CN102985370A - 通风装置及具备该装置的海水烟气脱硫装置、通风装置的加湿方法 - Google Patents
通风装置及具备该装置的海水烟气脱硫装置、通风装置的加湿方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及浸渍于作为被处理水的稀释使用后海水中且在稀释使用后海水中使微细气泡发生的通风装置，其具备由作为喷出装置的鼓风机(121A～121D)供给空气(122)的空气供给线(L5)、向空气供给线Ｌ5供给作为水分的淡水(141)的作为水分供给装置的淡水水箱(140)及供给泵(P1)、供给含有水分的空气的具备具有缝隙的散气膜(11)的通风喷嘴(123)。
Description
技术领域
本发明涉及适用于煤焚烧、原油焚烧及重油焚烧等的发电厂的烟气脱硫装置的废水处理，特别是涉及通过通风对使用海水法脱硫的烟气脱硫装置的废水(使用后的海水)进行脱羧(曝气)的通风装置、以及具备该装置的海水烟气脱硫装置、通风装置的加湿方法。
背景技术
目前，在以煤或原油等为燃料的发电厂中，从锅炉排出的燃烧废气气体(以下称为“废气”)经过除去含在该排气中的二氧化硫(SO2)等硫氧化物(SOx)后排放到空气中。作为实施这样的脱硫处理的烟气脱硫装置的脱硫方式，已知有石灰石石膏法、喷雾干燥器法及海水法等。
其中，采用海水法的烟气脱硫装置(以下称为“海水烟气脱硫装置”)为使用海水作为吸收剂的脱硫方式。该方式通过向例如将大致圆筒的筒形状纵向设置的脱硫塔(吸收塔)的内部供给海水及锅炉废气，将海水作为吸收液使其进行湿式的气液接触，除去硫氧化物。
在上述脱硫塔内作为吸收剂使用的脱硫后的海水(使用后的海水)在例如上部开放的长水路(Seawater Oxidation Treatment System；SOTS)内流通并进行排水时，通过从设置于水路底面的通风装置冒出的微细气泡进行通风，从而进行脱羧(曝气)(专利文献1～3)。
专利文献
专利文献1：(日本)特开2006－055779号公报
专利文献2：(日本)特开2009－028570号公报
专利文献3：(日本)特开2009－028572号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在通风装置中使用的通风喷嘴是在覆盖基材周围的橡胶等制散气膜上设置多个小缝隙的喷嘴。通常称为“扩散式喷嘴”。这样的通风喷嘴可以利用供给来的空气的压力使大量尺寸大致均等的微细气泡从缝隙冒出。
当使用这样的通风喷嘴在海水中连续进行通风时，存在以下问题：在散气膜的缝隙壁面或缝隙开口附近析出海水中的硫酸钙等析出物，缝隙的间隙变窄或将缝隙堵塞，结果使散气膜的压力损失增大，向散气装置供给空气的鼓风机、压缩器等喷出装置的喷出压力增高，鼓风机、压缩器等的负荷增加。
产生析出物的原因被推测是，位于散气膜外侧的海水从缝隙浸入至散气膜内侧，其与持续通过缝隙的空气长时间相互接触而促进干燥(海水浓缩)，直至析出。
鉴于上述问题，本发明的技术问题在于提供一种能够抑制在散气膜的缝隙中产生析出物的通风装置及具备该通风装置的海水烟气脱硫装置、通风装置的加湿方法。
解决问题的方法
用于解决上述课题的本发明第一发明提供一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，该装置具备：空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；水分供给装置，其向空气供给配管供给水分；通风喷嘴，其供给含有水分的空气且具备具有缝隙的散气膜。
