CN102151482A - 镁基—海水法船用脱硫系统中给排水控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法，该方法中主要给排水控制的装置包括浮子式液位计，pH计，烟温测控，烟气流量计，排出泵，海水泵等部分，根据船舶自身特点，利用海水作为其中耗材，采用浮子式液位计定位液位，通过调控浆料pH、辅以烟温测控，综合控制给排水量，实现镁基-海水法船用脱硫系统中给排水系统长期稳定、可靠、自动运行。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及到镁法和海水法脱硫系统的给排水控制方法。
背景技术
船用燃料油已执行极为严格的硫含量标准，同时允许船只使用经批准的减排技术，条件是SO2排放等于或低于燃烧0.10％的低硫燃油。采用含硫低的燃料油将大幅提高船舶营运成本，所以烟气脱硫成为应对新标准最为切实可行的选择。
相对于干法和半干法，湿法脱硫以其成熟的技术得到广泛应用。目前最为成功的达到工业应用的脱硫技术为化学法，包括钙法、镁法和海水法脱硫。由于海水法受到地理位置、脱硫副产品处理、脱硫剂来源及价格等因素的影响，常常应用在区域性较强、烟气量相对较小或工艺要求较简单的脱硫工程中；石灰(石)-石膏法技术成熟、价格便宜、脱硫效率高，故应用较多，但其运行费用高、二次污染严重、易造成管道结垢堵塞；镁法脱硫具有系统简单、运行安全、可靠性高、运行费用低、脱硫效率高、适用范围广、不易结垢、无二次污染、副产品利用价值相对较高等优势，近些年有逐步取代钙法脱硫的趋势。
船舶脱硫指标严格于一般工业脱硫，又受到船上特定环境的限制，船用脱硫研发应用技术和工艺困难很大，至今在国内外尚属空白。采取何种方法脱硫必须依据具体工况和要求达到的脱硫指标而定。对于特定的船上脱硫来说，如果使用现用的燃料油(含硫小于4.5％m/m)，为达到含硫1.00％m/m对应当量，要求脱硫效率至少达到70-80％；为达到含硫0.10％m/m对应当量，要求脱硫效率至少达到97％。因为钙法脱硫效率在95％以下，镁法脱硫效率能达到99％，所以只有镁法脱硫能达到新标准对应的SO2排放浓度值。同时考虑船上空间有限，不允许装置占大量体积、耗材或副产物大量堆积，所以单纯的海水法和钙法脱硫均不可取，只能采用镁基脱硫中的抛弃法。镁基脱硫同时具有无二次污染、占用体积小、不结垢、运行成本低等优点，综上，镁基脱硫技术对船用脱硫来说是最为切实可行的。再者，考虑船舶工况，船上海水获取易淡水获取难，提出镁基-海水法脱硫技术用于船舶脱硫。海水法作为一种辅助方法，在船舶运行于淡水区时仅采用镁基脱硫，结合海水法以避免处理装置受海水腐蚀。镁基-海水法脱硫技术是适用于船舶特定工况的一种有效脱硫技术，然而国内外这种船舶脱硫技术属于空白。
发明内容
为实现镁基-海水法脱硫技术应用于船舶烟气高效脱硫，保证整套脱硫装置给排水系统长期稳定、可靠、自动运行，进而保证脱硫装置长期可靠、达标运行，本发明提供一种镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法。
镁基-海水法船用脱硫系统主要包括脱硫塔、海水冷却喷雾单元、浆料罐、多级喷淋装置、海水，在所述的脱硫塔下部设有浆料池，浆料池上部为多级喷淋装置，通过氧化风机向浆料池中通入氧气，通过海水泵向浆料池中通入海水，浆料池底部设有排出泵；所述的浆料罐的上部设有蒸汽、氧化镁粉、海水管道，其中蒸汽管道上设有电动蒸汽阀，海水管道上设有海水流量计，浆料罐中设有搅拌器，浆料罐下端出料管道设有变频管道泵，出料管道上还设有浆料流量计并连接到多级喷淋装置；多级喷淋装置还通过喷淋泵连接到浆料池；锅炉烟气经过依次设有电动蝶阀、变频风机、烟气流量计的排烟管道进入海水冷却喷雾单元，海水冷却喷雾单元顺锅炉烟气通风方向喷雾，经冷却的锅炉烟气进入脱硫塔；脱硫塔顶部设有除雾网和新水喷淋装置，处理后烟气从脱硫塔的排烟口进入烟囱并排出，排烟口侧壁设有SO2分析仪探头；浆料池中还设有pH计，浮子式液位计。
镁基-海水法船用脱硫系统中采用多级浆料循环冷却喷淋、循环反应喷淋的方式，冷却液和反应后的喷雾液重新降落至浆料池，造成浆料pH的改变，从而影响脱硫效果。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中SO2超过规定值和保证脱硫效率，必须从循环系统中排放一定量的喷雾液。同时脱硫过程的给排水控制装置还要实现工艺优化、控制自动化，达到运行故障低频化，以满足船舶远航、低硫排放的要求。
本发明的原理是：保持浆料池液位恒定在1m左右，根据浆料池液位变化，确定冷却过程中的蒸发水量；根据浆料池中浆料pH变化，控制排水水量和频率；根据蒸发水量和排水水量，控制新水补充量。
