CN102112207B - 一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法 - Google Patents

一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法 Download PDF

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Abstract

一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法。该装置包括有壳体(1)、其内部上方的洗涤层(7)、内部下方的集液池(15)、位于洗涤层(7)和集液池(15)之间的壳体内烟气导入口(3.2)、位于洗涤层(7)上方的洗涤海水入口(12)及位于壳体外烟气进口(3.1)与洗涤层(7)之间烟气通道的冷却器(4)。该方法包括导入烟气、冷却、注入洗涤海水、洗涤等步骤。

Description

一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法,利用海水来洗涤减少海运船舶排烟中以二氧化硫为主的污染物排放,属于大气环境保护和海运船舶烟气污染防治技术领域。
[0002] 背景技术
[0003] 近20年来,减排工业设施排放的以二氧化硫为主的气态污染物的国际立法逐步严格和完善,近几年的限制对象已从陆基工业设施发展到海基船舶。
[0004] 船舶二氧化硫减排问题在全球范围内提出后,很快就出现了看重海水法烟气脱硫技术的趋势。2007年四所国际著名大学联合机构的一份研究报告清晰表达出:利用海洋资源即海水实现船舶二氧化硫减 排,再次成为人们长期以来迫切希望而未能实现的期待。
[0005]由美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)、日本东京大学(Univeristy of Tokyo)、瑞典查尔墨科技大学(Chalmers University ofTechnology)、瑞士联邦苏黎世工业学院(Swiss Federal Institute of TechnologyZurich)联合机构2007年提出的该研究报告题为《海水洗涤一减少从船舶废气排放的SOx)) (Seawater Scrubbing—reduction of SOx emissions from ship exhausts ISBN:978-91-976534-1-1),研究报告作出如下结论:“海水洗涤,对于减少从船舶排放的硫氧化物,是一种很有前途的技术。……还需要进行详细的案例研究。……需要进一步的研究才能确定”。
[0006] 在烟温高达20(T490°C的海基船舶排烟处理的场合,船舶专用的排烟脱硫工艺装置能否实用,其经济性问题比陆基燃煤工业设施的减排显得更为突出。即船舶排烟脱硫装置的总成本,必须显著低于替代低硫燃料所节省的总成本,否则该装置不具实用价值。现有技术存在的一系列经济性和效率问题尚未解决。
[0007] 现有技术1:2008年I月16日公开了中国专利申请号为200710012371.1、名称为“对船舶尾气进行海水洗涤处理的装置和方法”专利申请。其技术方案是,在作为洗涤器的中空纤维膜接触器内,对经过除尘预处理的船舶尾气进行海水洗涤处理,由SO2浓度监测仪、水质监测仪和PLC可编程控制器组成的控制系统,实现对处理后的船舶尾气中的SO2浓度、废水水质的实时检测和存储以及对排水的控制。其存在的问题为:
[0008] I)该技术方案洗涤器以中空纤维膜接触器实现洗涤功能,而中空纤维膜耐温仅为数十摄氏度,在该方案条件下不能应用于烟温高达20(T490°C的船舶发动机排烟处理场合;
[0009] 2)同时,洗涤器以中空纤维膜接触器实现洗涤功能,压降和阻力很大,增设增压风机,系统运行的能耗和成本很高。
