CN104324593A - 一种海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置。将洗涤塔喷淋回路分为淡水碱性吸收液回路、海水吸收液回路，依次对船舶动力装置的废气进行洗涤脱硫，并对洗涤后的废液分别进行处理；该装置管路部分包括除雾器清洗管路、淡水碱性吸收液回路、海水吸收液回路；洗涤塔与管路连接，相应地自上而下分为三部分：除雾区、淡水碱性吸收液喷淋区和海水吸收液喷淋区。船舶废气逆流而上经过三个喷淋区，有效地去除了废气中的SOx和颗粒物。本发明结构紧凑，操作简单，能有效提高脱硫效率，节省淡水资源，增加操作稳定性，且环保节能，降低化学添加剂的使用量。

Description

一种海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置

技术领域

本发明涉及的是一种船舶废气污染物排放控制装置，具体涉及到为满足国际海事组织(IMO)有关船舶废气污染物排放法规的船舶动力装置废气洗涤脱除Sox装置。

背景技术

随着国际航运业的发展，船舶所产生的废气排放己成为沿海地区尤其是港口大气的主要污染源。燃用低质高硫重油的船舶动力装置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，是造成大气污染的主要酸性气体之一。

2008年，国际海事组织海洋环境保护委员会(MEPC)在MARPOL73/78公约附则VI修正案中对航行在全球区域和硫排放控制区域(SECA)的船舶燃油硫含量进行了限制；IMO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。

选用低硫燃料是从源头上解决船舶燃油硫含量问题的根本措施，但由于低硫燃油在炼制过程中需经过额外的催化加氢脱硫过程，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，燃用低硫燃油对发动机有一定的损害。

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SOx污染物的技术有：

1.中国专利申请号为201110039565.7、名称为“镁基-海水法船用脱硫系统”的专利文件中公开的技术方案，它结合镁法和海水法达到了长期高效的脱硫目标，但该系统管路设计中，变频管道泵和海水泵所在管路均采用一个泵控制两条管路的设计方法，喷淋泵设置在喷淋管路的支路上。因此，要达到高效的脱硫目标，需要精确的流量控制，加大了流量控制难度。而且，单回路多级喷淋的洗涤方式增加了浆液的喷淋量和循环泵的损耗功。

2.中国专利申请号为201110210002.X、名称为“一种烟气脱硫工艺”的专利文件中公开的技术方案，它在逆流式洗涤塔中采用了多级喷淋的洗涤方式，减少了洗涤液中的颗粒杂质，提高了废气脱硫效率。但是，在该发明的洗涤塔设计中，喷淋级数较多，每一级喷淋区域中均设置了液体分布器、除雾器等单元。洗涤塔结构复杂，外部连接管路较多，不易安装，增加了施工难度。同时，过于复杂的洗涤塔结构，影响了废气的均匀分布，不利于废气脱硫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少船舶燃油费用和运营成本，提高脱硫效率，增加操作稳定性，结构简单、环保节能和洗涤剂使用量少的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括吸收塔，吸收塔下端设置废气进口、上端设置废气出口，吸收塔里自上而下依次设置除雾器清洗装置、除雾器、淡水碱性吸收液喷淋装置、填料、第一集液池、海水喷淋装置、第二集液池，第二集液池位于废气进口下方，第一除雾器清洗装置通过除雾器清洗管路与淡水箱相连通，淡水碱性吸收液喷淋回路连通淡水碱性吸收液喷淋装置、淡水监测单元和第一集液池，淡水补给单元、碱性添加剂补给单元通过管路连接到淡水碱性吸收液喷淋回路，淡水碱性吸收液喷淋回路上设置第一三通阀，第一三通阀位于淡水监测单元、淡水碱性吸收液处理单元之间，海水吸收液喷淋回路连通海水吸收液喷淋装置、海水监测单元和第二集液池，海水补给单元连接到海水吸收液喷淋回路，海水吸收液喷淋回路上设置第二三通阀，第二三通阀位于海水监测单元、海水吸收液处理单元之间。

本发明还可以包括：

1、所述除雾器清洗装置包括分别位于除雾器上下的第一除雾器清洗装置和第二除雾器清洗装置，第一除雾器清洗装置和第二除雾器清洗装置通过除雾器清洗管路相连通。

2、第一集液池中心通气孔的上方设置废气罩。

3、第一三通阀连接洗涤淡水处理单元。

4、第二三通阀连接洗涤海水处理单元。

发明提供了一种能够满足船舶SOx排放限制，并能够减少船舶燃油费用和运营成本，它能有效提高脱硫效率，增加操作稳定性。而且具有结构简单、环保节能和洗涤剂使用量少等优点的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置。与现有技术相比，本发明的优势在于：

1.由于本发明采用海水预洗涤动力装置废气，实现降低废气温度的效果，减少了整个洗涤脱硫系统的淡水消耗量。

2.由于海水喷淋区Ⅰ降低了废气温度并脱除了废气中部分颗粒物(PM)，改善了淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ的运行环境。