本发明镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法的技术解决方案是这样实现的：
本方法所涉及的主要装置包括浮子式液位计，pH计，烟温测控，烟气流量计，排出泵，海水泵等部分。通过浮子式液位计定位、浆料pH调控、进出水流量调节，并依靠可靠的自动控制系统，实现船用脱硫给排水装置稳定、自动运行。
锅炉烟气由海水冷却进入脱硫塔，经浆料池中浆料循环冷却喷淋、循环反应喷淋，形成冷却液和喷雾液在重力作用下降落至浆料池。浆料池侧壁装有浮子式液位计，受浆料液位变化带动，可反映出烟气冷却过程中的蒸发水量。随反应进行，浆料池中浆料pH逐渐下降，为保证高效脱硫，确定6.5-11之间的浆料pH变化范围，配备pH计进行实时监控。浆料池外壁连有排出泵和海水泵，根据浆料pH设定要求，控制排出泵流量和频率排出反应后喷雾液，并进一步调控海水泵按一定流量和频率补充新水，保持浆料池液位恒定在1m左右，同时起到调节浆料pH的作用。
给排水控制可以通过2个途径实现：1、持续性给排水：以浆料pH保持在恒定偏碱性值为前提，根据烟气温度和出烟浓度，控制浆料供应量和喷淋量，参照冷却过程中的蒸发水量，寻求给排水与浆料控制之间的稳态，实现出水、进水和供料三者之间的动态平衡，保持浆料池液位恒定；2、间断性给排水：以浆料pH从11降至6.5的动态变化为前提，根据烟气温度和出烟浓度，按照一定流量和喷淋级数提供浆料，当pH降至设定下限时，排放反应后喷雾液、定量补充新水，控制浆料池液位在设定水位即1m左右，还能使浆料pH有所升高，如此反复。可根据实际需要，选择适合的给排水控制模式。脱硫塔顶部设有除雾网和新水喷淋装置，通过烟气流量测定控制新水喷淋的开启以及时清洗除雾网，同时辅助起到补充新水的作用。
本发明的有益效果是：利用船舶自身具有的条件海水资源丰富，直接利用海水作为其中的耗材。采用浮子式液位计定位液位，通过多路自动反馈电器控制系统调控浆料pH，辅以烟温测控，综合控制给排水量，实现镁基-海水法船用脱硫系统长期稳定、可靠、自动运行。
附图说明
下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步的描述。
图1为镁基-海水法船用脱硫系统原理图。
图中，1、脱硫塔，2、浆料罐，3、烟囱，4、浆料池，5、海水，6、蒸汽，7、氧化镁粉，8、海水泵，9、海水流量计，10、电动阀，11、电动蒸汽阀，12、变频管道泵，13、浆料流量计，14、喷淋泵，15、排出泵，16、废液，17、氧化风机，18、锅炉烟气，19、电动蝶阀，20、变频风机，21、烟气流量计，22、处理后气体。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明。
在某集装箱船上实船进行本喷淋浆料pH值调控系统对SO2去除效果测试。使用含硫0.71～0.93％m/m燃料油，正常海上航行，主机排放废气风量约50000m3/h。采用440V、60Hz三相交流船电供电本装置，引风风量小于10000m3/h，引风风机功率为10～30kW可调，浆料管道变频泵功率小于3kW可调，压强3.5～4.0atm，浆料供给流量为0.1～1.0m3/h可调(Mg(OH)2浆料浓度小于25％)。循环喷淋泵功率为10～30kW可调，浆料喷淋小于100m3/h可调。在10小时内，持续运行测试结果见下表。
注：浆料管道变频泵流量值为估算所得。
在当时条件下采用间断性给排水模式，以浆料pH从11.0降至6.5的动态变化为前提，根据烟气温度和出烟浓度，分别按照喷淋流量30m3/h和50m3/h进行脱硫效果测试。当pH降至设定下限时，排放反应后喷雾液、定量补充新水，控制浆料池液位在设定水位0.85～1.0m左右，如此反复。测试结果显示两种喷淋流量下SO2均达标排放，且喷淋流量50m3/h的处理效果优于喷淋流量30m3/h。整个测试过程中给排水装置运行稳定，对pH调节也有一定作用，保证整个脱硫系统高效稳定运行。
本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法，其特征在于：锅炉烟气由海水冷却进入脱硫塔，经浆料池中浆料循环冷却喷淋、循环反应喷淋，形成冷却液和喷雾液在重力作用下降落至浆料池；浆料池侧壁装有浮子式液位计，受浆料液位变化带动，可反映出烟气冷却过程中的蒸发水量；随反应进行，浆料池中浆料pH逐渐下降，为保证高效脱硫，确定6.5-11之间的浆料pH变化范围，配备pH计进行实时监控；浆料池外壁连有排出泵和海水泵，根据浆料pH设定要求，控制排出泵流量和频率排出反应后喷雾液，并进一步调控海水泵按一定流量和频率补充新水，保持浆料池液位恒定在1m左右，同时起到调节浆料pH的作用。