[0010] 现有技术2:2006年6月6日授权公告的美国专利号为US7056367,名称为“利用混合叶片洗漆气体的方法和装置”专利(Method and apparatus for scrubbing gases,using mixing vanes)。该发明专利公开了一种排气洗漆器,它是由一系列的嵌套式逆流通道组成,其中包括一个星型截面的热交换面;废气逆流通过热交换面后进入水池洗涤,在水池中通过倾斜、重叠、间隔排列的混合叶片,造成动荡,使排气气体在液体中形成高度分散的微小气泡,可促使气态污染物进入洗涤液;条形的除雾叶片从排气中除去夹带的液体;热交换面使排气再热到不饱和水平;洗涤显著有效地减少排气中的颗粒物、二氧化硫和二氧化氮等污染物,并减少热量。具体说:
[0011] US7056367号发明装置的技术方案是,一种减少工业设施排放气态颗粒物和污染物的洗涤装置,包括:1)、同轴嵌套的进气导管、热导管、排出导管,和逆转通过的排气,装有洗涤液的水池;2)、其中热导管的末端和排出导管相互联接并沉浸在水池的洗涤液内,使排气通入水池的洗涤液中;3)、一个或多个混合叶片,以及一个或多个水平设置的除雾叶片;4)、上述混合叶片设置在沉浸于水池洗涤液中的排出导管末端内,以产生湍流,使排气在液体中形成很小的气泡;5)、上述除雾叶片设置在排出导管的混合叶片之后,以消除排气中的雾滴。
[0012] US7056367号发明方法的技术方案是,一种减少工业设施废气中颗粒物和气态污染物并降低废气温度的废气洗涤方法,包括有:a)、使排气从伸长的进气导管进入;b)、使排气逆转方向流过包围在进气导管外的热导管;c)、使排气经过水池洗涤、冷却和沉淀颗粒物;d)、使排气再次逆转方向流过包围在热导管外的、与热导管拥有一段共同管壁的排气导管;e)、使排气在水池液体中经过一个或更多的混合叶片被改变流向引起湍流,产生(大量)细小的气泡形成气泡流;f)、使排气经过一个或多个除雾叶片,充分消除任何夹带的气泡或水分;g)、使排气流经共同管壁的受热面,被加热到高于排气露点的温度;及h )、排放气体从洗涤装置排空。
[0013] 上述方法发明和装置发明的现有技术主要目的是:
[0014] I)高效洗涤二氧化硫,同时希望运行压力损失要小于6英寸水柱;
[0015] 2)提升排气温度超过露点至少30 V。
[0016] 以海水洗涤来减少排放烟气中二氧化硫等污染物质,最重要的条件,一是温度,温度越高洗涤效果越差;二是液气接触面积,面积越大洗涤效果越好。US7056367号专利的基本技术方案是使“排气通入水池洗涤液中”即鼓泡洗涤方式,洗涤并冷却高温烟气,同时采用“混合叶片”来增加液气接触面积。该发明“排气通入水池洗涤液中”即鼓泡洗涤的技术方案,在应用于以海水洗涤船舶高温排烟的场合时,主要存在以下不足:
[0017] I)洗涤效果与运行成本的矛盾难以克服。
[0018] 该发明突出特点之一是“排气通入水池洗涤液中”,即鼓泡洗涤冷却方式。鼓泡洗涤方式基本属于目前液气传质方式中效率最低的一类。在该类工艺中,一般称为泡罩的元件即鼓泡单元尺寸越小、单元的数量越多,则传质效率越高(见图4)。可是该发明专利方案由于船舶排烟洗涤场合的条件限制,采用的是单一大尺寸泡罩方案,其传质效率很低。另一方面,鼓泡洗涤方式的洗涤或吸收的程度,与排气浸入液体的深度成正相关,亦即浸入越深,鼓泡越多,气泡离开液体经过的路径越长,液气接触面积就越大,洗涤或吸收率就越高。鼓泡洗涤方式运行的压力损失,就是排气克服液体压力的能量损失,数值上与排气浸入液体深度的液柱压力基本对应;也就是说,洗涤效果越好压力损失越大,运行成本越高,洗涤效果与运行成本的矛盾基本上不可调和。
[0019] 该发明专利技术方案在以海水作为洗涤液的条件下,其运行压力损失要求小于6英寸(152mm)水柱,显然其排烟浸入洗涤液的深度也小于6英寸,以这样很浅的浸入深度,即使采取增加“混合叶片”形成湍流、分散气泡的补充技术措施,其总的液气接触面积也极为有限,洗涤和吸收率仍然很低;要显著提高洗涤效果,需要增加排气浸入深度,加大压力损失,增加能耗和运行成本,其效果显然不佳。
[0020] 2)冷却高温烟气和低温吸收二氧化硫的矛盾难以克服。
[0021] 海水洗涤排烟主要是吸收二氧化硫。该发明方案对高温烟气的冷却和洗涤吸收主要由同一池水体承担,冷却高温烟气的同时洗涤海水的温度将上升,而升温的海水同时又用来洗涤吸收二氧化硫,致使二氧化硫吸收率不能提高;而要提高吸收率,唯有加大洗涤水量,才能降低洗涤海水温升,这将导致能耗和运行成本大幅增加,其过程顾此失彼。