第二发明在第一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，所述水分为淡水或海水中的任一种。
第三发明提供一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，该装置具备：空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；水蒸汽供给装置，其向空气供给配管供给水蒸汽；通风喷嘴，其供给含有水分的空气且具备具有缝隙的散气膜。
第四发明在第一～第三发明中任一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，在所述空气供给配管中设有过滤器和冷却器。
第五发明在第四发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，向喷出装置的空气导入口附近供给水分。
第六发明在第一～第五发明中任一发明的基础上，提供通风装置，其特征在于，所述通风喷嘴包括：覆盖向内部导入空气的支持体的散气膜、和设于所述散气膜的多个缝隙，微细气泡从缝隙流出。
第七发明提供一种海水烟气脱硫装置，该装置具备：脱硫塔，其使用海水作为吸收剂；水路，流通从所述脱硫塔排出的使用后的海水并进行排水；第一～第五发明中任一发明的通风装置，其设置于所述水路内，且在所述使用后海水中产生微细气泡进行脱羧。
第八发明提供一种通风装置的加湿方法，该方法包括，使用浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡的通风装置，在通过喷出装置供给空气时，添加水分或水蒸汽，将含有水分的空气供给至散气膜的缝隙。
发明的效果
根据本发明，可以抑制在通风装置的散气膜的缝隙产生析出物。
附图说明
图1是本实施例的海水烟气脱硫装置的概略图；
图2－1是通风喷嘴的俯视图；
图2－2是通风喷嘴的正面图；
图3是通风喷嘴的内部结构概略图；
图4是本实施例的通风装置的概略图；
图5是本实施例的其它通风装置的概略图；
图6是本实施例的其它通风装置的概略图；
图7是本实施例的其它通风装置的概略图；
图8－1所示的图表示散气膜缝隙中空气(饱和湿空气和水雾的混合)的流出和海水的浸入的状况；
图8－2所示的图表示散气膜缝隙中空气(饱和湿空气)的流出和海水的浸入的状况；
图8－3所示的图表示散气膜缝隙中空气(湿空气；相对湿度100%以下)的流出和海水的浸入、及浓缩海水的状况；
图8－4所示的图表示散气膜缝隙中空气的流出和海水的浸入、及浓缩海水的状况；
图8－5所示的图表示散气膜缝隙中空气的流出和海水的浸入、浓缩海水及析出物的状况；
图9所示的图表示向空气供给管间歇供给水分的情况下，浸入到通风喷嘴缝隙的海水的盐分浓度变化和通风装置运转状况。
标记说明
11散气膜
12缝隙
100海水烟气脱硫装置
102烟气脱硫吸收塔
103海水
103A浓缩海水
103B析出物
103A使用后的海水
103B稀释的使用后的海水
105稀释混合槽
106氧化槽
120A～120D通风装置
122空气
123通风喷嘴
具体实施方式
下面，参照附图对本发明进行详细说明。另外，本发明不限定于该实施例。另外，下述实施例的构成要素包括本领域技术人员可以容易设想的要素或实质上相同的要素。
实施例
参照附图对本发明实施例的通风装置及海水烟气脱硫装置进行说明。图1是本实施例的海水烟气脱硫装置的概略图。
如图1所示，海水烟气脱硫装置100包括以下部分：烟气脱硫吸收塔102，其将废气101和海水103进行气液接触使SO2经脱硫反应成为亚硫酸(H2SO3)；稀释混合槽105，其设置于烟气脱硫吸收塔102的下侧，将含硫分的使用后的海水103A与稀释用海水103进行稀释混合；氧化槽106，其设于稀释混合槽105的下游侧，对稀释的使用后的海水103B进行水质恢复处理。
