船舶尾气脱硫系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶尾气脱硫系统，包括吸收液供给单元和尾气清洗单元，尾气清洗单元包括脱硫吸收塔，吸收塔的吸收液入口分别连接碱液管，海水管和/或连接混合海水的碱液管；当船舶处于排放控制区时，尾气经过碱液脱硫后排出；当船舶处于非排放控制区时，尾气经过海水或混合海水的碱液脱硫后排出。本发明专利技术采用海水添加碱基的方法，有效解决海水地域差别的问题，提高了系统的稳定性；吸收塔可采用U型塔，在入口烟道倒喷布置喷嘴，预处理船舶尾气，提高了脱硫效率，实现了船舶空间的充分利用；本发明专利技术针对不同场合采用开式、闭式循环可切换的混合系统，利用尾气余热蒸发浓缩脱硫废水，采用增湿脱除方法处理排气含雾问题。

【技术实现步骤摘要】
船舶尾气脱硫系统
本专利技术涉及一种脱硫系统，尤其涉及一种船舶尾气脱硫系统，属于船舶节能减排领域。
技术介绍
船舶尾气中含有大量的氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、颗粒物等污染物，对自然环境和人类健康有严重危害。为了治理船舶大气污染，针对硫氧化物的排放，2016年10月国际海事组织海上环境保护委员会(IMO)第70届会议(MEPC70)确定2020年1月1日作为船舶全球0.5％m/m燃油硫含量标准的实施时间，并且IMO规定到2020年排放控制区(ECA)燃油含硫量标准为0.1％m/m，非排放控制区(NECA)燃油含硫量标准为0.5％m/m。与此同时，国家环保部2016年8月发布《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、第二阶段)》，并于2018年7月1日实施第一阶段标准。众所周知，海水中含有HCO3-、CO32-等能中和H+的弱酸根阴离子，即海水具有一定碱度，可以作为吸收二氧化硫的脱硫剂。海水湿法脱硫这一技术在沿海电厂早有应用，但是与电厂不同的是，船舶是在大海上移动的，不同地区的海水其碱度也不同，并且天然海水的碱度有限，可能会存在海水碱性满足不了脱硫效率要求的问题。同时，在湿法脱硫吸收塔运行过程中易产生粒径为0.1-5000微米的液滴，不仅含有水分，还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等，直接排出对大气环境会造成严重污染，传统的除雾器能够处理粒径在50微米以上的液滴，但是更小的液滴一般的方法就很难除去。此外，船舶的有效空间十分有限，在船舶上安装脱硫系统势必占用船舶的载物空间，进一步降低了船舶的经济性，因此脱硫系统小型化是当前船舶脱硫问题的研究热点。同时，船舶柴油机是船舶在海上的动力源，其废气余热占总热能的40％左右，余热温度在350-410℃之间，如果直接排放到大气中会大量浪费热能。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术旨在提供一种能实现高效洁净处理的船舶尾气脱硫系统。技术方案：本专利技术的船舶尾气脱硫系统，包括吸收液供给单元和尾气清洗单元，其中，尾气清洗单元包括与船舶尾气出口连接的脱硫吸收塔，吸收液供给单元包括碱液管，海水管和/或混合海水的碱液管；所述脱硫吸收塔的吸收液入口分别连接碱液管，海水管和/或连接混合海水的碱液管；当船舶处于排放控制区时，尾气经过碱液脱硫后排出；当船舶处于非排放控制区时，尾气经过海水或混合海水的碱液脱硫后排出。其中，当向海水中添加碱性物质，例如如NaOH、Mg(OH)2等，可以有效提高海水的脱硫效率和海水碱度的稳定性。优选的，本专利技术的脱硫系统还包括第一换热器、增湿器和尾气分离器，增湿器和尾气分离器位于脱硫后尾气的出口处，第一换热器分别连接船舶尾气出口、海水管和增湿器。本专利技术对脱硫塔后含雾烟气进行增湿脱除，船舶尾气经过脱硫塔喷淋净化后进入增湿器，海水经过换热器后蒸发，得到的蒸汽机进入增湿器，增湿器内含有过饱和蒸汽，含脱硫废液的小液滴在增湿器内进行吸湿增长，吸湿增长的目的是便于在尾气分离器中将小液滴分离出，分离出的液滴排入废液罐。本专利技术还包括废液处理单元，其中，在吸收塔底部依次连接曝气池和分离器，分离器中的液体进入废液罐，废渣进入废渣罐；其中，如果分离器中的液体经检测符合相关要求，也可以直接排放到海洋中；此外，考虑到船舶空间十分有限，可以将分离器中的液体进入第一换热器蒸发浓缩，浓缩后废液体积变小，所需的废液罐体积也就变小，同时蒸发过程得到的蒸汽进入增湿器。同时，在吸收塔尾气入口前连接烟道，船舶尾气经过烟道预处理后进入吸收塔。吸收塔塔型采用U型，利用U型入口烟道作为预处理空间，且U型塔内喷淋采用倒喷的形式，增强气液混合。本专利技术中的碱液为调配好的氢氧化钠和/或氢氧化镁溶液；当然，碱液也可以根据烟气的实时参数进行调配，这时候碱液管连接吸液池和碱储藏室，碱储藏室中的固体碱或者浓缩的碱溶液在吸液池中溶解或稀释形成所需浓度的碱液。同时，由于固体碱或浓缩后的碱溶液在溶解或稀释时放热，而碱液温度越低越有利于后续在吸收塔中脱硫，所以在海水管和吸液池之间连接第二换热器，该第二换热器能利用低温的海水吸收碱溶解时产生热量。