[0022] 3)防腐降低运行成本与制造成本提高的矛盾难以克服。
[0023] 该发明另一个特点是采用嵌套“热导管”式换热器,即“使排气流经共同管壁的受热面,被加热到高于排气露点的温度”。这是为了要降低使用成本,延长设备使用寿命,采取提升排烟温度防止设备腐蚀的技术措施。但是,该热导管必须具有星形等复杂形式的截面,才能加大其导热面积使更多的热量用以再加热排气,由于换热器工作于高温、高湿、强腐蚀环境,结构复杂,需要大量使用耐腐蚀合金材料,必然大幅度提高装置的制造成本,反而导致总体使用成本上升,其结果得不偿失。
[0024] 4)再热烟气防止腐蚀与腐蚀加剧的矛盾难以克服。
[0025] 在用于海水洗涤船舶排烟的条件下,以该发明嵌套“热导管”式换热器的技术方案,再热后排烟的实际温度不仅不会高于酸露点30°C,而且还将显著低于酸露点。问题在于,在不高于酸露点的温度范围内,烟温越高,腐蚀性越强。该发明技术方案的目的是防止腐蚀,但采用再热的方式提高烟温只能使腐蚀加剧,其后果适得其反。
[0026] 该发明已经过多年的船舶排烟洗涤试验。
[0027] 显然,为解决海船发动机200°C到490°C的高温烟气处理问题,现有技术采用了效率低、成本高的方法和装置。基于以上现状,人们长期期待的利用海水洗涤减少船舶污染的技术原理,一直未能成为实用工艺技术方案。
[0028] 发明内容
[0029] 本发明的第一个目的在于,克服现有海船排烟洗涤装置的缺点,提供一种适用于海船高烟温和狭小空间场合的,高效的海船排烟洗涤装置。
[0030] 本发明的第二个目的在于,克服现有海船排烟洗涤方法的缺点,提供一种先对高温烟气进行冷却,然后进行填料洗涤,将冷却和洗涤吸收分为两个步骤,分别实现最好的效果的海船排烟洗涤方法。
[0031] 本发明的海船排烟洗涤装置及洗涤方法的共同目的是:减排效率高,运行能耗低,使用寿命长,确保实现总成本显著低于替代低硫燃料所节省的总成本的优良技术经济指标。
[0032] 本发明的海船排烟洗涤装置的技术方案是:它包括壳体,其内部上方固定具有填料的洗涤层,其内部下方为具有海水排出口的集液池;所述壳体的壳壁上连接有将被洗涤烟气从壳体外部导入壳体内部的烟气导管,该烟气导管一端为壳体外烟气进口,另一端为壳体内烟气导入口 ;该壳体内烟气导入口在壳体内壁处或延伸至壳体内,位于洗漆层和集液池之间;冷却高温烟气的冷却器位于烟气导管的壳体外烟气进口与洗涤层之间的烟气通道;洗涤海水入口位于洗涤层上方;壳体顶部有净化烟气排出口。[0033] 在上述海船排烟洗涤装置技术方案的基础上,具有附加技术特征的技术方案为:
[0034] 所述的海船排烟洗涤装置,其冷却器是冷却均流层,位于壳体内烟气导入口与洗涤层之间;该冷却均流层由耐高温构件组成,固定或通过固定件安装在壳体内壁上。
[0035] 所述的海船排烟洗涤装置,其冷却器是安装在烟气导管上的、或该管腔中的冷却管或冷却片,或是烟气导管上、或壳体上连接的用于向高温烟气喷入冷却水的喷水系统。
[0036] 所述的海船排烟洗涤装置,其壳体内的烟气导入口是固定于壳体底部并延伸至壳体内部的烟气导管的出口,正对该出口有一用于防止洗涤海水进入烟气导管的集液罩。
[0037] 所述的海船排烟洗涤装置,其壳体内的烟气导入口是壳体侧壁上的通孔,或壳体侧壁上固定连接的烟气导管的出口。
[0038] 所述的海船排烟洗涤装置,其集液池由壳体下侧壁及底部与烟气导管的管壁或管壁外的隔板固定组成。
[0039] 所述的海船排烟洗涤装置,其集液池是由壳体内烟气导入口下边沿所在的水平横截面下方的壳体侧壁及底部组成。
[0040] 所述的海船排烟洗涤装置,其组成冷却均流层的耐高温构件,其材料是耐高温无机材料,选自金属材料、陶瓷材料或碳纤维材料。
[0041] 所述的海船排烟洗涤装置,其冷却均流层包括耐高温填料和填料支承架;耐高温填料支承架是直接或通过固定件固定在壳体内壁上。
[0042] 所述的海船排烟洗涤装置,其冷却均流层包括耐高温格栅或/和耐高温孔板,直接或通过固定件固定在壳体内壁上。