3.本发明的采用海水、淡水联合的船舶废气洗涤脱硫方法和装置的洗涤塔，由于淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ脱硫效率高，在相同脱硫效率要求下，可降低循环喷淋的碱液量。循环泵数量减少可以抵消新增装置费用，在同样达到99％脱硫效率的前提下，采用本发明的船用双回路脱硫方法和装置的投资成本并不会比采用单回路脱硫方法和装置的投资成本高。

4.本发明的船用双回路脱硫方法和装置中，将废气降温、脱硫和除雾装置集于一个塔之内，且成垂直分布，在不影响脱硫效率的前提下，缩小了整个脱硫系统的体积，简化了系统结构。

5.本发明对海水和淡水吸收液分别进行废液处理，避免了吸收废液对海洋环境的污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图1，本发明包括海水吸收液喷淋区Ⅰ、淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ、除雾区Ⅲ、除雾器清洗管路Ⅳ、淡水碱性吸收液回路Ⅴ、海水吸收液回路Ⅵ、废气进口1、集液池2、集液池5、海水吸收液喷淋装置3、废气罩4、填料6、淡水碱性吸收液喷淋装置7、除雾器清洗装置8、10、除雾器9、废气出口11、水泵12、14、20、23、25、31、单向阀17、19、22、28、30、淡水箱13、三通阀16、27、监测单元15、26、淡水补给单元21、碱性添加剂补给单元24、海水补给单元32、洗涤淡水处理单元18、洗涤海水处理单元29。

吸收塔下端设置废气进口，吸收塔上端设置废气出口，吸收塔里自上而下依次设置第一除雾器清洗装置、除雾器、第二除雾器清洗装置、淡水碱性吸收液喷淋装置、填料、废气罩、第一集液池、海水喷淋装置、第二集液池，第二集液池位于废气进口下方，废气经第一集液池与废气罩之间的空隙向上流动，第一除雾器清洗装置和第二除雾器清洗装置通过除雾器清洗管路相连通，除雾器清洗管路与淡水箱相连通，淡水碱性吸收液喷淋回路连通淡水碱性吸收液喷淋装置、淡水监测单元和第一集液池，淡水补给单元、碱性添加剂补给单元通过管路连接到淡水碱性吸收液喷淋回路，淡水碱性吸收液喷淋回路上设置第一三通阀，第一三通阀位于淡水监测单元、淡水碱性吸收液处理单元之间，海水吸收液喷淋回路连通海水吸收液喷淋装置、海水监测单元和第二集液池，海水补给单元连接到海水吸收液喷淋回路，海水吸收液喷淋回路上设置第二三通阀，第二三通阀位于海水监测单元、海水吸收液处理单元之间。

本发明采用的海水、淡水联合的船用双回路脱硫方法和装置中洗涤塔采用逆流喷淋操作。

本发明装置的工作过程是：船舶动力装置废气由洗涤塔废气入口1进入海水吸收液喷淋区Ⅰ中，海水吸收液回路Ⅵ开始喷淋海水吸收液，喷淋的海水吸收液在集液池2中收集，并通过海水吸收液回路Ⅵ循环利用。

循环的海水吸收液经海水监测单元26监测，如果处理能力不足，则通过三通阀27将部分海水吸收液排入洗涤海水处理系统29进行处理，并同时由海水补给单元32向海水吸收液回路VI补给新鲜海水。

初步处理后的废气经废气罩4进入淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ，淡水碱性吸收液回路Ⅴ开始喷淋碱性吸收液，废气经填料6，分布更加均匀，其中SOx被碱性吸收液吸收，吸收液在集液池5中被收集，并在淡水碱性吸收液回路Ⅴ中循环利用。

循环的淡水碱性吸收液经淡水监测单元15监测，如果吸收能力不足，则通过三通阀16将部分淡水碱性吸收液排入洗涤淡水处理系统18进行处理，并同时由淡水补给单元21和碱性添加剂补给单元24向淡水碱性吸收液回路Ⅴ分别补给淡水和碱性添加剂。

经淡水碱性吸收液洗涤后的废气进入除雾区Ⅲ，经除雾器9，从洗涤塔废气出口11排出；除雾器清洗喷淋装置8和10从上下两个方向对除雾器9进行清洗，清洗废液在集液池5中收集。