2.一种如权利要求1所述的镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法，其特征在于：以浆料pH从11降至6.5的动态变化为前提，根据烟气温度和出烟浓度，按照一定流量和喷淋级数提供浆料，当pH降至设定下限时，排放反应后喷雾液、定量补充新水，控制浆料池液位在设定水位即1m左右，还能使浆料pH有所升高，如此反复；脱硫塔顶部设有除雾网和新水喷淋装置，通过烟气流量测定控制新水喷淋的开启以及时清洗除雾网，同时辅助起到补充新水的作用。
3.一种如权利要求1所述的镁基-海水法船用脱硫系统中给排水控制方法，其特征在于：以浆料pH保持在恒定偏碱性值为前提，根据烟气温度和出烟浓度，控制浆料供应量和喷淋量，参照冷却过程中的蒸发水量，寻求给排水与浆料控制之间的稳态，实现出水、进水和供料三者之间的动态平衡，保持浆料池液位恒定。
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Application publication date: 20110817 Assignee: WEIHAI PUYI MARINE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: Dalian Maritime University Contract record no.: 2015210000026 Denomination of invention: Water supply and drainage control method for magnesium based sea water method marine desulfurization system Granted publication date: 20121205 License type: Exclusive License Record date: 20150424 |
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Assignee: WEIHAI PUYI MARINE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: Dalian Maritime University Contract record no.: 2015210000026 Date of cancellation: 20221130 |
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Effective date of registration: 20230506 Address after: 116026 Room 301, 319, Linghai Road, Ganjingzi District, Dalian, Liaoning, China, 1 Patentee after: Dalian Maritime University Investment Management Co.,Ltd. Address before: 116026 No. 1, Ling Hai Road, Ganjingzi District, Liaoning, Dalian Patentee before: Dalian Maritime University |
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Effective date of registration: 20230724 Address after: No. 103, Yangjian East Section, Xihu Road, Yangjian, Xishan District, Wuxi City, Jiangsu Province, 214107 Patentee after: Jiangsu Heyi Environmental engineering Co.,Ltd. Address before: 116026 Room 301, 319, Linghai Road, Ganjingzi District, Dalian, Liaoning, China, 1 Patentee before: Dalian Maritime University Investment Management Co.,Ltd. |