海水烟气脱硫装置100中，使在烟气脱硫吸收塔102中经由海水供给线L1供给的海水103中的一部分吸收用海水103与废气101进行气液接触，使海水103吸收废气101中的SO2。而且，使由烟气脱硫吸收塔102吸收了硫分的使用后的海水103A与供给到设于烟气脱硫吸收塔102下部的稀释混合槽105的稀释用海水103混合。而且，与稀释用海水103混合稀释后的稀释的使用后海水103B被供给到设于稀释混合槽105下游侧的氧化槽106，利用通风喷嘴123供给由氧化用鼓风机121供给的空气122，使水质恢复，之后，将其作为废水124排放到海中。
图1中，符号102a是使海水向上方喷出的液柱用喷雾喷嘴，120是通风装置，122a是气泡，L1是海水供给线，L2是稀释海水供给线，L3是脱硫海水供给线，L4是废气供给线，L5是空气供给线。
参照图2－1、图2－2及图3对散气膜为橡胶制的情况下该通风喷嘴123的结构进行说明。
图2－1是通风喷嘴的俯视图，图2－2是通风喷嘴的正面图，图3是通风喷嘴的内部构造概略图。
如图3所示，通风喷嘴123是在覆盖基材周围的橡胶制散气膜11上设置大量小的缝隙12而成的，通常被称为“扩散式喷嘴”。这样的通风喷嘴123在从空气供给线L5供给的空气122的压力下使散气膜11膨胀时，可以打开缝隙12使大量尺寸大致均等的微细气泡流出。
如图2－1、图2－2所示，通风喷嘴123通过法兰16安装于设置在从空气供给线L5分支的多个(本实施例中为8个)枝管(未图示)上的集管15。另外，在设置于稀释的使用后的海水103B中的枝管及集管15考虑耐腐蚀性而使用树脂制造的导管等。
例如图3所示，通风喷嘴123具有如下结构：考虑对使用后海水103B的耐腐蚀性，使用树脂制的大致圆筒形状的支持体20，并且包覆形成有多个缝隙12的橡胶制散气膜11，并覆盖该支持体20的外周，而后，将左右两端部通过金属线或带等连接部件22固定。
另外，上述的缝隙12在不受压力的通常状态下是关闭的。另外，在海水烟气脱硫装置100中，在持续供给空气122的状态下，通常缝隙12为开放状态。
在此，支持体20的一端20a在安装于集管15的状态下可进行空气122的导入，同时另一端20b开口，可导入海水103。
因此，一端20a侧经由贯通集管15及法兰16的空气导入口20c与集管15内部连通。而且，支持体20的内部由设于支持体20轴向中途的隔板20d分割，利用该隔板20d阻止空气的流通。而且，在比该隔板20d更靠近集管15侧的支持体20的侧面开设有空气出口20e、20f，其用于使空气122向散气膜11的内周面和支持体外周面之间，即向散气膜11加压使其膨胀的加压空间11a流出。因此，如图中箭头所示，从集管15向通风喷嘴123流入的空气122从空气导入口20c向支持体20的内部流入后，从侧面的空气出口20e、20f向加压空间11a流出。
另外，连接部件22将散气膜11固定于支持体20上，同时防止从空气出口20e、20f流入的空气从两端部漏出。
在这样构成的通风喷嘴123中，从集管15通过空气导入口20c流入的空气122由于通过空气出口20e、20f向加压空间11a流出，但因为最初缝隙12关闭，所以，滞留在加压空间11a内使内压上升。内压上升的结果为散气膜11受加压空间11a内的压力上升而膨胀，形成于散气膜11的缝隙12打开，从而使空气122的微细气泡流出到稀释的使用后的海水103B中。这样的微细气泡的产生经由枝管L5A～5H及集管15通过接受空气供给的全部通风喷嘴123实施。
