一种海水脱硫辅机系统及脱硫方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海水脱硫辅机系统及脱硫方法，属于烟气脱硫技术领域。
【背景技术】
[0002]海水烟气脱硫技术是利用海水的碱度脱除烟气中二氧化硫的一种方法，进行海水脱硫处理时，通常的做法是将烟气直接通入海水中，利用大量的海水进行吸收，以降低烟气中的硫含量(如申请号为201010291585.9的发明专利申请所公开的“一种烧结烟气海水脱硫工艺及脱硫系统”)。但是现有的海水脱硫技术仍然存在以下缺点:
[0003]1、进行脱硫处理时海水的用量较大、用途单一，同时脱硫速度慢、效率低；
[0004]2、脱硫装置中的喷淋装置，设置的喷孔直径小、个数多，导致喷淋水流速慢，且喷孔容易堵塞，加工困难；另外，传统的喷淋装置流体分布不均匀(即喷孔的流量不均匀)，同时流速也不够理想，从而导致脱硫效率低；
[0005]3、烟气经喷淋装置处理后通过出气口直接排出，但是排出的烟气粉尘浓度较高(达43.52mg/Nm3)，对环境的危害性较大；
[0006]4、现有的气-气换热器，其主要作用是提高脱硫后的排烟温度，获得较高抬升速度，改善烟气扩散条件，但是其并不能对污染物的排放浓度和排放量产生影响；另外，现有的海水脱硫系统安装GGH气-气换热器还带来了以下问题:脱硫后烟气在GGH气-气换热器中由45°C升高到80°C左右，即GGH气-气换热器一般在酸露点下运行(脱硫后烟气的酸露点在100?135°C之间)，因此在GGH气-气换热器的冷端会产生浓酸液对换热元件及壳体造成腐蚀，同时粘附大量飞灰进而堵塞换热元件通道；此外，GGH气-气换热器本身占地面积大，运行维护费用高且不方便，造价昂贵，是造成脱硫系统事故停机的主要设备；
[0007]5、进行海水脱硫处理时，海水存在阻力，导致引风机效率较低，消耗的总功率较大，能耗$父尚;
[0008]6、脱硫塔的脱硫效率低下，且单一的对某种形式的脱硫塔改进并不能大幅度提高脱硫效率，从而限制了海水脱硫技术的发展。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种海水脱硫辅机系统及脱硫方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是进行脱硫处理时海水的用量较大、用途单一，同时脱硫速度慢、效率低的问题。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:一种海水脱硫辅机系统，包括:除尘装置、空气分离装置、氮压缩机、GLS海水换热器(气-液换热器)、虹吸井和吸收塔，所述的空气分离装置分别与氮压缩机、除尘装置和GLS海水换热器连接，GLS海水换热器分别与吸收塔和虹吸井连接。
[0011]优选的，所述的吸收塔包括:多个超声波发生装置，所述的多个超声波发生装置均匀的设置于吸收塔的内壁上，吸收塔中通过利用超声波发生装置取代填料层，并且超声波发生装置采用单频场或混频场，将导入海水中的大分子烟气打碎成小分子，从而使得气泡直径下降，气泡上升速度减缓，气含率增大，即超声波发生装置进一步提升了脱硫速率，增大了脱硫效率；此外利用本发明中的超声波发生装置，结合数字式智能型混凝土超声波检测仪，还可检测出吸收塔内的结构强度。
[0012]本发明中，超声波发生装置发出的超声波频率f与吸收塔塔高h存在如下关系:
[0013]f = nc/h ；
[0014]其中，f为超声波发生装置发出的超声波频率，η为正整数，c为超声波发生装置发出的超声波波速，h为吸收塔塔高，并且吸收塔塔高h与超声波的四分之一波长λ呈倍数关系(即h = η λ )。
[0015]优选的，超声波发生装置的个数为4，同时，各个超声波发生装置的频率分别为f=c/h、f = 2c/h、f = 3c/h和f = 5c/h，从而使得吸收塔内形成多频超声场，并且脱硫效率最大(超声波发生装置的能耗、共振与其脱硫效率达到最大平衡)。
[0016]进一步优选的，本发明中所述的吸收塔内壁上涂覆有(固化型)聚氨酯弹性涂料和/或镍锌铁氧体涂料，从而可以增强超声波发生装置产生的单频或多频超声波的干涉吸收作用，降低超声波引起的共振，从而进一步提高脱硫效率。
[0017]更优选的，所述的吸收塔还包括:喷淋水管道和喷淋装置，其中，喷淋水管道固定于吸收塔的内壁上；喷淋装置包括:布水器和布水管，布水器与喷淋水管道固定连接，布水管设于布水器上；所述的布水器包括:喷淋淋头和多层金属网格，所述的金属网格设于喷淋淋头与喷淋水管道之间；喷淋淋头的顶端设有多个喷孔；所述的布水器还包括吸水层，所述的吸水层设于金属网格与喷淋水管道之间，从而可以通过多层金属网格实现二次或多次布水，并控制喷淋装置实际孔径的大小，将水滴分散成粒径不同的细小水滴，在自下而上的气体的作用下附着在平板壁面，起到均匀布水的效果，避免了液滴集中成水流；同时网格间液滴与气流之间的热质交换增强了对流传热传质的均流效果；此外，所述的吸水层可以减缓布水器布水不均匀的问题，避免水膜在气流的作用下不断被破坏、蒸发，从而使布水器起到强化传质的效果。
