CN102309912A - 一种对船舶排烟进行碱法脱硫除尘的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种对船舶排烟进行碱法脱硫除尘的装置及其方法，涉及大气环境保护技术领域。本发明装置包括船舶上的发动机/燃油锅炉。其结构特点是，所述发动机/燃油锅炉的排气经烟道连接到洗涤塔，洗涤塔塔内设有与碱液供给管道连接的喷淋层，淡水补给单元通过管道连接到洗涤塔的下部。洗涤塔底部出口依次经缓冲箱、泵和换热器连接到碱液供给管道，换热器的出口还与分离器的入口相连，分离器的两个出口分别连接排放管道和污泥罐。碱液补给单元与碱液供给管道连接。同现有技术相比，本发明能在用水量比较小的情况下满足很高的脱硫效率，具有空间占用小、成本低的特点，适用于不同海区和污染物控制区间航行移动的船舶或燃油锅炉脱硫。
Description
技术领域
本发明涉及大气环境保护技术领域，特别是对船舶排烟进行碱法脱硫的装置及其方法。
背景技术
船舶的二氧化硫减排随着国际海事组织的73/78附则VI的执行，被越来越多的国家所关注。全球的航运业，拥有大量使用劣质油的发动机或燃油锅炉的船舶，如果按照低硫含量燃油的标准，将导致航运业经济成本的大幅提高，而采用烟气净化技术则在保证二氧化硫排放的前提下，使得成本提高较小。
现有技术中，主要的脱除船舶烟气污染物的技术有：
1.中国专利申请号为200710012371.1，名称为“一种对船舶尾气进行海水洗涤处理的装置和方法”，它在作为洗涤器的中空纤维膜接触器内，对除尘以后的船舶尾气使用海水处理，由SO2浓度监测仪、水质监测仪和PLC组成控制系统。该技术存在下述问题：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，提高了系统的投资和运行费用。
2.美国麻省理工、日本东京大学等高校联合基金会的研究报告“海水洗涤-减少从船舶废气排放的SOx”中提到“海水洗涤对 减少从船舶排放的硫氧化物，是一种很有前途的技术。该文的计算基础为12MW发动机，燃油含硫量3％，使用海水脱硫后得到不同脱硫效率，不同水温时，6个不同类型的水域所需的水量。”该研究尚处于工艺原理探索阶段，面临着吸收效率低和稀释水量大的问题。；
3.MES公司发明的Ecosilencer海水洗涤装置，其核心部件洗涤器采用美国专利号US7056367，名称“利用混合叶片洗涤气体的方法和装置”，该洗涤器采用“排气通入水池洗涤液中”即鼓泡洗涤方式，对高温烟气的冷却和洗涤吸收同时由同一池水体承担，传质效率低，吸收效率的提高必须加大洗涤水量和加大压力损失，将导致能耗和运行成本增加，且存在冷却高温烟气和低温吸收二氧化硫相互矛盾。
4.中国专利200810048002，名称“海船排烟脱硫方法及装置”使用填料式洗涤器对海船发动机的烟气进行脱硫处理，具有洗涤器直径大，设备占用空间大，成本高等问题。
5.船用柴油机巨头 公司的碱液洗涤技术，体积大，设备多，新建和改造成本都很高。
上述现有技术中，有的使用了海水洗涤的方法，虽然海水可为船舶无限量提供，但为了提高效率，需要高流动海水来提供足够的碱度，海水用量非常大。
以上现有技术还面临如下共同的问题：
(1)在目前情况下，要满足烟气排放和海水排放的环境要求其 成本难以接受；如果排水条件进一步提高的话，其成本将继续增加。
(2)装置占用空间大，对现有船舶的改造困难。
(3)不能满足船舶在各不同海区、不同污染物控制区的各项环境条件。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种对船舶排烟进行碱法脱硫的装置及其方法。它能在用水量比较小的情况下满足很高的脱硫效率，具有空间占用小、成本低的特点，适用于不同海区和污染物控制区间航行移动的船舶或燃油锅炉脱硫。
为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种对船舶排烟进行碱法脱硫的装置，它包括船舶上的发动机/燃油锅炉。其结构特点是，所述发动机/燃油锅炉的排气经烟道连接到洗涤塔，洗涤塔塔内设有与碱液供给管道连接的喷淋层，淡水补给单元通过管道连接到洗涤塔的下部。洗涤塔底部出口依次经缓冲箱、泵和换热器连接到碱液供给管道，换热器的出口还与分离器的入口相连，分离器的两个出口分别连接排放管道和污泥罐。碱液补给单元与碱液供给管道连接。
在上述碱法脱硫的装置中，所述喷淋器采用一级或者多级喷淋层。
在上述碱法脱硫的装置中，所述分离器采用一级或者多级旋流分离器。
一种对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，它包括船舶上的发动机/燃油锅炉、洗涤塔、缓冲箱、泵、换热器、分离器和碱液补给单元，其 步骤为：
1)洗涤与冷却：利用碱液的逆向喷淋将船舶上的发动机/燃油锅炉排出的含有SO2的高温烟气进行洗涤与冷却，净化后的烟气经除雾后排放；
2)洗涤液处理：从洗涤塔底部溢流出的洗涤液经冷却后一部分送入分离器进行分离和排污，另一部分冷却洗涤液送入洗涤塔循环利用；
3)补水补碱：洗涤塔中液位降低到一定程度时向塔中加入淡水；塔中洗涤液PH值低于设定值时向洗涤塔中加入碱液。
在上述碱法脱硫的方法中，所述洗涤塔出口排放的烟气温度控制在发动机/燃油锅炉出口原始烟气对应的水露点温度以下。
在上述碱法脱硫的方法中，所述对洗涤液的冷却是将淡水或者海水在换热器中与洗涤液换热。