[0043] 所述的海船排烟洗涤装置,其洗涤层包括填料和填料支承架;填料支承架是直接或通过固定件固定在壳体内壁上。
[0044] 所述的海船排烟洗涤装置,其洗涤层中的填料是高分子材料,选自聚丙烯、聚乙烯、或ABS工程塑料;
[0045] 所述的海船排烟洗涤装置,其洗涤层上方固定有能使洗涤海水按水平均布方式向下流出的布水器;所述布水器由排列的水管或/和排列的水槽构成。
[0046] 所述的海船排烟洗涤装置,其布水器上方安装有用于消除排气中的雾滴的除雾器9。
[0047] 本发明的一种利用海水来洗涤海船排烟中以二氧化硫为主的污染物的海船排烟洗涤方法的技术方案是:
[0048] 海船排烟洗涤方法的步骤如下:
[0049] a、导入烟气:将发动机排放的烟气导入洗涤装置,使导入的烟气在洗涤装置中从下至上流动;
[0050] b、注入洗涤海水:将洗涤海水从洗涤装置的洗涤层上部的洗涤海水入口注入洗涤装置,使洗涤海水在洗涤装置中从上往下流动;
[0051] C、洗涤:从洗涤装置上部注入的洗涤海水是流经填料洗涤层,与上行的低温烟气接触,使洗涤实现逆流方式;
[0052] d、冷却:以冷却器冷却高温烟气;使洗涤海水向下流经冷却器降低高温烟气的温度,经过冷却降温后的烟气向上进入洗涤层;
[0053] e、排出干净烟气:经洗涤后的干净烟气向上经过净化烟气排气出口排出;[0054] f、排出洗涤海水:洗涤后的海水落入集液池中,经海水排出口排出。
[0055] 在上述海船排烟洗涤方法技术方案的基础上,具有附加技术特征的技术方案为:
[0056] 所述的海船排烟洗涤方法,其洗涤步骤中使上行的低温烟气充分洗涤的方法,是在洗涤层中通过填料的气液接触面使烟气与洗涤海水充分接触、混合,使上行的烟气被充分洗涤,去除其中的SO2。
[0057] 所述的海船排烟洗涤方法,其排出干净烟气步骤中,排出干净烟气是使干净烟气经除雾器消除烟气雾滴后从净化烟气排气出口排出。
[0058] 所述的海船排烟洗涤方法,其内烟气运行压力损失小于110毫米水柱。
[0059] 本发明海船排烟洗涤装置和海船排烟洗涤方法的原理和效果是:
[0060] 天然海水对二氧化硫有很强的溶解吸收能力,可以用来洗涤净化烟气,以脱除工业燃烧装置排烟中的二氧化硫等污染物。海水洗涤船舶排烟的实用工艺装置,要求体积小而效率高。这是由于船舶空间狭小,工艺过程的反应时间短暂,工艺装置不仅要有很高的总吸收率,而且必须要具备很高的吸收速率,也就是说洗涤吸收的效率必须很高,否则工艺装置将没有实用性。海水洗涤船舶排烟的方法和装置,要具备有实用性的高洗涤吸收效率,最重要的工艺条件是反应温度和接触面积,即:反应温度越高洗涤吸收效果越差,液气接触面积越大洗涤吸收效果越好。为此,本发明采用对高温烟气先冷却,后洗涤吸收的方式,将冷却和洗涤吸收分为两个功能区,分别实现最高的效率,总体实现最好的效果。本发明海船排烟洗涤装置及洗涤方法,其总成本显著低于替代低硫燃料所节省的总成本的海船排烟洗涤装置及洗涤方法,以改变船舶减排实用工艺技术缺乏的局面,实现人们长期以来对于利用海水洗涤减少船舶污染一直未能实现的期望。
[0061] 更具体地说:
[0062] 冷却:本发明海船排烟洗涤方法和海船排烟洗涤装置,能应用于船舶柴油发动机排放烟温高达490°C的场合,高温烟气未经降温不能洗涤吸收其中的二氧化硫,而且直接进入洗涤功能区,将损坏洗涤功能区的构件特别是填料,因此,本发明在洗涤装置上部有洗涤功能区,下部有冷却均流功能区,高温烟气向上通过冷却均流功能区和洗涤功能区与洗涤液接触被洗涤;所述的洗涤装置下部的冷却均流功能区,是由耐高温的格栅或/和填料组成的功能区,使由进气管导入的高温原烟气通过冷却均流功能区的格栅或/和填料被冷却均流;所述的洗涤装置下部的冷却均流功能区,是由耐高温的孔板或/和填料层组成的功能区,使由进气管导入的高温原烟气通过冷却均流功能区的孔板或/和填料被冷却均流;在进气管穿过集液池洗涤液的实施方案中,浸入洗涤液的一段进气管,也是冷却功能区的一部分;以此实现最佳的冷却效果。
