海水烟气脱硫工艺的应用及发展前景摘要对海水脱硫技术的现状进行了论述，介绍了海水脱硫技术的工作原理、脱硫工艺流程及特点，国内、外的应用及发展状况，参照深圳西部电厂4号机组海水脱硫装置5年多来的运行结果，以及对海水脱硫工艺排水对周围海域影响的分析，证明了工艺排水未对海水水质和海生物产生不良影响，并通过与其他脱硫方法的技术经济性比较指出海水烟气脱硫工艺是一种适合在我国沿海地区应用的脱硫工艺，这是一种符合中国国情、值得推广的脱硫工艺。

关键词：火电厂；海水脱硫；应用；发展；技术经济性第一章绪论海水脱硫工艺自1968年第一次得到商业应用以来，在世界各国已有超过12000MW的运行业绩。

该工艺包括烟气系统、二氧化硫吸收系统、海水供应系统、海水恢复系统等四部分组成。

脱硫系统相对简单，烟气系统流程和石灰石—石膏法相同，其余系统仅是将部分凝汽器循环水排水升压，进入脱硫塔吸收SO，并将排水和其它循环水混合，鼓入空气，将亚硫2酸根氧化为硫酸根，然后排回大海。

整个海水脱硫工艺系统相对其它脱硫工艺系统而言过程简单，运行控制容易，系统启动和停运切换方便。

的充分吸收和亚海水脱硫工艺的反应机理清楚，工艺设计合理，可以保证对烟气中SO2的逸出，能够达到较高的脱硫效率和满足排水水质的要求。

硫酸盐的转化，不会产生SO2第二章 海水脱硫工艺原理海水烟气脱硫工艺是利用海水的天然碱性吸收烟气中SO 2的一种脱硫工艺。

由于雨水将陆地上岩层的碱性物质（碳酸盐）带到海中，天然海水通常呈碱性，自然碱度约为1.2～2.5mmol/l ，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO 2的能力。

同时，海水盐分的主要成分是氯化钠和硫酸盐以及一定量的可溶性碳酸盐，因此，当SO 2被海水吸收，再经氧化处理为硫酸盐后，并不破坏海水的天然组分。

烟气中SO 2与海水接触发生以下主要反应： SO 2(g) + H 2O → H 2SO 3 → H + + HSO 3- HSO 3- → H + + SO 32- SO 32- + 1/2O 2 → SO 42-H +与海水中的碳酸盐发生以下反应： CO 32- + 2H + → H 2CO 3 → CO 2↑ + H 2O从自然界元素循环的角度来分析海水脱硫，硫元素循环路径如图1所示。

可见，海水脱硫工艺实质上截断工业排放的硫进入大气造成污染和破坏的渠道，同时将硫以硫酸盐的形式排入大海。

图1 硫的循环路径烟气海水脱硫技术就是利用海水的这种特性，不添加任何化学试剂，吸收烟气中的SO 2。

当海水吸收SO 2后，经氧化处理为无害时返回海洋。

第三章 脱硫工艺系统及设备海水脱硫工艺主要由烟气系统、吸收塔系统、供排海水系统、海水恢复系统等四部分组成。

典型的海水脱硫工艺流程如图2所示。

1.静电除尘器2.锅炉引风机3.烟囱4.脱硫增压风机5.烟气换热器6.吸收塔7.海水增压泵8.泵前取水池9.虹吸井 10.曝气风机 11.处理后海水排入大海 12.曝气池 图2 海水脱硫工艺流程送入吸收塔的海水与经增压风机升压、烟气换热器冷却后进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的SO 2与海水中的碱性吸收剂成份发生化学反应，生成SO 32-和H ＋，海水PH 值下降成为酸性海水；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气换热器加热升温后由烟囱排放。

酸盐烟气中的SO 2在吸收塔内被海水吸收后，形成亚硫和H ＋（SO 2＋H 2O →SO 32－＋2H ＋），吸收SO 2后的酸性海水流入曝气池的前段与来自汽轮机侧虹吸井未参与脱硫反应的偏碱性海水充分混合，水溶性气体SO 2和偏碱性海水相遇，发生中和反应。

