1.背景
環境保護活動に対する国の注目が高まるにつれ、主な大気汚染物質である S02排出ガスの主要産業である火力発電所では、環境規制に従って、排煙脱硫装置を設置する必要があります。近年、多数の脱硫装置が稼働しており、脱硫工程の多くは石灰石石膏による湿式脱硫技術を採用しています。多くの沿岸発電所にとって、海水脱硫プロセスは、石灰石湿式脱硫技術と比較して、高い脱硫効率、低い運転コスト、低投資、シンプルで信頼性の高いシステム、添加剤や副生成物がないなどの明らかな利点があります。海水脱硫の採用は、沿岸発電所にとって良い選択となるでしょう。このため、中国の沿岸発電所では海水脱硫技術が広く求められている。しかし、現在、海水脱硫技術は外資系企業によって完全に独占されており、技術導入コストやアフターサービス費用の高さが国内脱硫企業にとって海水脱硫技術の導入には大きな障害となっており、コストメリットが明らかなこの脱硫プロセスを導入することが困難となっている。沿岸発電所で広く適用されると、火力発電所の脱硫と排出削減のコストが大幅に増加します。同時に、稼働されている海水脱硫プロジェクトは一般的に技術指標が低く、脱硫率は約90％、排水のpH値は一般に6.5未満であり、中国の脱硫排出ガス規制の要件を満たすことができません。したがって、独立した海水脱硫プロセスを開発することが不可欠です。火力用チタンクラッド板海水排ガス脱硫技術に広く使用されています。
2.発電所における排煙脱硫の必要性
「火力発電所からの大気汚染物質の排出基準」(GB13223-1996) によれば、火力発電所の二酸化硫黄については、異なる期間で異なる管理要件が提案されています。 1997年1月1日以降、環境影響報告書の審査・承認が保留されている新設・増設・改修火力発電所（第3期）については、発電所全体の総量規制の実施に基づき、煙突からの二酸化硫黄排出濃度の規制が行われています。追加され、「2 つの管理ゾーン」と石炭の硫黄含有量に関連付けられています。硫黄含有量が 10% を超える石炭の場合、最大許容排出濃度は 1200mg/Nm であり、硫黄含有量が 1% 以下の石炭の場合、最大許容排出濃度は 2100mg/Nm です。 「２つの規制区域」にある発電所は硫黄分１％を超える石炭を脱硫することが義務付けられており、そうでないと排出基準を満たせない。石炭の硫黄含有量が 1% 未満の発電所の場合、脱硫は、発電所の総許容排出量と地域管理限界、および地域の環境品質要件に基づいた環境影響評価を通じて決定される必要があります。
現在、中国の大気汚染対策分野において、石炭火力発電所からのSOの排出規制が最も緊急の課題となっている。石炭火力発電所の排煙脱硫施設の建設は、大気汚染の予防・抑制の重点であり、省資源で環境に優しい社会を構築するための重要な施策となります。高度な排煙脱硫技術を積極的に開発および適用することは、SO と排出ガスの削減を確実にするための重要な保証となります。この修士論文で提案されるテーマである純海水脱硫技術は、石炭火力発電所における排煙脱硫のための新しい技術および工学的手法です。
3.石炭火力発電所における排煙脱硫技術の研究・応用状況
最古の石炭火力発電所の脱硫技術である煙道ガス脱硫 (FGD) は英国で誕生しました。 1927年、同国はテムズ川のほとりにあるバターワース発電所とバンジサイド発電所（合計120MW）に初めて石灰石脱硫技術を採用した。
4. 海水排煙脱硫技術の研究状況
海水排煙脱硫技術は湿式排煙脱硫技術の一種で、海岸に建設され海水で冷却される発電所に適しています。海水脱硫工程の脱硫器として発電所冷却水を利用するため、廃棄物が発生せず、安定したシステム運転が可能です。他の湿式排煙脱硫プロセスと比較して、これは非常に低い運転コストを実現します。火力用チタンクラッド板。現在、世界の石炭火力発電所の約3割が海岸に建設されており、海水脱硫技術の開発が大きく推進されています。