[0063] 洗涤:洗涤功能区由填料层组成,洗涤液海水由布水器水平面均匀分布自上而下淋洗填料,经冷却的烟气自下而上穿过填料层,由于洗涤海水分布于填料形成的巨大表面,提供了液气接触的巨大面积,从而具有很高的洗涤吸收效率。另一方面,本发明的洗涤工艺采用逆流布置,洗涤海水从上往下流过洗涤层,烟气从下往上经过洗涤层,烟气最后接触的是碱性最强、温度最低的新鲜海水,因此二氧化硫的洗涤吸收效率可以很高。同时,本发明采用填料洗涤层可以显著减小对通过气体的阻力,保证实现工艺装置高效吸收低运行成本的发明目的。
[0064] 由于采用以上技术方案和工艺技术措施,克服了现有技术的严重不足,本发明海船排烟洗涤装置和方法的技术效果显著:
[0065] I)高效洗涤与低运行成本。
[0066] 本发明采用填料式逆流洗涤,液气接触面积至少是鼓泡式洗涤工艺的数千倍,能实现减少硫氧化物99%,减少氮氧化物20%和减少颗粒物80%的高效洗涤,同时压力损失小,低于110毫米水柱。
[0067] 本发明的高效洗涤对于国际海运业实现其环境目标具有特别重要的意义:IMO于2005年已限定SECA (硫氧化物排放控制区)船舶使用的燃油含硫量不得超过1.5%,或安装烟气脱硫设备使排放烟气等效于燃油含硫量不超过1.5 %时的硫排放量,即“脱硫等效燃油含硫量”不超过1.5 还有国际组织致力推动实现将燃油硫含量减少到0.1 %的目标。目前全球重油的平均硫含量接近3%,要实现脱硫等效燃油含硫量1.5 %,需要的洗涤效率为50 %,而要实现脱硫等效燃油含硫量0.1 %,所需要的洗涤效率为96.7%。
[0068] 2)冷却高温烟气和低温吸收二氧化硫分阶段进行。
[0069] 高温烟气必须冷却才能吸收其中的二氧化硫。本发明方案包括有冷却器,进一步的方案是冷却均流层设置在洗涤层下方,新鲜的洗涤海水经过洗涤层,先吸收已经冷却的烟气中的二氧化硫,然后流过冷却均流层冷却高温烟气,冷却均流和吸收在两个功能区分阶段完成,互不影响,实现了最佳冷却效果和最高的二氧化硫吸收效率。而且如前所述,本发明方案的逆流式洗涤,烟气出口处海水温度最低,吸收性能最好,能实现极高的二氧化硫吸收率,进一步反映出本发明冷却与吸收分阶段进行的技术方案所带来的显著、优良技术效果。
[0070] 3)降低运行成本与降低制造成本相协调。
[0071] 低效换热器得不偿失的结果应当避免,而高效换热器又需要巨大的热容量和导热面积,其体积庞大无法应用于船舶。因此,本发明采用无再热排烟方式,加上前述的高效填料洗涤技术方案,工艺装置的运行成本和制造成本均得以显著降低。
[0072] 4)消除再热防腐与腐蚀加剧的矛盾。
[0073] 本发明采用无再热排烟方式,完全省略烟气再热换热器,有效克服了现有技术再热换热器成本高、效果适得其反的弊端。由于前已述及的逆流式洗涤出口烟温最低,烟气的腐蚀性被削弱到最小,因此,可以选择低成本耐腐蚀材料,延长设备使用寿命。
[0074] 综上,本发明技术方案在实现高效高性能和高可靠性的同时,大幅度降低了制造和运行成本,因而具有优异的技术经济指标和优良的技术效果。
[0075] 附图说明
[0076] 图1是本发明海船排烟洗涤装置的一个实施例示意图。壳体内烟气导入口 3.2是固定于壳体I底部并延伸至壳体I内部的烟气进入管3的出口,适用于烟气垂直向上进入洗涤装置的场合,冷却器4是冷却均流层4’,位于壳体内烟气导入口 3.2与洗涤层7之间。
[0077] 图2是本发明海船排烟洗涤装置的另一个实施例示意图。壳体内烟气导入口 3.2在壳体I内壁处,是壳体I侧壁上固定连接的烟气导管3的出口,适用于烟气水平方向进入洗涤装置的实施场合。冷却器4是冷却均流层4’,位于壳体内烟气导入口 3.2与洗涤层7之间。
[0078] 图3、是本发明海船排烟洗涤方法的方框图。[0079] 图4、是现有美国US7056367号专利技术方案的示意图,包括:同轴嵌套的进气导管、热导管,和排出管道,逆转通过的排气,装载洗涤液的水箱;其热导管的末端和出口导管相互联通并沉浸在水箱的洗涤液内,热导管具有星形截面,加大其导热面积以使更多的热量再加热排气,目标是提升排气温度超过露点至少30 °C。
[0080] 图5、是传统鼓泡式洗涤装置示意图,图示装置中有5个泡罩单元。