在曝气池后段，通过曝气风机向混合后的海水中送入足够的空气，使有害的亚硫酸盐氧化成无害的硫酸盐（2SO 32－＋O 2→2SO 42），随海水排入大海，从而达到脱硫的目的。

同时，海水中的HCO 3－与H ＋反应（HCO 3－＋H ＋→CO 2＋H 2O ），生成CO 2并从海水中释放出来，并使海水的PH 值和溶解氧恢复到允许排放的正常水平。

1．烟气系统从锅炉引风机后汇流烟道上引出的烟气，经过增压风机升压后接入烟气换热器降温，然后进入吸收塔下部烟气进口。

烟气在吸收塔内上行，在填料区与海水充分接触而脱硫，经除雾器除去水雾后，又经系统净化烟气再热装置，即烟—烟换热器，对净化后的烟气加热，以保证从吸收塔排出的烟气有足够的温升，再接入汇流烟道经烟囱排入大气，防止烟气在烟囱内壁结露，产生腐蚀。

在汇流烟道上设置旁路挡板门，增压风机前设置原烟气挡板门，GGH 后部设净烟气挡板门。

当锅炉启动、进入FGD 的烟气超温时，烟气经旁路烟道排放以保护脱硫塔设备；当脱硫系统解列、需要检修停运时，烟气也经旁路烟道进入烟囱，以保证主机运行不受影响。

挡板门型式为双级百叶式，并配设密封风机以防止烟气泄漏。

净烟气挡板门和旁路烟道挡板门均采用耐酸合金钢制造，气动执行器操作，以保证挡板门的使用寿命及工作可靠性。

2．二氧化硫吸收系统吸收塔是该系统的主要构筑物，吸收SO 2的反应在这里进行。

进塔海水流量7500m 3/h ，通过海水增压泵送至脱硫塔进水口。

填料区上部安装溢流式淋水盘，进入塔内的海水通过淋水盘均匀流过填料区。

在填料区，海水与向上流动的烟气充分接触并发生SO 2吸收反应。

填料床提供了巨大的接触表面，使海水脱硫装置对SO 2的吸收效率可高达90％以上。

洗涤后的烟气经设在吸收塔顶部的两级除雾器除去烟气中的水滴，使烟气含水量降低至75mg/Nm 3以下，进入GGH 加热后经烟囱排放。

脱硫后的海水PH 值3～4，经管道排入海水恢复系统。

3．海水供水系统脱硫系统的水源来自原有机组的循环水系统的全部热排水，海水脱硫系统采用单元制海水供水系统，其作用是向脱硫塔供给符合压力、流量要求的海水。

主要设备构成是海水增压泵站。

循环水采用直流供水系统，海水经过凝汽器后进入虹吸井。

脱硫海水的供水系统与机组循环水系统为一体，把虹吸井排水道中部分海水引至脱硫海水升压泵前取水池，由海水升压泵送至吸收塔填料层上，吸收烟气中的SO 2后从吸收塔底部靠重力作用将酸性排水排入曝气池（海水恢复系统）。

虹吸井中其余未参与脱硫的大量海水通过机组原有的循环水排水道自流至曝气池，与脱硫塔流出的低PH 值海水混合，曝气处理后经过排水道流入大海。

4．海水水质恢复系统海水恢复系统的作用是处理脱硫塔流出的海水，使排水水质符合GB3097-1997《海水水质标准》和GWKB 4-2000《污水海洋处置工程污染控制标准》。