在上述碱法脱硫的方法中，所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠溶液。
在上述碱法脱硫的方法中，所述的补水补碱步骤中，使用仪表监控洗涤塔中液位的高度和PH值。
同现有技术比较，本发明的优点在于：
1)使用了换热器，将洗涤液温度降低，这将降低洗涤塔出口烟气温度，使水分蒸发降到最低。
2)洗涤塔使用喷淋方式，它反应速度快，气液接触面大，有利于SO2的吸收和反应，同时烟气速度高，阻力小，洗涤塔的截面 积小，整个洗涤塔占用空间小。
3)利用一级或多级旋流分离器，将洗涤液洗涤出的烟尘颗粒等固体分离出来，使洗涤液达到排放标准。
4)洗涤液为碱液，碱液洗涤可提供超高的脱硫效率，相比低硫燃油的费用成本大大节省。由于脱硫效率高，碱液用量少，相比海水洗涤用水量大大减少，需要补充的淡水很少。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
参看图1，本发明中船舶上的发动机/燃油锅炉1的排气经烟道2连接到洗涤塔3。洗涤塔3塔内设有与碱液供给管道连接的喷淋层4，喷淋层4采用一级或者多级喷淋层。淡水补给单元13通过管道连接到洗涤塔3的下部。洗涤塔3底部出口依次经缓冲箱6、泵7和换热器8连接到碱液供给管道，换热器8的出口还与采用一级或者多级旋流分离器的分离器9的入口相连，分离器9的两个出口分别连接排放管道11和污泥罐10。碱液补给单元12的出口连接到碱液供给管道。
参看图2，本发明装置脱硫的方法步骤为：
1)洗涤与冷却：将船舶发动机/燃油锅炉1产生的含有SO2的高温烟气进行洗涤与冷却，然后将净化后的烟气除雾后经烟囱5排放。排放的烟气温度控制在发动机/燃油锅炉1出口原始烟气所对应的水露 点温度以下，以降低淡水的消耗。
2)洗涤液处理：洗涤塔3底部的洗涤液溢流进入缓冲箱6，然后用水泵7送入换热器8冷却，换热器8中的冷却介质可以是淡水或者海水。换热后的淡水可经热泵利用热量后循环使用，而换热后的海水直接排放。冷却后的洗涤液一部分送入分离器9，分离出的固体污染物和油污送入船上的污泥罐10，处理后的液体经排放管道11排入大海；另一部分洗涤液经碱液供给管道送入洗涤塔3中的喷淋层喷淋洗涤烟气，循环利用。
3)补水补碱：仪表监控洗涤塔3中的液位降低到一定程度时，启动水泵，由淡水补给单元13向塔中加入淡水，直至液位达到设定值。仪表监控洗涤塔3中洗涤液pH低于设定值时，启动碱液泵，由碱液补给单元12向洗涤塔3中加入碱液，直至pH值达到设定值。碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液。
Claims (8)
1.一种对船舶排烟进行碱法脱硫的装置，它包括船舶上的发动机/燃油锅炉(1)，其特征在于，所述发动机/燃油锅炉(1)的排气经烟道(2)连接到洗涤塔(3)，洗涤塔(3)塔内设有与碱液供给管道连接的喷淋层(4)，淡水补给单元(13)通过管道连接到洗涤塔(3)的下部，洗涤塔(3)底部出口依次经缓冲箱(6)、泵(7)和换热器(8)连接到碱液供给管道，换热器(8)的出口还与分离器(9)的入口相连，分离器(9)的两个出口分别连接排放管道(11)和污泥罐(10)，碱液补给单元(12)与碱液供给管道连接。
2.根据权利要求1所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的装置，其特征在于，所述喷淋器(4)采用一级或者多级喷淋层。
3.根据权利要求1或2所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的装置，其特征在于，所述分离器(9)采用一级或者多级旋流分离器。
4.一种对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，它包括船舶上的发动机/燃油锅炉、洗涤塔、缓冲箱、泵、换热器、分离器、淡水和碱液补给单元，其步骤为：
1)洗涤与冷却：利用碱液的喷淋将船舶上的发动机/燃油锅炉排出的含有SO2的高温烟气进行洗涤与冷却，净化后的烟气经除雾后排放；
2)洗涤液处理：从洗涤塔底部溢流出的洗涤液经冷却后一部分送入分离器进行分离和排污，另一部分冷却洗涤液送回喷淋层循环利用；
3)补水补碱：洗涤塔中液位降低到一定程度时向塔中补入淡水；塔中洗涤液PH值低于设定值时向洗涤塔中补入碱液。
5.根据权利要求4所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，其特征在于，所述洗涤塔出口排放的烟气温度控制在发动机/燃油锅炉出口原始烟气对应的水露点温度以下。
6.根据权利要求4或5所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，其特征在于，所述对洗涤液的冷却是将淡水或者海水在换热器中与洗涤液换热。
7.根据权利要求6所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠溶液等碱液。
8.根据权利要求7所述的对船舶排烟进行碱法脱硫的方法，其特征在于，所述的补水补碱步骤中，使用仪表监控洗涤塔中液位的高度和PH值。
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