本专利技术还可以包括测控单元。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)本专利技术的脱硫系统能满足船舶航行的特殊性，针对不同场合采用开式、闭式循环可切换的混合系统，适用于排放控制区和非排放控制区的高低标准；当处于排放控制区时，脱硫过程为闭式循环，碱基为氢氧化钠和/或氢氧化镁溶液，如果氢氧化钠和氢氧化镁同时作为添加剂时，在脱硫过程中有协同作用的效果，能够有效改善脱硫效果，在配比吸收剂时，通过粗调氢氧化镁用量满足pH要求，通过细调氢氧化钠用量提高整体脱硫效率同时减少整体用碱量；当处于非排放控制区时，脱硫过程为开式循环，可直接采用海水或在海水中添加碱基作为尾气吸收液，有效解决海水地域差别的问题，提高开式循环的吸收效率，使增强系统的稳定性。(2)本专利技术对船舶柴油机尾气进行余热回收利用，利用尾气余热蒸发海水或废液采用增湿分离脱除的方法处理净化后的尾气的含雾问题，可以实现船舶的“零排放”。(3)本专利技术中吸收塔塔型可以采用U型，利用U型入口烟道作为预处理空间，且U型塔内喷淋采用倒喷的形式，增强气液混合，在满足整个系统运行的情况下，保证了脱硫效率，减小了塔内脱硫的负荷，能够使得塔高设计的相对较低，同时又充分利用了船舶上的有限空间。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，本专利技术脱硫系统包括吸收液供给单元、尾气清洗单元、废液处理单元和尾气测控单元。吸收液供给单元包括：海水过滤器1、第一电磁阀2、海水泵4、三通阀Ⅰ5、氢氧化钠储藏室6、氧化镁储藏室7、淡水舱8、吸液池9、第二换热器10、增压泵11。海水过滤器1连接海水泵4入口，海水泵4连接三通阀Ⅰ5、三通阀Ⅰ5一路连接吸液池9、另一路连接第二换热器10；吸液池9入口与连接氢氧化钠储藏室6、氧化镁储藏室7、淡水舱8，出口与第二换热器10连接，第二换热器10与增压泵11连接，增压泵11出口与循环泵18连接后分出四路，分别通过第二电磁阀12、第三电磁阀13、第四电磁阀14、第五电磁阀15连接喷嘴后接入吸收塔，其中三个喷淋层布置在吸收塔17主塔室，另一个喷淋层倒喷布置在U型的烟道16内。本专利技术碱基优选为氢氧化钠和氢氧化镁混合物，目前氧化镁采购成本约700元/吨，而氢氧化钠需要2000元/吨，处理相同含硫量的烟气时，氧化镁的消耗量大约是氢氧化钠的1/2，但是在实际应用过程中，需要将氧化镁水化制备氢氧化镁，通常采用常压加热搅拌的方式，但是水化率有限，制备效率低，为了提高水化率降低相应设备的尺寸，需要在80-90℃温度条件下水化2-3h。镁法运营成本低，但制备复杂耗时，钠碱法价格贵，但是效率高，本专利技术将两种方法有机结合，利用脱硫过程中的协同作用效果，数据表明在氢氧化镁和氢氧化钠1-10:1(mol/mol)，优选1:1(mol/mol)，这种情况下加入海水测得的脱硫效果，较两者单独得到的脱硫效果相加后的结果提高2-4％。因而可设计80-95％的碱度由氢氧化镁提供，进行pH的粗调节，剩下5-20％的碱度由氢氧化钠补充，进行细调节，不仅可以充分提高资源的利用率，也可以使得整个脱硫系统的控制更加细化，能够对烟气量变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶尾气脱硫系统，其特征在于：包括吸收液供给单元和尾气清洗单元，其中，尾气清洗单元包括与船舶尾气出口连接的吸收塔(17)，吸收液供给单元包括碱液管，海水管和/或混合海水的碱液管；所述吸收塔(17)的吸收液入口分别连接碱液管，海水管和/或连接混合海水的碱液管；当船舶处于排放控制区时，尾气经过碱液脱硫后排出；当船舶处于非排放控制区时，尾气经过海水或混合海水的碱液脱硫后排出。

【技术特征摘要】
1.一种船舶尾气脱硫系统，其特征在于：包括吸收液供给单元和尾气清洗单元，其中，尾气清洗单元包括与船舶尾气出口连接的吸收塔(17)，吸收液供给单元包括碱液管，海水管和/或混合海水的碱液管；所述吸收塔(17)的吸收液入口分别连接碱液管，海水管和/或连接混合海水的碱液管；当船舶处于排放控制区时，尾气经过碱液脱硫后排出；当船舶处于非排放控制区时，尾气经过海水或混合海水的碱液脱硫后排出。2.根据权利要求1所述的船舶尾气脱硫系统，其特征在于：还包括第一换热器(28)、增湿器(30)和尾气分离器(31)，所述增湿器(30)和尾气分离器(31)位于脱硫净化尾气的出口处，所述第一换热器(28)分别连接船舶尾气出口、海水管和增湿器(30)，利用尾气余热蒸发海水，得到的蒸汽进入增湿器(30)。3.根据权利要求1或2所述的船舶尾气脱硫系统，其特征在于：还包括废液处理单元，在所述吸收塔(17)底部依次连接曝气池(19)和分离器(20)，分离器(20)中的液体进入废液罐(24)，废渣进入废渣罐(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：展锦程，钟文琪，杨德伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32