CN105457474A - 基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔 - Google Patents

基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶造成大气污染防治技术领域，具体为基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，能够提供更大的流体流道截面积、短流道、降低流速和床层阻力，增加汽液相接触时间，提高反应效率，轴径向流反应脱硫塔器兼顾了径向反应器的全部优点，其同时具备轴向反应器的特点，减小脱硫塔器的体积和流阻，降低运行成本和制造成本，提高脱硫效率，其包括塔体，所述塔体上开有对应的废气入口和废气出口，所述塔体内设置有填料，所述填料将所述塔体内分隔形成径向流动的废气气流通道或轴向和径向混合流动的废气气流通道，所述塔体内上部安装有吸收液喷淋装置，所述吸收液喷淋装置喷出的吸收液吸收废气中的硫氧化物，同时洗涤废气中的污染物。

Description

基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔
技术领域
本发明涉及船舶造成大气污染防治技术领域，具体为一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔。
背景技术
在经济全球化的趋势下，国际间贸易合作日益增强，船舶航运承担了全球贸易运量的90%，为减少船舶的营运成本，大部分船舶都使用价格相对低廉、硫含量较高的重质燃料油。经济与贸易发展的同时也不可避免的带来了由船舶废气排放产生的污染问题，船舶排放尾气已成为沿海地区尤其是港口大气的主要污染源。国际海事组织提供的资料表明，每年全球海上船舶排放的颗粒污染物总量相当于汽车的一半，氮氧化物则占了全球总量的30%，硫氧化物约占4%。
为了减少船舶废气中硫氧化物对大气环境的污染，进一步限制船舶排气污染，国际海事组织和欧美发达国家采取逐步降低方式降低船舶动力装置SOx、NOx等污染物的排放水平。并相继颁布了控制船舶硫氧化物排放的规定。
MARPOL73/78公约附则VI修正案规定不得使用硫含量超过下述标准的燃油：
1)2012年1月1日后，燃油硫含量＜3.5%m/m；
2)2020年1月1日后，硫含量＜0.5%m/m；
排放控制区（SECA、ECA）：
3)2010年7月1日后，硫含量＜1%m/m；
4)2015年1月1日后，硫含量＜0.1%m/m；
欧盟法令规定自2010年1月1日起在欧盟港口停泊超过2小时的船舶，不得使用燃油硫分含量超过0.1％m/m的燃油(不适用于停掉所有机器而使用岸电的船舶)。
美国的加利福尼亚州的空气资源委员会规定，自2012年1月1日开始，船舶在距加州海岸线24海里内水域航行不得使用燃油硫分含量超过0.1％m/m的燃油。
为适应国际排放法规的要求，航运企业开始逐步采用船舶脱硫后处理装置，结合船舶动力装置自身的技术特点，目前船舶采用废气后处理方式减少SOX的技术措施主要是采用湿法（钠碱法、镁基法、海水法）脱硫。这类方法是利用碱性溶液作为吸收液吸收废气中SOx。其中吸收的场所则是采用在喷淋塔或填料塔中进行。塔器是脱硫装置中最为重要的设备，塔器设计直接关系到脱硫效率、设备体积和装置的成本。
当前船舶脱硫装置的塔器基本都是采用轴向反应器形式，受船舶安装空间限制，设备体积不能太大，受液泛、反应时间等限制塔器直径和高度又不能太小，形成一对矛盾。为保证不发生液泛和硫氧化物脱除率的要求，只能采取较大体积的设备来满足相关要求。轴向反应器因其流通面积较小，具有较大的气速和流阻，如不能满足船舶发动机排气背压的限制要求，则需通过增压风机提压排放，造成运行成本升高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，径向脱硫塔能够提供更大的流体流道截面积、短流道、降低流速和床层阻力，增加汽液相接触时间，提高反应效率，轴径向流反应脱硫塔器兼顾了径向反应器的全部优点，其同时具备轴向反应器的特点，减小脱硫塔器的体积和流阻，降低运行成本和制造成本，提高脱硫效率。
其技术方案是这样的：一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其包括塔体，所述塔体上开有对应的废气入口和废气出口，所述塔体内设置有填料，所述填料将所述塔体内分隔形成径向流动的废气气流通道或轴向和径向混合流动的废气气流通道，所述塔体内上部安装有吸收液喷淋装置，所述吸收液喷淋装置喷出的吸收液吸收废气中的硫氧化物，同时洗涤废气中的污染物。
其进一步特征在于，所述吸收液喷淋装置布置于所述填料上端；
所述塔体底部设置有吸收液出口；
所述径向流动的废气气流通道包括Z型径向流结构和Π型径向流结构；
所述轴向和径向混合流动的废气气流通道包括轴向和Z型径向流混合结构、轴向和Π型径向流混合结构；
所述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙溶液和海水中的任意一种；
所述吸收液喷淋装置的吸收液喷淋方向与废气气流方向形成对流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流、对流和错流的混合形式。
采用本发明的方案后，对于相同的废气质量流量和脱硫塔的体积，径向反应器能够提供更大的流体流道截面积,降低流速和床层阻力，增加了汽液相接触时间，提高了反应效率，而轴径向流反应脱硫塔器兼顾了径向反应器的全部优点，同时具备轴向反应器的特点，减小了脱硫塔器的体积和流阻，降低了运行成本和制造成本，提高了脱硫效率。
附图说明
图1为本发明的船舶废气轴径向流脱硫塔实施例一示意图；