下面，对本实施例的通风装置进行说明。本发明中，提供一种通过防止海水在散气膜11的缝隙12上发生干燥·浓缩，从而避免硫酸钙等析出物的析出的装置。在缝隙12中，所供给的空气122采用水分多的湿空气(相对湿度高的状态)，从而所供给的空气122不会使海水103干燥·浓缩。而且，作为空气122的相对湿度高的状态，优选以采用相对湿度为100%的饱和湿空气、或含水雾的饱和湿空气的状态，来谋求对策。
下面，具体说明本发明。
图4～图7是本实施例的通风装置的概略图。
如图4所示，本实施例的通风装置120A是被浸渍于作为被处理水的稀释的使用后的海水(未图示)中且在稀释的使用后的海水103B中产生微细气泡的通风装置，其具备：空气供给线L5，其通过作为喷出装置的鼓风机121A～121D供给空气122；作为水分供给装置的淡水水箱140及供给泵P1，其向空气供给线Ｌ5供给作为水分的淡水141；通风喷嘴123，其供给包含水分的空气，并具备具有缝隙的散气膜11。
另外，在空气供给线Ｌ5上分别设有2台冷却器131A、131B和2台过滤器132A、132B。由此，由鼓风机121A～121D压缩的空气被冷却，然后被过滤。
另外，虽然具有四台鼓风机，但通常三台在运转，其中一台为备用。另外，虽然分别具有两台冷却器131A、131B和两台过滤器132A、132B，但从需要连续运转考虑，通常只运转一个，另一个作为保养用。
在此，在本实施例中，使用淡水作为水分供给，但也可以使用海水(例如稀释海水供给线L2的海水103、稀释混合槽105的使用后的海水103A、氧化槽106的稀释的使用后海水103B等)来代替淡水。
根据本实施例，由于供给水分(淡水141或海水)，所以可以将向通风喷嘴123供给的空气122进行加湿(水蒸气分压增加)。
图4的通风装置120A中，水分的供给是使用单流体喷嘴(图中箭头表示部分)将淡水141等向供给的空气122中喷雾。
另外，图5的通风装置120B中，另外设有空气供给线Ｌ7，将空气122供给到水分的供给部位。
而且，在使用双流体喷嘴进行水分(淡水141或海水)的供给时，作为辅助气体使用空气122将水分进行微细喷雾(促进水分的蒸发)，且向从空气供给线L5供给的空气122中进行喷雾。在此，P2是空气供给泵。
此外，在上述图4和图5所示的空气供给***中，也可以撤去冷却器131A、131B，由鼓风机121A～121D进行加压，向温度上升了的空气122注入规定量的水分(淡水或海水)，降低所供给的空气122的温度，使通风喷嘴123的缝隙11中的空气成为饱和湿状态。
图6的通风装置120C中，利用水蒸汽供给线Ｌ8供给水蒸汽142。P3是水蒸汽供给泵.
图7的通风装置120D中，在作为喷出装置的鼓风机121A～121D的空气导入口附近设有供给水分143的吸气喷雾喷嘴(未图示)。该情况下，将水分143添加到吸气中(水分进入鼓风机主体前蒸发)，调整鼓风机出口侧的冷却器131A的冷却量，使通过通风喷嘴缝隙的空气成为饱和湿空气。
即，由鼓风机121A～121D加压压缩的空气122的温度为高达例如100℃左右的高温，但此时通过过量供给水分143，所供给的空气122成为富含水分的状态。之后，如果通过冷却器131使空气的温度降低(例如40℃)，则空气122中的水分量不发生变化，因此，冷却的空气122的水分饱和度(相对湿度)增加。其结果是，通风喷嘴123的缝隙12中的空气的相对湿度达到100%，如果进一步增大添加到吸气中的水的量，则成为包含水雾的饱和湿空气，成为气液两相的状态。
另外，在鼓风机121A～121D的入口侧，即使鼓风机吸入的大气的相对湿度为100%，经过压缩·冷却，结果在通风喷嘴123的缝隙11处的空气的相对湿度有时也达不到100%。这种情况下，如果将不足的水分143从鼓风机入口补给，则水分会浸入鼓风机内部而不会蒸发，因此不优选。该情况下，在鼓风机121A～121D的出口侧、或冷却器131A、131B的下游侧，只要供给淡水或海水等水分即可。
