CN106925093B - 复合型船舶压载水及船舶废气处理系统 - Google Patents

复合型船舶压载水及船舶废气处理系统 Download PDF

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Abstract

一种复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其中的电解法压载水处理装置包括用于产生第一浓度的次氯酸钠溶液的电解单元；蒸发混合器内的雾化喷嘴通过第一管路与电解单元连接，第一管路中设有用于存储第二浓度的次氯酸钠溶液的第一储罐，第二浓度大于第一浓度，第一储罐与电解单元之间设有第一阀门，第一储罐与电解单元之间设有电解循环管路；吸收塔设有至少一喷淋层，至少一喷淋层分别设有通过第二管路与电解单元连接的喷淋喷嘴，第二管路中的海水接入口与电解单元之间设有第二阀门。本发明利用电解法压载水处理装置的电解单元产生不同浓度的次氯酸钠，将其通过不同方式与尾气混合反应以去除尾气中的NOX和SOX，成本低、占用空间小。

Description

复合型船舶压载水及船舶废气处理系统
技术领域
本发明涉及船舶废气处理领域，特别是关于一种复合型船舶压载水及船舶废气处理系统。
背景技术
现有的船舶尾气处理系统，对船舶尾气中NOX的去除多采用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)的方式，该方式需要安装放置有催化剂的反应器，体积较大，占用船舶有效空间，另外还需注入定量的尿素溶液或氨水，存在投资和运营成本高、氨过量泄露到大气中造成污染、反应温度窗口较窄、催化剂中毒等问题。对船舶尾气中的SOX去除多采用钠基或镁基洗涤系统，将氢氧化钠或氢氧化镁作为洗涤剂，去除船舶尾气中的SOX，此方法需要随船存储大量的化学物质，既占用船舶有效空间，同时也降低了船舶安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，成本低、占用空间小，并可提高船舶安全性。
本发明提供一种复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，包括：
电解法压载水处理装置，所述电解法压载水处理装置包括用于电解海水以产生第一浓度的次氯酸钠溶液的电解单元；
蒸发混合器，所述蒸发混合器的进口与船舶尾气的排气口连接，所述蒸发混合器内依次设有雾化喷嘴与气体混合器，所述雾化喷嘴通过第一管路与所述电解单元的出口连接，所述第一管路中设有用于存储第二浓度的次氯酸钠溶液的第一储罐，所述第一储罐的进口与所述电解单元的出口之间设有第一阀门，所述第一储罐与所述电解单元的进口之间设有电解循环管路，所述第二浓度大于所述第一浓度；
吸收塔，所述吸收塔的进气口位于底部且与所述蒸发混合器的出口连接，所述吸收塔设有至少一喷淋层，所述至少一喷淋层分别设有至少一喷淋喷嘴，所述至少一喷淋喷嘴通过第二管路与所述电解单元的出口连接，所述第二管路中设有海水接入口，所述海水接入口与所述电解单元的出口之间设有第二阀门。
进一步地，所述电解法压载水处理装置还包括过滤器、海水泵及压载水管路，所述过滤器与所述海水泵依次连接在所述电解单元的进口，所述过滤器与所述电解单元之间设有第三阀门，所述电解单元的出口与所述压载水管路之间设有第四阀门。
进一步地，所述电解循环管路中设有循环泵与第五阀门，所述第五阀门位于所述循环泵与所述电解单元的进口之间。
进一步地，所述第二管路中设有用于存储所述第一浓度的次氯酸钠溶液的第二储罐，所述第二储罐位于所述海水接入口与所述第二阀门之间，所述第二储罐与所述海水接入口之间设有加药泵。
进一步地，还包括洗涤废水储罐、洗涤废水处理装置及污泥罐，所述洗涤废水储罐位于所述吸收塔的底部，所述洗涤废水处理装置的入口与所述洗涤废水储罐连接，所述洗涤废水处理装置的污泥出口与所述污泥罐连接。
进一步地，所述吸收塔还包括填料层，所述填料层位于所述喷淋层的上方。
进一步地，所述喷淋层为三层，所述填料层的下方设有两层所述喷淋层。
进一步地，所述吸收塔还包括除雾器，所述除雾器设置在所述吸收塔的顶部出口处。
进一步地，所述海水接入口通过管道依次与洗涤水过滤器及洗涤水泵连接。