[0081] 附图中所示的图号标记对应的相关部件或结构的名称为:
[0082] 图1、图2中:1-壳体,2-高温烟气,3-烟气导管,3.1-壳体外烟气进口,3.2-壳体内烟气导入口,4-冷却器,4’-冷却均流层,5-低温烟气,6-填料支撑架,7-洗涤层,8-布水器,9-除雾器,10-排气出口,11-排出干净烟气,12-洗涤海水入口管,13-洗涤海水,14-集液罩,15-集液池,16-海水排水管,17-排出海水;D-洗涤装置直径矩形时为边长;L-洗涤装置高度。
[0083] 图3中:a-导入烟气,b-注入洗涤海水,c_洗涤,d_冷却,e_排出干净烟气,f_排出洗涤海水。
[0084] 图4 (现有美国US7056367号专利技术方案)中:18_进气导管和进气口; 19-热导管;20_排气导管;21_装有洗涤液的水池;22_洗涤液;23-混合叶片;24-除雾叶片;25-水池内混合废气和洗涤液;26_洗涤气体再加热区;27_洗涤液进、排水口。
[0085] 图5(传统鼓泡式洗涤装置)中:28_洗涤液;29-进气;30-泡罩单元;31_排气;32-洗涤液进、排水口。
具体实施方式
[0086] 结合附图和实施例对本发明的一种海船排烟洗涤装置及洗涤方法作进一步说明如下:
[0087] A、本发明海船排烟洗涤装置的实施例。
[0088] 实施例1:
[0089] 如图1所示,壳体内烟气导入口 3.2是固定于壳体I底部并延伸至壳体I内部的烟气进入管3的出口的实施例,能始终保持烟气导入口 3在集液池15的酸性海水液面上方,即烟气不进入酸性海水中,适于垂直导入烟气。它有一个壳体1,其内部上方固定具有填料的洗涤层7,其内部下方为具有海水排出口 16的集液池15 ;所述壳体I的壳壁上连接有将被洗涤烟气从壳体I外部导入壳体I内部的烟气导管3,该烟气导管3 —端为壳体外烟气进口 3.1,另一端为壳体内烟气导入口 3.2 ;该壳体内烟气导入口 3.2延伸至壳体I内,位于洗涤层7和集液池15之间;冷却高温烟气2的冷却器4位于烟气导管3的壳体外烟气进口
3.1与洗涤层7之间的烟气通道;洗涤海水入口 12位于洗涤层7上方;壳体I顶部有净化烟气排出口 10 ;
[0090] 所述的冷却器4是冷却均流层4’,位于壳体内烟气导入口 3.2与洗涤层7之间;该冷却均流层4’由耐高温构件组成,固定安装在壳体I内壁上,也可以做成通过固定件固定安装在壳体I内壁上;
[0091] 所述的冷却器4是安装在烟气导管3上的冷却管,也可以选为冷却片;另有实施例是冷却器4是安装在烟气导管3的管腔中的冷却管或冷却片,还有实施例是冷却器4为烟气导管3上、也可以为壳体I上连接的用于向高温烟气2喷入冷却水的喷水系统;该喷水系统可以是组合喷头;
[0092] 所述的壳体I内的烟气导入口 3.2是固定于壳体I底部并延伸至壳体I内部的烟气导管3的出口,正对该出口有一用于防止洗涤海水进入烟气导管3的集液罩14 ;
[0093] 所述的壳体I内的烟气导入口 3.2是壳体I侧壁上的通孔,或壳体I侧壁上固定连接的烟气导管3的出口 ;[0094] 所述的集液池15由壳体I下侧壁及底部与烟气导管3的管壁组成,也可以是管壁外的隔板固定组成,有隔板可防止烟气导管3的管壁被腐蚀;
[0095] 所述的组成冷却均流层4’的耐高温构件,其材料是耐高温无机材料,本例用陶瓷材料,也可以用金属材料,还可以用碳纤维材料;冷却均流层4’耐高温构件由耐高温填料和填料支承架组成;填料支承架是直接、也可是通过固定件固定在壳体I内壁上;
[0096] 还有实施例的冷却均流层4’是耐高温格栅,也可以是耐高温孔板,还可以是耐高温格栅和耐高温孔板组合而成,是直接、也可以是通过固定件固定在壳体I内壁上;
[0097] 所述的洗涤层7为填料和填料支承架组成;填料支承架是直接、也可以是通过固定件固定在壳体I内壁上;洗涤层7中的填料是高分子材料,选用聚丙烯,也可以是聚乙烯或ABS;用非耐高温材料成本远低于耐高温材料,大大降低了设备成本;
[0098] 所述的洗涤层7上方固定有能使洗涤海水按水平均布方式向下流出的布水器8 ;该布水器8由排列的水管、也可以是由排列的水槽构成,还可以是由排列的水管和排列的水槽组合而成;所述的布水器8上方安装有用于消除排气中的雾滴的除雾器9。
