CN103331093B - 一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，包括吸收塔、淡水箱、NaOH溶液储存箱、循环液处理箱、废液处理箱，柴油机排气管的前端通过废气入口管路连通吸收塔下部的侧面，柴油机排气管的尾端通过废气出口管路连通吸收塔的顶部，淡水箱分别连通吸收塔、废液处理箱、循环液处理箱，NaOH溶液储存箱分别连通循环液处理箱、废液处理箱，吸收塔的下端部通过循环液管路连通循环液处理箱，循环液处理箱分别通过高温喷淋管路和低温喷淋管路连通吸收塔，循环液处理箱还通过废液排污管路连通废液处理箱，废液处理箱分别连通油污储存箱、废液储存箱、外界环境，废液处理箱和废液储存箱军连通排污管路。本发明能够符合IMO要求的船用油硫含量新标准。

Description

一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备

技术领域

本发明涉及的是一种废气洗涤脱硫设备，具体地说是船舶废气洗涤脱硫设备。

背景技术

随着国际航运业及远洋船舶运输的发展，船舶所产生的废气排放已成为沿海地区尤其是港口大气的主要污染源。船舶动力装置所使用的燃料为高粘度、高含硫量、高残碳的重油，其所产生的气态排放物中，SOx占有很大比重，很容易与空气中的水结合，形成酸雨、酸雾和化学烟雾等，是造成大气污染的主要酸性气体之一，对地球的生态环境和人类的身体健康等造成巨大的危害。

2008年，为了进一步限制船舶排气污染，IMO第58届海洋环境保护委员会(MEPC)批准了MARPOL73/78公约附则VI修正案，其中规定，2012年1月1日后，在公海中行驶的远洋船舶，其燃油中硫含量必须低于3.5%，2020年1月1日后，全球区域燃油硫含量低于0.5%；但是在排放控制海域(ECA)，2010年7月1日后，燃油中的硫含量需低于1%，2015年1月1日后，硫含量需低于0.1%；国际海事组织还规定，除了使用低硫燃油外，船舶也可采用经认可的废气清洗系统或其它技术降低船舶动力装置排放的SOx，使之相当于对应含硫量燃油的排放，但排放控制设备产生的废液不能排入港口。

选用低硫燃料是从源头上解决船舶排气中SOx含量超标的根本措施，但由于低硫燃油在炼制过程中需经过额外的脱硫过程，价格远高于传统重油，大大增加了船舶运营成本，且精炼过程中产生大量的CO₂。此外，如果使用低硫与高硫燃油切换系统，涉及主机、辅机和锅炉等，需增加柴油机、锅炉的燃油转换装置，对供油系统、燃烧装置、监控和显示系统等进行改造，并有可能需在发动机燃油系统上加设冷却器。此外，在高、低硫燃油切换过程中会产生诸如安全等较多的附加问题。

鉴于排放法规的日益严格，研制新型高效的脱硫设备，特别是能与现有船舶动力装置配套的洗涤设备，是解决我国当前及未来远洋船舶自由进出世界各海域，推动我国企业走向世界不可缺少的重要措施。

现有技术中，主要的脱除船舶废气污染物的技术有：

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，并且该方法运用海水进行废气脱硫，排放的海水对海洋环境也是一种污染。

2.中国专利200810048002，名称“海船排烟脱硫方法及装置”中所使用的填料式洗涤器对海船发动机的废气进行脱硫处理，具有洗涤直径大，设备占用空间大，成本较高等问题；在水处理方面仅仅是在省水除酸器前加一分离装置，未能对吸收废液中的重金属离子及油污起到很好的脱除效果。

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，对高温废气的冷却和洗涤吸收同时由同一水池水体承担，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，且存在冷却高温废气和低温吸收二氧化硫相矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供能够满足船舶SOx排放限制，并能够减少船舶燃油费用和运营成本的一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：包括吸收塔、淡水箱、NaOH溶液储存箱、循环液处理箱、废液处理箱，柴油机排气管的前端通过废气入口管路连通吸收塔下部的侧面，柴油机排气管的尾端通过废气出口管路连通吸收塔的顶部，淡水箱分别连通吸收塔、废液处理箱、循环液处理箱，NaOH溶液储存箱分别连通循环液处理箱、废液处理箱，吸收塔的下端部通过循环液管路连通循环液处理箱，循环液处理箱分别通过高温喷淋管路和低温喷淋管路连通吸收塔，循环液处理箱还通过废液排污管路连通废液处理箱，废液处理箱分别连通油污储存箱、废液储存箱、外界环境，废液处理箱和废液储存箱军连通排污管路。

本发明还可以包括：

1、所述的吸收塔包括壳体，壳体的顶部设置用于连通废气出口管路的废弃出口，壳体的下部的侧面设置用于连通废气入口管路的废弃入口，壳体的下端部设置用于连通循环液管路的废液出口，壳体内部从上至下依次设置清洗系统、除雾器、低温喷淋系统、填料层、高温喷洒系统，所述的淡水箱连通吸收塔即连通吸收塔的清洗系统，所述的循环液处理箱通过高温喷淋管路连通吸收塔即连通吸收塔的高温喷洒系统，所述的循环液处理箱通过低温喷淋管路连通吸收塔即连通吸收塔的低温喷淋系统。