进一步地，所述第一浓度为800mg/L，所述第二浓度为7000mg/L。
本发明实施例的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，利用电解法压载水处理装置的电解单元产生不同浓度的次氯酸钠溶液，并将不同浓度的次氯酸钠溶液通过不同的方式与船舶尾气混合反应，其中，用第二浓度的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠)来将船舶废气中中的NO氧化成NO2，用第一浓度的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠)作为船舶废气中NO2和SOX的吸收剂，从而达到减少船舶尾气中的NOX和SOX的目的，可降低产品生产成本、减小产品体积和重量、减少系统对船舶有效空间的占用、提高船舶安全性。
附图说明
图1为本发明一个实施例中复合型船舶压载水及船舶废气处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为本发明一个实施例中复合型船舶压载水及船舶废气处理系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统包括电解法压载水处理装置31、蒸发混合器19与吸收塔11。
电解法压载水处理装置31包括电解单元5、过滤器3、海水泵2及压载水管路7。具体地，电解单元5用于电解海水以产生第一浓度的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠溶液)，过滤器3与海水泵2依次连接在电解单元5的进口，过滤器3与电解单元5之间设有第三阀门4，电解单元5的出口与压载水管路7之间设有第四阀门6。在进行压载水处理时，天然海水由海水进口1经过海水泵2进入过滤器3进行过滤，过滤后的海水经第三阀门4进入电解单元5，电解产生的次氯酸钠溶液经第四阀门6注入到压载水管路7中，完成压载水处理系统的原有功能。
蒸发混合器19包括雾化喷嘴20与气体混合器21。具体地，蒸发混合器19的进口与船舶尾气的排气口24连接，雾化喷嘴20与气体混合器21在蒸发混合器19内沿气体的流动方向依次设置，雾化喷嘴20通过第一管路32与电解单元5的出口连接，第一管路32中设有用于存储第二浓度的次氯酸钠溶液的第一储罐17，第一储罐17与雾化喷嘴20之间设有雾化泵18，第一储罐17的进口与电解单元5的出口之间设有第一阀门16，第一储罐17与电解单元5的进口之间设有电解循环管路，电解循环管路中设有循环泵22与第五阀门23，第五阀门23位于循环泵22与电解单元5的进口之间。由于第一储罐17与电解单元5的进口之间设有电解循环管路，可将电解单元5产生的次氯酸钠溶液进行循环电解以得到所需的超高浓度的次氯酸钠溶液，也即使第二浓度大于第一浓度以满足对烟气中的NO进行预氧化的要求。优选的，本实施例中第一浓度为800mg/L，第二浓度为7000mg/L。
电解单元5电解产生的第一浓度的次氯酸钠溶液经第一阀门16进入第一储罐17，当第一储罐17中的溶液量达到一定值时，保持第一阀门16打开的同时打开第五阀门23及循环泵22，将电解单元5的电解过程变化为第一储罐17中的次氯酸钠溶液经电解循环管路进入电解单元5进行电解，然后再由电解单元5经第一阀门16进入第一储罐17，反复电解直至第一储罐17中的次氯酸钠溶液的浓度达到第二浓度。在进行船舶尾气处理时，高温船舶尾气由船舶尾气的排气口24进入蒸发混合器19，此时第一储罐17中的溶液经由雾化泵18进入雾化喷嘴20，将第二浓度的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠溶液)雾化后喷入蒸发混合器19，雾化后的次氯酸钠溶液在高温船舶尾气中释放出氯气，经过气体混合器21后，氯气与高温船舶尾气充分混合，将船舶尾气中的NO迅速氧化成NO2。