本发明一种采用海水、淡水联合的船用双回路脱硫方法，包括以下步骤：

1.海水吸收液在海水吸收液回路Ⅵ中循环喷淋，对废气进行预洗涤，降低废气温度，除去废气中部分SOx、颗粒物PM及微量重金属；

2.淡水碱性吸收液在淡水碱性吸收液回路Ⅴ中循环喷淋，对废气进行二次洗涤，除去废气中绝大部分的SOx；

3.当海水吸收液回路中海水处理能力不足时，通过三通阀27向洗涤海水处理单元29排出部分海水吸收液，同时通过海水补给单元32向回路Ⅵ中补给新鲜海水；

4.当淡水碱性吸收液回路中的吸收液吸收能力不足时，通过三通阀16向洗涤淡水处理单元18排出部分淡水碱性吸收液，同时通过淡水补给单元21和碱性添加剂补给单元24，分别向回路Ⅴ补给淡水和碱性添加剂。

本发明提供的一种采用海水、淡水联合的船用双回路废气洗涤脱硫装置，包括管路部分、洗涤塔部分、吸收液补给单元、监测单元和洗涤液处理单元，管路部分包括海水吸收液回路Ⅵ、淡水碱性吸收液回路Ⅴ、除雾器清洗管路Ⅳ；所述海水吸收液回路和淡水碱性吸收液回路中均设有从集液池输出吸收液的循环泵和用于水质监测的监测单元，除雾器清洗管路中设有输入淡水泵；所述淡水补给单元和碱性添加剂补给单元通过管路连接到淡水碱性吸收液回路；所述洗涤淡水处理单元通过三通阀连接到淡水碱性吸收液回路；所述海水补给单元通过管路连接到海水吸收液回路；所述洗涤海水处理单元通过三通阀连接到海水吸收液回路。所述洗涤塔内分为三部分，鉴于船上空间有限，三部分采用垂直一体分布，从上往下依次是：除雾器区Ⅲ、淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ、海水吸收液喷淋区Ⅰ；三部分与各相应的管路回路相连接；所述的淡水碱性吸收液喷淋区Ⅱ和海水吸收液喷淋区Ⅰ通过中间的废气罩4连接。

本发明一种船用双回路的脱硫方法包括以下步骤：

1.海水吸收液在海水吸收液回路中循环喷淋，对废气进行预洗涤。

2.淡水碱性吸收液在淡水碱性吸收液回路中循环喷淋，对废气进行二次洗涤。

3.当海水吸收液经监测处理能力不足时，通过三通阀排出部分海水吸收液，由海水补给单元向海水吸收液回路补充循环吸收液。

4.当淡水碱性吸收液经监测吸收能力不足时，通过三通阀排出部分淡水碱性吸收液，由淡水补给单元和碱性添加剂补给单元向淡水碱性吸收液回路补充循环吸收液；

对进入洗涤塔的废气进行的预洗涤，降低废气温度，除去废气中部分SOx、颗粒物PM及微量重金属。

对塔内废气进行的二次洗涤，除去废气中绝大部分的SOx。

淡水碱性吸收液回路上的洗涤淡水处理系统对本回路排出的淡水碱性吸收液进行处理，使之满足IMO废水排放标准。

海水吸收液回路上的洗涤海水处理系统对本回路排出的海水吸收液进行处理，使之满足IMO废水排放标准。

Claims (9)

1.一种海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，包括吸收塔，吸收塔下端设置废气进口、上端设置废气出口，其特征是：吸收塔里自上而下依次设置除雾器清洗装置、除雾器、淡水碱性吸收液喷淋装置、填料、第一集液池、海水喷淋装置、第二集液池，第二集液池位于废气进口下方，第一除雾器清洗装置通过除雾器清洗管路与淡水箱相连通，淡水碱性吸收液喷淋回路连通淡水碱性吸收液喷淋装置、淡水监测单元和第一集液池，淡水补给单元、碱性添加剂补给单元通过管路连接到淡水碱性吸收液喷淋回路，淡水碱性吸收液喷淋回路上设置第一三通阀，第一三通阀位于淡水监测单元、淡水碱性吸收液处理单元之间，海水吸收液喷淋回路连通海水吸收液喷淋装置、海水监测单元和第二集液池，海水补给单元连接到海水吸收液喷淋回路，海水吸收液喷淋回路上设置第二三通阀，第二三通阀位于海水监测单元、海水吸收液处理单元之间。

2.根据权利要求1所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：所述除雾器清洗装置包括分别位于除雾器上下的第一除雾器清洗装置和第二除雾器清洗装置，第一除雾器清洗装置和第二除雾器清洗装置通过除雾器清洗管路相连通。

3.根据权利要求1或2所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第一集液池中心通气孔的上方设置废气罩。

4.根据权利要求1或2所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第一三通阀连接洗涤淡水处理单元。

5.根据权利要求3所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第一三通阀连接洗涤淡水处理单元。

6.根据权利要求1或2所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第二三通阀连接洗涤海水处理单元。

7.根据权利要求3所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第二三通阀连接洗涤海水处理单元。

8.根据权利要求4所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第二三通阀连接洗涤海水处理单元。

9.根据权利要求5所述的海水与淡水联合的船舶废气双回路洗涤脱硫装置，其特征是：第二三通阀连接洗涤海水处理单元。