[0018]优选的，本发明中所述的吸水层采用玮平针针织圆筒状织物作为吸水材料，从而可以保证保水量的同时，通过面积的增加与水速的增加，进一步强化了二次空气和水传热传质的效果。
[0019]进一步优选的，所述的金属网格的网格形状为波纹状，且布水管的截面积大于等于各喷孔截面积之和的3倍，从而可以增加布水面积，同时使得布水面积均匀度最大，进一步提尚了脱硫效率。
[0020]前述的海水脱硫辅机系统中，所述的吸收塔还包括:出气口和筛网，所述的筛网设于出气口的下方并与吸收塔的内壁固定连接，从而可以降低烟气粉尘浓度，降低排放烟气对环境的危害性。
[0021]优选的，所述的筛网为酚醛树脂类纳米级筛网，筛网的孔径为10?lOOnm，从而可以使粉尘在筛网的一端沉积下来并且能有效防止排气口气体压力过大而降低管道寿命的问题，同时该筛网抗酸性腐蚀、耐高温，可过滤掉烟气中绝大部分的粉尘，使得收尘效率大于 99%o
[0022]前述的系统中，当筛网的过滤效率降低时，对筛网进行除尘处理一一先用酸液浸泡筛网除去金属氧化物，再对筛网进行灼烧，除去碳、硫单质，即可疏通筛网堵塞的纳米孔洞，恢复其过滤效率。
[0023]本发明中所述的GLS海水换热器包括:换热管、固定端管板、折流板、钩圈、浮头管板、浮头端盖和壳体，其中，换热管的一端固定于固定端管板上，另一端固定于浮头管板上，浮头管板设置于浮头端盖与钩圈之间，折流板与换热管垂直设置，并且折流板的一端固定于壳体上，另一端固定于换热管上，从而本发明利用虹吸井海水与烟气进行换热，实现了海水综合利用，并且使得烟气温度在最佳吸收温度范围内。
[0024]上述系统中，所述的GLS海水换热器与吸收塔之间还设有引风机和增压风机，引风机分别与GLS海水换热器和增压风机连接，增压风机与吸收塔连接；增压风机的两端还设有旁路烟道和旁路挡板，从而提高了引风机效率，节省了总功率，起到了节能效果，且目前，本领域技术人员并未意识到海水阻力的问题，属于本发明的创新点之一。
[0025]前述的海水脱硫辅机系统中，所述的除尘装置采用袋式除尘器或电-袋式复合除尘器，从而可以降低二级布袋除尘单元除尘负荷，进而可以选择更高的过滤速度，使清灰间隔时间延长，降低运行费用；另一方面由于布袋除尘器对细微尘粒脱除效率高，从而可以大大提尚对粒径在10 μ m以下尘粒的捕集效率。
[0026]本发明还包括:供应池、SO2检测仪、温度检测装置、电动调节阀、流量检测装置、反馈控制器、前馈控制器和可编程逻辑控制器，所述的供应池与吸收塔连接；所述的供应池、吸收塔中均设有302检测仪和温度检测装置，供应池、吸收塔的入口处均设有电动调节阀和流量检测装置，所述的流量检测装置设于供应池、吸收塔与电动调节阀之间，所述的反馈控制器分别与SO2检测仪、温度检测装置和可编程逻辑控制器连接，所述的可编程逻辑控制器分别与前馈控制器和电动调节阀连接。
[0027]采用前述系统进行海水脱硫的方法，包括以下步骤:烟气进入除尘装置进行除尘处理；除尘后的烟气进入空气分离装置，将烟气中的氮气分离出去；分离氮气后的烟气进入GLS海水换热器，利用虹吸井中的海水进行换热，换热后的烟气进入吸收塔中进行脱硫处理；其中，空气分离装置采用膜分离法进行氮气分离，并且以PPESK/PEI共混聚合物为膜材料，同时使得膜两边的压降大于0.05MPa，从而可以使得膜材料的渗透率达到32.16GPU，将氮气有效分尚出去。
[0028]与现有技术相比，本发明通过利用空气分离装置和氮压缩机，将大部分的氮气富集起来，一方面富集的氮气可以用于其他用途，实现了海水的综合利用；另一方面降低了烟气内压，实现了烟气流速的准确控制，随后再利用本发明的GLS海水换热器，将烟气与进入换热装置内的循环海水进行热交换，将烟气温度控制在最佳吸收温度，从而提高了脱硫效率，缩短了脱硫时间，同时节省了运行电耗；据统计，采用本发明的脱硫系统后，脱硫效率提高了 5% ;此外，本发明中通过通多层金属网格实现了二次或多次布水，能够精确的控制喷淋装置实际孔径的大小，将水滴分散成粒径不同的细小水滴，在自下而上的气体的作用下附着在平板壁面，起到均匀布水的效果，避免了液滴集中成水流；同时网格间液滴与气流之间的热质交换增强了对流传热传质的均流效果。另外，布水器中的吸水层采用玮平针针织圆筒状织物作为吸水材料，从而可以保证保水量的同时，通过面积的增加与水速的增加，进一步强化了二次空气和水传热传质的效果。此外