[0099] 最终排出洗涤装置的洗涤液,根据船舶所经过或/和所在海区的环境排放要求,符合条件时排入大海,不符合条件时或暂存于船舶污水舱,或进一步处理后排入大海。
[0100] 本实施例应用的海运船舶,柴油机发动机功率7150 Kff, 9700 hp,127 rpm,燃油含硫量3%,主要参数为:
[0101]
Figure CN102112207BD00111
[0102] 实施例2:如图2所示,是海船排烟洗涤装置的又一实施例。与实施例1的区别是壳体内烟气导入口 3.2在壳体I内壁处,是壳体I侧壁上固定连接的烟气导管3的出口,能始终保持烟气导入口 3在集液池15的酸性海水液面上方,即烟气不进入酸性海水中,适用于横向导入烟气;集液池15是由壳体内烟气导入口 3.2下边沿所在的水平横截面下方的壳体I侧壁及底部组成。
[0103] 实施例3:是海船排烟洗涤装置又一实施例。与上述实施例不同的是:其冷却器4是安装在烟气导管3上的、也可以是管腔中的冷却管或冷却片。
[0104] 实施例4:
[0105] 与上述实施例不同的是:冷却器4是安装在烟气导管3上的、也可以是壳体I上连接的用于向高温烟气2喷入冷却水的喷水系统,该喷水系统为组合喷头。
[0106] B、本发明海船排烟洗涤方法的实施例。
[0107] 实施例5:如图3程序方框图所示,是一种利用海水来洗涤海船排烟中以二氧化硫为主的污染物的海船排烟洗涤方法,它有下述步骤:
[0108] a、导入烟气:将发动机排放的烟气导入洗涤装置,使导入的烟气在洗涤装置中从下至上流动;
[0109] b、注入洗涤海水:将洗涤海水从洗涤装置的洗涤层上部的洗涤海水入口注入洗涤装置,使洗涤海水在洗涤装置中从上往下流动;
[0110] C、洗涤:从洗涤装置上部注入的洗涤海水是流经填料洗涤层,与上行的低温烟气接触,使洗涤实现逆流方式;
[0111] d、冷却:以冷却器冷却高温烟气;使洗涤海水向下流经冷却器降低高温烟气的温度,经过冷却降温后的烟气向上进入洗涤层;
[0112] e、排出干净烟气:经洗涤后的干净烟气向上经过净化烟气排气出口排出;
[0113] f、排出洗涤海水:洗涤后的海水落入集液池中,经海水排出口排出;
[0114] 所述的洗涤步骤中使上行的低温烟气充分洗涤的方法,是在洗涤层中通过填料的气液接触面使烟气与洗涤海水充分接触、混合,使上行的烟气被充分洗涤,去除其中的SO2 ;所述的排出干净烟气步骤中,排出干净烟气是使干净烟气经除雾器消除烟气雾滴后从净化烟气排气出口排出;所述的烟气运行压力损失小于110毫米水柱。
[0115] 本发明的保护范围不限于上述实施例。

Claims (17)

1.一种海船排烟洗涤装置,其特征在于,它包括壳体(1),其内部上方固定具有填料的洗涤层(7),其内部下方为具有海水排出口( 16)的集液池(15);所述壳体(I)的壳壁上连接有将被洗漆烟气从壳体(I)外部导入壳体(I)内部的烟气导管(3),该烟气导管(3) —端为壳体外烟气进口(3.1),另一端为壳体内烟气导入口(3.2);该壳体内烟气导入口(3.2)在壳体(I)内壁处或延伸至壳体(I)内,位于洗涤层(7)和集液池(15)之间;冷却高温烟气(2)的冷却器(4)位于烟气导管(3)的壳体外烟气进口(3.1)与洗涤层(7)之间的烟气通道,该冷却器(4)是冷却均流层(4’),位于壳体内烟气导入口(3.2)与洗涤层(7)之间,用于冷却高温烟气,使洗涤海水向下流经冷却器降低高温烟气的温度,经过冷却降温后的烟气向上进入洗涤层,所述高温烟气(2)是发动机排出的烟气;洗涤海水入口(12)位于洗涤层(7)上方,从洗涤装置上部注入的洗涤海水流经填料洗涤层,与上行的低温烟气接触,使洗涤实现逆流方式;壳体(I)顶部有净化烟气排出口(10)。
2.根据权利要求1所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,冷却均流层(4’)由耐高温构件组成,固定或通过固定件安装在壳体(I)内壁上。