海水脱硫系统采用单元制海水恢复系统，包括曝气池、鼓风机、空气分配管道、进、排水流道等。

曝气池为钢筋混凝土结构，分为混合区、曝气区、排水区三个功能区。

混合区是顶部封闭的密闭空间。

吸收塔排出的低PH 值酸性海水与未经脱硫的偏碱性海水在混合区充分混合，发生中和反应，随后混合后的海水进入曝气区。

曝气池的底部装有曝气头，通过足够容量的曝气风机向曝气池鼓入大量的空气，产生大量细碎的气泡使曝气池内海水溶解氧达到饱和，并将SO 32-氧化为稳定的SO 42-。

同时，通过曝气还促进海水中的CO 32－和HCO 3－与吸收塔排出的H +加速进行中和反应，促使海水中的CO 2气体逸出，使海水PH 上升到允许排放的水平。

曝气处理后海水经过溢流堰进入排水区，然后通过排水流道进入大海。

第四章海水脱硫技术的发展及其应用1．海水脱硫技术的发展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.Bromley 教授于上世纪 60 年代提出的，1970年美国在关岛电厂中试，英国也于 80 年代在爱丁堡附近中试。

但是担心脱硫效果不好和污染海水等，美、英等国没有在燃煤发电厂应用，发展较慢，工程应用晚于湿式石灰 - 石膏法。

在 1988 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 Statoil Mongstad 炼油厂等的脱硫系统均采用此装置。

海水脱硫技术在火电厂的应用源于 1981 年的美国关岛试验，随后在印度 TATA 电力公司500MW 燃煤机组上进行了工业性试验并于1988年投入商业运行，1995 年印度 TATA 电力公司在同一台机组上安装了第二台海水脱硫装置，使其烟气处理能力达到44.5×10 4 标准m3/l 的海水脱硫装置后；此后，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的发展。

根据是否添加其他化学吸收剂海水脱硫技术分为不添加其他化学物质、用纯海水作为吸收液和在海水中添加一定量的添加剂（如石灰）以调节吸收液碱度等两种工艺。

前者以挪威 ABB 公司开发的 Flakt-Hydro 工艺为代表，这种脱硫工艺已在挪威和国外建成 20 多套装置；印度 TATA 电力公司建成的第一座火电厂海水烟气脱硫装置采用的就是Flakt-Hydro 工艺，我国第一套海水脱硫装置 - 深圳西部电厂海水脱硫装置也引进了该海水脱硫技术，随后的电厂海水脱硫大多采用此工艺。

后者以美国 Bechte 公司为代表，这种工艺在美国建成了示范工程，但未推广应用。

2．海水脱硫技术的应用近年来，海水脱硫技术在火电厂得到了较快的应用。

1988年和1994年印度TATA 电力公司先后在 Trombay电厂先后建成两套125MW 机组容量的海水脱硫装置；1995年西班牙Unelco 电力公司先后在 Gran Canaria 燃油电厂（2×80MW）和Tenerife燃油电厂（2 ×80MW）建成4套海水脱硫装置，多年来运行良好；印度尼西亚 Paicon 电力公司的4×335MW 新建机组采用海水脱硫工艺，已于1998 年投入运行。

英国准备2005年开工建设位于重要生态保护区的 Longannet电站建设4套600MW燃煤发电机组的海水脱硫装置；美国关岛的Cabras 电厂拟采用挪威 ABB公司的 Flakt-Hydro工艺来解决日益严格的环保要求；挪威国家电力公司打算在奥斯陆附件建造一座 1200MW的燃煤电厂，选择 Flakt-Hydro工艺对烟气进行脱硫；马来西亚 2 套 750MW机组，巴西、希腊等地的海水脱硫工程正在建设中从1996年开始，深圳西部电厂陆续建成了6套 300 MW燃煤发电机组的海水脱硫装置。

其中，4号国产 300MW燃煤机组引进挪威 ABB公司海水脱硫技术和设备，于1999年3月完成 72h 连续试运并投入商业运行；这套机组的FGD系统是我国首套海水脱硫装置，是国家环保总局和国家电力公司的示范项目，其各项性能指标均达到或超过设计值，满足国家对该项目的审查要求，符合环保标准；曝气过程中没有明显的SO溢出情况，对周围环境没有造成2不良影响；工艺排水对海域水质和海洋生物的影响很小。