吸收塔11包括填料层14、至少一喷淋层13与除雾器15。具体地，吸收塔11的进气口位于底部且与蒸发混合器19的出口连接，除雾器15设置在吸收塔11的顶部出口处，填料层14位于喷淋层13的上方，优选的，本实施例中喷淋层13为三层，填料层14的下方设有两层喷淋层13，每层喷淋层13分别设有至少一喷淋喷嘴12，该至少一喷淋喷嘴12通过第二管路33与电解单元5的出口连接，第二管路33中设有海水接入口、第二储罐9及加药泵10，海水接入口通过管道依次与洗涤水过滤器28及洗涤水泵27连接，海水接入口与电解单元5的出口之间设有第二阀门8，第二储罐9位于海水接入口与第二阀门8之间，第二储罐9用于存储第一浓度的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠溶液)。
在蒸发混合器19中与氯气反应后的船舶尾气进入吸收塔11后首先进入喷淋层13，喷淋喷嘴12将经由海水进口1、洗涤水泵27、洗涤水过滤器28并混合有加药泵10注入的第二储罐9中的次氯酸钠溶液的海水喷淋至吸收塔11中与船舶尾气混合，从而吸收船舶尾气中NO2和SOX，并去除船舶尾气中的大部分固态和油态杂质，处理后的尾气进入填料层14，喷淋喷嘴12喷淋下的海水继续混合吸收船舶尾气中残余的NO2和SOX，然后经过除雾器15除去烟气中携带的大量雾气，最终排入大气。
进一步地，本发明实施例的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统还包括洗涤废水储罐25、洗涤废水处理装置26及污泥罐29，洗涤废水储罐25位于吸收塔11的底部，洗涤废水处理装置26的入口与洗涤废水储罐25连接，洗涤废水处理装置26的污泥出口与污泥罐29连接。吸收塔11洗涤尾气产生的洗涤水进入洗涤废水储罐25，经由洗涤废水处理装置26进行处理后，将符合排放要求的排放水通过排放口30排入大海，污泥残渣排入污泥罐29中。
接下来对本发明实施例的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统的工作过程进行说明。
请参考图1，在进行压载水处理时，天然海水经过海水泵2进入过滤器3进行过滤，过滤后的海水经第三阀门4进入电解单元5，电解产生的第一浓度的次氯酸钠溶液经第四阀门6注入到压载水管路7中，完成压载水处理系统的原有功能。
在完成压载水处理系统的原有功能的同时，可打开第一阀门16与第二阀门8以分别向第一储罐17与第二储罐9中注入第一浓度的次氯酸钠溶液。在第二储罐9中的溶液量达到一定值时关闭第二阀门8，在完成压载水处理后关闭第四阀门6，在第一储罐17中的溶液量达到一定值时，保持第一阀门16打开并同时打开第五阀门23及循环泵22，将电解单元5的电解过程变化为第一储罐17中的次氯酸钠溶液经电解循环管路进入电解单元5进行电解，电解产生的次氯酸钠溶液再由电解单元5经第一阀门16进入第一储罐17，反复电解直至第一储罐17中的次氯酸钠溶液的浓度达到第二浓度。需要说明的是，第二管路33中也可不设置第二储罐9，而在进行废气处理时在线生成所需的次氯酸钠溶液即可，而压载水管路7则可设置次氯酸钠溶液储罐以满足压载水处理的需求，设置第一储罐17、第二储罐9、第一阀门16与第二阀门8可使压载水处理与尾气处理之间互不影响。
接着，当需要进行船舶尾气处理时，高温船舶尾气由船舶尾气的排气口24进入蒸发混合器19，此时第一储罐17中的溶液经由雾化泵18进入雾化喷嘴20，将第二浓度的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠溶液)雾化后喷入蒸发混合器19，雾化后的次氯酸钠溶液在高温船舶尾气中释放出氯气，经过气体混合器21后，氯气与高温船舶尾气充分混合，将船舶尾气中的NO迅速氧化成NO2。
在蒸发混合器19中与氯气反应后的船舶尾气进入吸收塔11后首先进入喷淋层13，喷淋喷嘴12将经由洗涤水泵27、洗涤水过滤器28并混合有加药泵10注入的第二储罐9中的次氯酸钠溶液的海水喷淋至吸收塔11中与船舶尾气混合，从而吸收船舶尾气中NO2和SOX，并去除船舶尾气中的大部分固态和油态杂质，处理后的尾气进入填料层14，喷淋喷嘴12喷淋下的海水继续混合吸收船舶尾气中残余的NO2和SOX，然后经过除雾器15除去烟气中携带的大量雾气，最终排入大气。
吸收塔11洗涤尾气产生的洗涤水进入洗涤废水储罐25，经由洗涤废水处理装置26进行处理后，将符合排放要求的排放水排入大海，污泥残渣排入污泥罐29中。
综上，本发明实施例的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统至少具有以下有益效果：