此外，在向上述的图4～图7中的空气122供给水分时，根据鼓风机入口的大气条件(压力、温度、相对湿度)，考察空气供给配管和外部之间的热收支和压力损失，对供给的水分量的调整、冷却器的冷却量进行调整，使得通过通风喷嘴123的缝隙11的空气成为饱和湿空气、或成为伴有水雾的饱和湿空气。
这样，将饱和湿空气或伴有水雾的饱和湿空气向通风喷嘴123供给，防止浸入到散气膜11的缝隙12中的海水发生干燥(浓缩)，防止硫酸钙等海水中的盐的析出。在缝隙中形成浓缩海水(盐分浓度为14%以下、3.4%以上)的情况下，水雾有助于缓解海水的浓缩(盐分浓度降低)。
通过供给这种水分(淡水、水蒸汽、海水)，向通风喷嘴123供给的空气122因水蒸汽而饱和，因此，防止浸入到散气膜11的缝隙12中的海水发生干燥(浓缩)，防止硫酸钙等的析出。由此，可以防止散气膜11的压力损失。
另外，作为水分的供给量，优选使得通过通风喷嘴123的缝隙12的空气的湿状态达到100%的饱和空气，进一步优选设定水分量使得通过通风喷嘴123的缝隙12的空气的湿状态达到伴有雾状的饱和湿空气(气液两相状态)的状态。而且，流入通风喷嘴123的缝隙12的空气122的相对湿度为40%以上、优选为60%以上、更优选为80%以上，根据装置的保养时间不同，上述湿度条件也可以缓解缝隙的海水的浓缩速度。
通过通风喷嘴123的缝隙12的空气的湿状态通过鼓风机吸入的大气的湿度、水分的供给量、冷却器的冷却量等调整。
由此，可以不使浸入散气膜11的缝隙12的海水发生干燥，抑制海水浓缩(盐分浓度的增加)，将海水的盐分浓度保持在14%的程度以下。
海水的盐分浓度通常为3.4%，在96.6%的水中溶解3.4%的盐。该盐组成为：氯化钠77.9%、氯化镁9.6%、硫酸镁6.1%、硫酸钙4.0%、氯化钾2.1%、其它0.2%。
该盐中，随着海水的浓缩(海水的干燥)，硫酸钙为最先析出的盐。该析出的阈值以海水的盐分浓度计算约为14%。
因此，通过向利用水分供给装置向通风喷嘴123供给的空气122中注入淡水141等水分，且将富含水分的状态的空气供给至散气膜11的缝隙12，能够防止在缝隙12的海水的浓缩(盐分浓度的上升)，防止硫酸钙等的析出。
其结果可以防止硫酸钙等的析出引起的缝隙12的间隙变窄或缝隙12的堵塞，进而能够防止散气膜11的压力损失。
图8－1～图8－5是表示散气膜11的缝隙12中空气(供给了水分的状态)的流出和海水103的浸入的图。
在此，在本发明中，缝隙12是指形成于散气膜11上的切口，缝隙12的间隙为排出空气的通路。
海水103与形成该通路的缝隙壁面12a接触，通过空气122的导入而干燥·浓缩，成为浓缩海水103a，之后在缝隙壁面析出析出物103b，闭塞缝隙的通路。
图8－1中表示如下状态，空气122的相对湿度为100%(饱和湿空气)，并伴有水雾150，从而成为气液两相的状态，因此，浸入缝隙12的海水103不会发生干燥(浓缩)，从而盐分浓度降低，阻止了海水的干燥(浓缩)。
图8－2中表示如下状态，由于空气122的相对湿度为100%，所以海水的盐分浓度无变化，阻止了海水的干燥。
图8－3中表示如下状况，空气122的相对湿度例如为80%，属于抑制了海水干燥的状态，海水的盐分浓缩逐渐缓慢增加，进而形成浓缩海水103a。但是，即使海水开始浓缩，海水的盐分浓度也大致为14%以下，不会发生硫酸钙等的析出。因此，在该状态下，为了强制地形成富含水分的状态，通过间歇地导入伴有水雾150的饱和湿空气，由此，可以某种程度上降低浓缩的盐分浓度，避免析出，从而可以长期进行运转。