3.根据权利要求1或2所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述壳体(I)内的烟气导入口(3.2)是固定于壳体(I)底部并延伸至壳体(I)内部的烟气导管(3)的出口,正对该出口有一用于防止洗涤海水进入烟气导管(3 )的集液罩(14)。
4.根据权利要求1或2所述 的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述壳体(I)内的烟气导入口(3.2)是壳体(I)侧壁上的通孔,或壳体(I)侧壁上固定连接的烟气导管(3)的出□。
5.根据权利要求3所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述集液池(15)由壳体(I)下侧壁及底部与烟气导管(3)的管壁或管壁外的隔板固定组成。
6.根据权利要求4所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述集液池(15)是由壳体内烟气导入口(3.2)下边沿所在的水平横截面下方的壳体(I)侧壁及底部组成。
7.根据权利要求2所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的组成冷却均流层(4’ )的耐高温构件,其材料是耐高温无机材料。
8.根据权利要求2或7所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的冷却均流层(4’ )包括耐高温填料和填料支承架;耐高温填料支承架是直接或通过固定件固定在壳体(I)内壁上。
9.根据权利要求2或7所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的冷却均流层(4’ )包括耐高温格栅或/和耐高温孔板,直接或通过固定件固定在壳体(I)内壁上。
10.根据权利要求1或2所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的洗涤层(7)包括填料和填料支承架;填料支承架是直接或通过固定件固定在壳体(I)内壁上。
11.根据权利要求10所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的洗涤层(7)中的填料是高分子材料。
12.根据权利要求1或2所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述的洗涤层(7)上方固定有能使洗涤海水按水平均布方式向下流出的布水器(8);所述布水器(8)由排列的水管或/和排列的水槽构成。
13.根据权利要求12所述的海船排烟洗涤装置,其特征在于,所述布水器(8)上方安装有用于消除排气中的雾滴的除雾器(9 )。
14.一种采用权利要求1所述海船排烟洗涤装置的海船排烟洗涤方法,其特征在于,它包括下述步骤: a、导入烟气:将发动机排放的烟气导入洗涤装置,使导入的烟气在洗涤装置中从下至上流动; b、注入洗涤海水:将洗涤海水从洗涤装置的洗涤层上部的洗涤海水入口注入洗涤装置,使洗涤海水在洗涤装置中从上往下流动; C、洗涤:从洗涤装置上部注入的洗涤海水是流经填料洗涤层,与上行的低温烟气接触,使洗涤实现逆流方式; d、冷却:以冷却器冷却高温烟气;使洗涤海水向下流经冷却器降低高温烟气的温度,经过冷却降温后的烟气向上进入洗涤层; e、排出干净烟气:经洗涤后的干净烟气向上经过净化烟气排气出口排出; f、排出洗涤海水:洗涤后的海水落入集液池中,经海水排出口排出。
15.根据权利要求14所述的海船排烟洗涤方法,其特征在于,所述的洗涤步骤中使上行的低温烟气充分洗涤的方法,是在洗涤层中通过填料的气液接触面使烟气与洗涤海水充分接触、混合,使上行的烟气被 充分洗涤,去除其中的SO2。
16.根据权利要求14所述的海船排烟洗涤方法,其特征在于,所述的排出干净烟气步骤中,排出干净烟气是使干净烟气经除雾器消除烟气雾滴后从净化烟气排气出口排出。
17.根据权利要求14所述的海船排烟洗涤方法,其特征在于,其运行压力损失小于110毫米水柱。
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