現在、海水排煙脱硫には 40 年以上の歴史があります。 1960 年代にはすでに、米国のカリフォルニア大学バークレー校が海水排煙脱硫のプロセスメカニズムに関する研究を行っていました。海水排煙脱硫装置は、アルミニウム精製所や石油精製所などの非石炭火力産業の補助設備として初めて広く使用されました。ノルウェー、イギリス、オランダ、スペイン、キプロス、その他のヨーロッパ諸国では、数十台の海水排ガス脱硫装置が稼働しています。しかし、沿岸発電所における海水排ガス脱硫技術の適用はまだ比較的限定的であり、中国ではまだ初期段階にある。中国で海水排煙脱硫装置が稼働。
5. S02 吸収精製プロセスの理論的解析
二重膜理論
海水の脱硫プロセスは物理的および化学的なプロセスであり、その物質移動は吸収浄化理論、つまり「二重膜理論」に基づいています。その基本的な議論は、ガス吸収は気相中の物質を吸収して相間を液相に移動させるプロセスであるということです。気体と液体が接触すると、流体内部に乱流があっても、気液の両側には安定した気体よどみ層（気体膜）と液体よどみ層（液膜）が存在します。段階。吸収プロセスは、吸収分子が気相体から気膜表面に移動し、その後気膜中を拡散して気液相界面に到達するプロセスです。界面において吸収分子は液相に溶解し、液相界面から分子拡散により液膜を通って液相体中に拡散する。
物理吸収平衡
混合ガスが吸収剤と接触すると、気相中の吸収性成分が液相に物質移動することを吸収過程といいます。吸収プロセス中には、液相で吸収された成分が気相に逃げる物質移動プロセスも発生します。これは、脱着プロセスとして知られています。特定の温度と圧力では、吸収プロセス速度と脱着プロセス速度は最終的に等しくなり、気相と液相間の物質移動は動的平衡に達します。この時点で、液相中のガスの溶質含有量がガスの溶解度になります。ガスの溶解度は、ガスと溶媒の特性に関係します。溶媒の溶解度、圧力、または温度が増加すると、溶質の溶解度も増加します。ガスの溶解度は、水 100kg あたりに溶けているガスのキログラム数です。水を吸収剤として使用する場合、SO は適度に溶解した気体になります。
化学反応による気液平衡
物理吸収と化学吸収はどちらも、気相拡散速度（または気体膜抵抗）と液相拡散速度または液膜抵抗の影響を受けます。工学では、気液相の乱れを強化して気膜と液膜の間の抵抗を排除するために一般的に使用されます。排煙脱硫では、低濃度のS0を含む大量の排ガスを瞬時に連続的に浄化する必要があります。物理吸収だけでは浄化効率が非常に低く、SOの排出基準をクリアすることが困難です。そのため、排煙脱硫技術には化学吸収法が広く用いられています。排煙脱硫のための化学吸収法の使用は技術的に成熟しており、豊富な運用経験と強力な実用性を備えており、最も広く使用され普及している排煙脱硫技術となっています。海水の脱硫プロセスも化学吸収に基づいています。
化学吸収は、物理吸収と化学反応の 2 つのプロセスで構成されます。物理吸収の過程で、吸収されたガスは液相に溶解します。気液が相平衡に達すると、吸収されたガスの平衡濃度が物理的吸収プロセスの限界になります。吸収されたガス中の活性成分は化学反応を起こし、化学反応が平衡に達すると、吸収されたガスの消費量が化学吸収プロセスの限界になります。海水脱硫技術などの実際の工学応用では、ガス状汚染物質の浄化プロセスには通常、化学吸収法が採用されています。このとき、ガス状汚染物質の総溶解量は、液相の物理吸収と化学的消費から構成される。
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