备，它包括海水提取装置、烟气洗涤装置、水质恢复装置及排出装置，其特征在于，水质恢复装置中安装有动力装置，该动力装置是由液体加速器与空气混入器构成。
6.根据权利要求5所述的脱硫设备，其特征在于，液体加速器是水泵，空气混入器是射流器；液体加速器的入口与酸性海水，或是与用于混合酸性海水的海水联通；液体加速器的出口与空气混入器的液体入口联接；空气混入器的空气入口与空气通道联接；空气混入器具有气液混合物出口。
7.根据权利要求5所述的脱硫设备，其特征在于，液体加速器和空气混入器是由动力头和具有旋转轴的凸起物构成，该凸起物安装于液面内或液体中。
8.根据权利要求7所述的脱硫设备，其特征在于，所述的凸起物可以为刷形或叶片形或齿形或螺旋形。
全文摘要
本发明公开的动液式海水法烟气脱硫方法及设备,采用动力装置直接加速液体流动并混入空气,使脱硫海水的水质恢复效率得以提高,因而具有烟气脱硫工艺系统占地面积小、造价和运行费用进一步降低的效果,能广泛适用于沿海工业设施为防治酸雨和二氧化硫污染而配置的排烟脱硫工艺。
文档编号B01D53/78GK1355061SQ0013116
公开日2002年6月26日 申请日期2000年11月23日 优先权日2000年11月23日
发明者彭斯干 申请人:彭斯干