图2为本发明的船舶废气轴径向流脱硫塔实施例二示意图；
图3为本发明的中脱硫过程示意图。
具体实施方式
一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其包括塔体，塔体上开有对应的废气入口和废气出口，塔体内设置有填料，填料在塔体内形成径向流动的废气气流通道或轴向和径向混合流动的废气气流通道，塔体内填料的上端安装有吸收液喷淋装置，吸收液喷淋装置喷出的吸收液吸收废气中的硫氧化物，同时洗涤废气中的污染物，塔体底部设置有吸收液出口；其中径向流动的废气气流通道包括Z型径向流结构和Π型径向流结构；轴向和径向混合流动的废气气流通道包括轴向和Z型径向流混合结构、轴向和Π型径向流混合结构；吸收液喷淋装置喷淋的吸收液为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙溶液和海水中的任意一种；吸收液喷淋装置的吸收液喷淋方向与废气气流方向形成对流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流、对流和错流的混合形式。
下面具体的附图进行说明，其中吸收液喷淋装置均设置在填料上端，图1和图2中未画出，可参见图3中吸收液喷淋装置的位置，图1和图2中的填料采用了环形圆筒的结构，根据实际情况也可以采用多平板排列结构时，这边的两个实施例不构成对本发明保护内容范围的限制：
见图1所示，为本发明船舶废气轴径向流脱硫塔实施例一示意图，即塔体内为径向流动的废气气流通道的四种结构示意图，第一种为Z型径向向心流动1形式，废气入口位于塔顶，废气出口位于塔底，此时吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流和错流的混合形式；第二种为Z型径向离心流动形式，废气入口位于塔底，废气出口位于塔顶，此时吸收液喷淋方向与废气气流方向形成对流和错流的混合形式；第三种为Π型径向向心流动形式，废气入口位于塔体上端侧部，废气出口位于塔顶，此时吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流、对流和错流的混合形式；第四种为Π型径向离心流动形式，废气出口位于塔体上端侧部，废气入口位于塔顶，此时吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流、对流和错流的混合形式。
见图2所示，为本发明船舶废气轴径向流脱硫塔实施例二示意图，即塔体内为轴向和径向混合流动的废气气流通道的四种结构示意图，第一种为轴向和Z型径向向心流动形式，第二种为轴向和Z型径向离心流动形式，第三种为轴向和Π型径向向心流动形式，第四种为轴向和Π型径向离心流动形式，吸收液喷淋方向与废气气流方向与图1中种情况分别对应。
见图3所示，图3所示的废气入口和废气出口位置只是本发明的其中一种情况，为了表达方便因此采用上述结构，轴径向流脱硫塔1的塔底连通吸收液循环柜，吸收液循环柜通过进液管和出液管连通污染物分离装置，吸收液循环柜还通过回液管连通轴径向流脱硫塔的吸收液喷淋装置，喷淋口如图所示；污染物分离装置还连通污染物收集柜。脱硫过程包括以下步骤：
（1）船舶废气进入轴径向流脱硫塔，流经径向流动的废气气流通道或轴向和径向混合流动的废气气流通道，并由塔体内的吸收液喷淋装置喷淋吸收液吸收船舶废气中的硫氧化物，同时洗涤船舶废气中的污染物，污染物包括PM等，净化后的废气经出气口排放；
（2）喷淋后的吸收液从塔底回流至吸收液循环柜，吸收液循环柜将该吸收液送入污染物分离装置分离吸收液中的污染物，净化后的吸收液送回吸收液循环柜，吸收液循环柜将净化后的吸收液再次送回至吸收液喷淋装置重复使用，如果吸收液是海水的话，则曝气后直接排放。

Claims (7)

1.一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，其包括塔体，所述塔体上开有对应的废气入口和废气出口，所述塔体内设置有填料，所述填料将所述塔体内分隔形成径向流动的废气气流通道或轴向和径向混合流动的废气气流通道，所述塔体内上部安装有吸收液喷淋装置，所述吸收液喷淋装置喷出的吸收液吸收废气中的硫氧化物，同时洗涤废气中的污染物。
2.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述吸收液喷淋装置布置于所述填料上端。
3.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述塔体底部设置有吸收液出口。
4.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述径向流动的废气气流通道包括Z型径向流结构和Π型径向流结构。
5.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述轴向和径向混合流动的废气气流通道包括轴向和Z型径向流混合结构、轴向和Π型径向流混合结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙溶液和海水中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于废气径向或轴径向流动的船舶废气轴径向流脱硫塔，其特征在于，所述吸收液喷淋装置的吸收液喷淋方向与废气气流方向形成对流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流和错流的混合形式；或吸收液喷淋方向与废气气流方向形成顺流、对流和错流的混合形式。
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