另外，图8－4及图8－5表示散气膜11的缝隙12中由于空气引起海水的干燥·浓缩从而析出物成长的状态。
图8－4是在浓缩海水103a的一部分中，在局部海水的盐分浓度超过14%的部分产生析出物103b的状态。在该状态下，析出物103B极少，因此，虽然空气通过缝隙时的压力损失稍有上升，但可以通过空气122。
与之相对，图8-5是如下状态：在浓缩海水103a发生浓缩时，形成由于析出物103b导致的闭塞(粘连)状态，即压力损失增大的状态。另外，即使在这样的状态下，虽然残留有空气122的通路，但这对喷出装置施加了相当大的负荷。
图9是表示海水盐分浓度的变化和通风装置的运转状况的图。
如图9所示，在供给相对湿度为100%以下的空气时，在进行了规定时间的常规运转后，间歇导入包含水雾150的富含水分的湿度100%饱和湿空气、或伴有水雾的饱和湿空气(由波峰表示导入部分)，由此，可使操作中无硫酸钙等的析出。
根据本实施例，在对海水进行通风的通风装置中，能够防止海水成分及污泥等污垢成分在散气孔(膜缝隙)上析出所导致的粘连，因此，可以防止通风装置的压损上升，能够长期稳定地进行操作。
上面，本实施例中以海水作为被处理水的例子进行了说明，但本发明不限定于此，例如，在污染废水处理中的污染水(例如下水处理等)中进行通风的通风装置中，可以防止污泥等污垢成分在散气孔(膜缝隙)析出引起的堵塞，可以长期稳定操作。
上面，本实施例中使用管型的通风喷嘴作为通风装置进行了说明，但本发明不限于此，例如，也可以适用于具有散气膜的盘型或平板型的通风装置、具有缝隙持续开放的陶瓷或金属等制造的散气膜的散气装置。
工业实用性
如上所述，根据本发明的通风装置，可以抑制在通风装置散气膜的缝隙产生析出物，例如适用于海水烟气脱硫装置，可以长期连续稳定操作。
Claims (8)
1.一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，其具备：
空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；
水分供给装置，其向空气供给配管供给水分；
通风喷嘴，其供给含有水分的空气且具备具有缝隙的散气膜。
2.如权利要求1所述的通风装置，其中，
所述水分为淡水或海水中的任一种。
3.一种通风装置，其浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡，其具备：
空气供给配管，其通过喷出装置供给空气；
水蒸汽供给装置，其向空气供给配管供给水蒸汽；
通风喷嘴，其供给含有水分的空气且具备具有缝隙的散气膜。
4.如权利要求1～3中任一项所述的通风装置，其中，
在所述空气供给配管中设有过滤器和冷却器。
5.如权利要求4所述的通风装置，其中，
向喷出装置的空气导入口附近供给水分。
6.如权利要求1～5中任一项所述的通风装置，其中，
所述通风喷嘴包含：覆盖向内部导入空气的支持体的散气膜、以及设于所述散气膜上的多个缝隙，
微细气泡从缝隙流出。
7.一种海水烟气脱硫装置，其具备：
脱硫塔，其使用海水作为吸收剂；
水路，其流通从所述脱硫塔排出的使用后的海水，并进行排水；
权利要求1～5中任一项的通风装置，其设置于所述水路内，且在所述使用后的海水中产生微细气泡进行脱羧。
8.一种通风装置的加湿方法，该方法包括，
使用浸渍于被处理水中且在被处理水中产生微细气泡的通风装置，
在通过喷出装置供给空气时，添加水分或水蒸汽，
将含有水分的空气供给至散气膜的缝隙。
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