2、还包括洗涤液缓冲箱、废液检测系统，吸收塔下部的侧面还开有洗涤液溢出管口，洗涤液溢出管口通过洗涤液溢出管路连通洗涤液缓冲箱，洗涤液缓冲箱通过废液溢出管路连通油污储存箱，洗涤液缓冲箱与废液检测系统之间通过第一废液检测管路和第二废液检测管路相连通，废液检测系统置于废液处理箱和废液储存箱之间的管路上。

3、还包括海水冷却系统，包括连通的冷却水入口管路、冷却水出口管路，在冷却水入口管路和冷却水出口管路之间依次安装海水处理器、海水泵、冷却器，冷却器位于循环液处理箱和吸收塔之间的低温喷淋管路上。

4、在废气入口管路和柴油机排气管连接处设置分流阀，在废气出口管路和柴油机排气管连接处设置截止阀。

本发明的优势在于：

a.使用了由海水作为冷却水的换热器，有效地降低洗涤液温度；并采用多级喷淋方式，反应速度快，气液接触面积大，有利于SO₂的吸收和反应，在提高脱硫效率同时，减小了吸收塔占用的空间；

b.所述的废液处理是采用四级处理技术，即分别进行吸收废液调质、乳化废液中油污颗粒、凝絮废液杂质、废液浮选和氧化；，各步骤所需药剂添加分明、处理细致，符合船舶废液排放的苛刻标准，采用所述的废液处理方法，能够对洗涤液进行精细处理；

c.所使用的洗涤液为NaOH溶液，所以在用水量比较小的情况下就能够满足很高的脱硫效率，同时利用NaOH溶液还可以除掉废液中的重金属离子；本发明所述的船舶柴油机废气洗涤脱硫的处理设备具有占用空间小、运行成本低的特点，适用于不同海区和污染物控制区间航行的船舶。

本发明实现钠基法脱硫技术在船舶废气高效脱硫上的应用，能够长期可靠、达标运行，为应对IMO要求执行的船用油硫含量新标准打好坚实的技术准备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的吸收塔的结构示意图；

图3为本发明的废气分流洗涤示意图；

图4为废液处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明包括柴油机1、排气管2、废气入口管路3、吸收塔4、废气出口管路5、循环液管路6、循环液处理箱7、淡水箱8、NaOH溶液储存箱9、外界环境10、高温喷淋管路11、低温喷淋管路12、废液排污管路13、废液处理系统14、废液检测系统15、油污储存箱16、废液储存箱17、洗涤液溢出管路18、洗涤液缓冲箱19、废液溢出管路20废液检测管路21、排污管路22、冷却水入口管路23、海水处理器24、冷却器25、冷却水出口管路26、淡水泵27、耐碱泵28、空气泵29、循环液泵30、海水泵31。

柴油机1的排气管2经分流阀连接到废气入口管路3并与吸收塔4相连，吸收塔4内设有与洗涤液供给通道相连的喷淋层，淡水箱8通过淡水管路连接到吸收塔4的上部，吸收塔4底部经循环液管路与循环液处理箱7相连，所述循环液处理箱7上部与淡水箱8和NaOH溶液储存箱9相连；所述循环液处理箱7中的循环液处理后分为三路，第一路经高温喷淋管路11连接到吸收塔4水洗层；第二路经海水冷却器25、低温喷淋管路12连接到吸收塔4填料洗涤层；第三路经废液排污管路13流入废液处理系统14，所述的废液处理系统14上部经管路与淡水箱8、NaOH溶液储存箱9和外界环境10相连，所述废液处理系统14与废液检测系统15相连，所述废液处理系统14下部与油污储存箱16相连，所述的废液检测系统15与废液储存箱17和排污管路22相连，当洗涤液溢出时，经洗涤液溢出管路18与洗涤液缓冲箱19相连，所述洗涤液缓冲箱19与油污储存箱16相连，所述洗涤液缓冲箱19经废液检测管路21连接到废液检测系统15。在废气入口管路3和柴油机排气管3.2连接处设置分流阀3.1，在废气出口管路5和柴油机排气管3.2连接处设置截止阀3.3。

所述的船舶柴油机废气洗涤脱硫设备，低温喷淋系统是则由海水作为冷却水冷却NaOH洗涤液，所述的海水冷却系统方案是，海水经冷却水管路、海水处理器到达冷却器与NaOH洗涤液进行热交换，从而降低洗涤液温度，提高脱硫效率。

所述的船舶柴油机废气洗涤脱硫设备，其吸收塔包括壳体4.1、清洗系统4.2、除雾器4.3、低温喷淋系统4.4、填料层4.5、高温喷淋系统4.6、废气入口4.7、废液出口4.8、废气出口4.9。

船舶柴油机废气洗涤脱硫的方法如下：

a、洗涤：船舶柴油机排气实行废气分流洗涤技术，并分别采用洗涤液直接进入吸收塔水洗层进行喷淋和洗涤液经海水冷却器冷却后进入吸收塔填料洗涤层进行喷淋两种方式进行洗涤废气，所述的废气洗涤是在吸收塔中用NaOH溶液洗涤；b、废液处理：在废液处理系统中，废液经添加NaOH、凝聚剂、絮凝剂和空气，处理后，经过滤、分离，产生的颗粒和油污排入船舶油污储存箱，所述的处理是采用四级处理技术，即分别进行吸收废液调质、乳化废液中油污颗粒、凝絮废液杂质、废液浮选和氧化；c、排水：经废液处理系统处理后的洗涤液，需经废液检测系统检测，若合格，根据情况，排出船舶或排入废液储存箱，不合格，则排入洗涤液缓冲箱。

船舶柴油机工况改变，或洗涤系统运行状态变化时，吸收塔溢出的洗涤液流入洗涤液缓冲箱。洗涤液缓冲箱直接连通油污储存箱，当洗涤液溢出时，直接排入油污储存箱。

为检测洗涤液吸收SOx的能力，通过泵从洗涤液缓冲箱抽取少量洗涤液，随时监测其理化指标。

NaOH储存箱补充的NaOH经泵加压后，分为二路，一路用于废液处理系统，另一路补充循环洗涤液，提高其吸收SOx的能力；淡水储存箱中储存的淡水作用，一是补充洗涤系统由于废液排出损失的水分，二是冲洗除雾器和废液处理系统。

参照说明书附图2，通过不同方案成本及技术可行性研究比对，进行优化设计，并根据发动机排气管路总体布置，合理设计排气接入洗涤系统的方式，并且对吸收塔、喷淋系统、除雾器进行整体优化，合理布置吸收塔，提高吸收塔整体性能，减少其体积，故采用的高效二级三效一体化吸收塔。

参照说明书附图3，本发明考虑到船舶航行时，由于洗涤系统效率很高，有时并不需要洗涤全部废气，只需洗涤部分废气即可达到排放要求。对船舶柴油机排气采用废气分流洗涤技术，根据燃油硫含量和航行海域排放控制要求，控制分流部分废气，进行洗涤，处理后废气与其余未经洗涤的废气混合，使混合气符合当前海域排放要求，减少洗涤系统负荷和能量消耗。

参照说明书附图4，为达到IMO排放规范要求，采用四级处理技术实现废液处理，分别进行吸收废液调质、乳化废液中油污颗粒、凝絮废液杂质、废液浮选和氧化。

Claims (5)

1.一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：包括吸收塔、淡水箱、NaOH溶液储存箱、循环液处理箱、废液处理箱，柴油机排气管的前端通过废气入口管路连通吸收塔下部的侧面，柴油机排气管的尾端通过废气出口管路连通吸收塔的顶部，淡水箱分别连通吸收塔、废液处理箱、循环液处理箱，NaOH溶液储存箱分别连通循环液处理箱、废液处理箱，吸收塔的下端部通过循环液管路连通循环液处理箱，循环液处理箱分别通过高温喷淋管路和低温喷淋管路连通吸收塔，循环液处理箱还通过废液排污管路连通废液处理箱，废液处理箱分别连通油污储存箱、废液储存箱、外界环境，废液处理箱和废液储存箱均连通排污管路；

所述的吸收塔包括壳体，壳体的顶部设置用于连通废气出口管路的废气出口，壳体的下部的侧面设置用于连通废气入口管路的废气入口，壳体的下端部设置用于连通循环液管路的废液出口，壳体内部从上至下依次设置清洗系统、除雾器、低温喷淋系统、填料层、高温喷洒系统，所述的淡水箱连通吸收塔即连通吸收塔的清洗系统，所述的循环液处理箱通过高温喷淋管路连通吸收塔即连通吸收塔的高温喷洒系统，所述的循环液处理箱通过低温喷淋管路连通吸收塔即连通吸收塔的低温喷淋系统。

2.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：还包括洗涤液缓冲箱、废液检测系统，吸收塔下部的侧面还开有洗涤液溢出管口，洗涤液溢出管口通过洗涤液溢出管路连通洗涤液缓冲箱，洗涤液缓冲箱通过废液溢出管路连通油污储存箱，洗涤液缓冲箱与废液检测系统之间通过第一废液检测管路和第二废液检测管路相连通，废液检测系统置于废液处理箱和废液储存箱之间的管路上。

3.根据权利要求1或2所述的一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：还包括海水冷却系统，包括连通的冷却水入口管路、冷却水出口管路，在冷却水入口管路和冷却水出口管路之间依次安装海水处理器、海水泵、冷却器，冷却器位于循环液处理箱和吸收塔之间的低温喷淋管路上。

4.根据权利要求1或2所述的一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：在废气入口管路和柴油机排气管连接处设置分流阀，在废气出口管路和柴油机排气管连接处设置截止阀。

5.根据权利要求3所述的一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备，其特征是：在废气入口管路和柴油机排气管连接处设置分流阀，在废气出口管路和柴油机排气管连接处设置截止阀。