(1)利用船舶上已安装的电解法压载水处理装置的电解单元产生不同浓度的次氯酸钠溶液，并将不同浓度的次氯酸钠溶液通过不同的方式与船舶尾气混合反应，其中，用第二浓度的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠)来将NO氧化成NO2，用第一浓度的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠)吸收船舶废气中NO2和SOx，从而达到减少船舶尾气中的NOX和SOX的目的，可降低产品生产成本、减小产品体积和重量、减少系统对船舶有效空间的占用、提高船舶安全性；
(2)吸收塔由喷淋层和填料层复合组成，相对纯喷淋塔增加了吸收比率，相对于纯填料塔减小了其对船舶尾气的阻力，并大大降低了填料被船舶尾气中的油污杂质堵塞的风险，提高了吸收效率；
(3)第一管路中设有第一储罐与第一阀门，第二管路中设有第二储罐与第二阀门，可使压载水处理与尾气处理之间互不影响，兼容性好。
最后，本发明以具体的实施例来说明其所达到的效果：
实施例一：
船舶尾气中NOX浓度为700mg/L，SOX浓度为750mg/L，吸收塔采用第一浓度为800mg/L的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠溶液)，蒸发混合器采用第二浓度为7000mg/L的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠溶液)，脱硝效率为85％，脱硫效率为93％。
实施例二：
船舶尾气中NOX浓度为930mg/L，SOX浓度为740mg/L，吸收塔采用第一浓度为800mg/L的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠溶液)，蒸发混合器采用第二浓度为7000mg/L的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠溶液)，脱硝效率为81％，脱硫效率为94％。
实施例三：
船舶尾气中NOX浓度为860mg/L，SOX浓度为770mg/L，吸收塔采用第一浓度为800mg/L的次氯酸钠溶液(高浓度次氯酸钠溶液)，蒸发混合器采用第二浓度为7000mg/L的次氯酸钠溶液(超高浓度次氯酸钠溶液)，脱硝效率为83％，脱硫效率为92％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，包括：
电解法压载水处理装置，所述电解法压载水处理装置包括压载水管路、用于电解海水以产生第一浓度的次氯酸钠溶液的电解单元，所述电解单元的出口与所述压载水管路之间设有第四阀门；
蒸发混合器，所述蒸发混合器的进口与船舶尾气的排气口连接，所述蒸发混合器内依次设有雾化喷嘴与气体混合器，所述雾化喷嘴通过第一管路与所述电解单元的出口连接，所述第一管路中设有用于存储第二浓度的次氯酸钠溶液的第一储罐，所述第一储罐的进口与所述电解单元的出口之间设有第一阀门，所述第一储罐与所述电解单元的进口之间设有电解循环管路，所述电解循环管路中设有循环泵与第五阀门，所述第五阀门位于所述循环泵与所述电解单元的进口之间，所述第二浓度大于所述第一浓度；
吸收塔，所述吸收塔的进气口位于底部且与所述蒸发混合器的出口连接，所述吸收塔设有至少一喷淋层，所述至少一喷淋层分别设有至少一喷淋喷嘴，所述至少一喷淋喷嘴通过第二管路与所述电解单元的出口连接，所述第二管路中设有海水接入口，所述海水接入口与所述电解单元的出口之间设有第二阀门，所述第二管路中设有用于存储所述第一浓度的次氯酸钠溶液的第二储罐，所述第二储罐位于所述海水接入口与所述第二阀门之间，所述第二储罐与所述海水接入口之间设有加药泵；
在打开所述第四阀门的状态下，打开所述第一阀门与所述第二阀门以分别向所述第一储罐与所述第二储罐中注入所述第一浓度的次氯酸钠溶液，在所述第二储罐中的溶液量达到一定值时关闭所述第二阀门，在完成压载水处理后关闭所述第四阀门，在所述第一储罐中的溶液量达到一定值时，保持所述第一阀门打开并同时打开所述第五阀门及所述循环泵，将所述电解单元的电解过程变化为所述第一储罐中的次氯酸钠溶液经所述电解循环管路进入所述电解单元进行电解，电解产生的次氯酸钠溶液再由所述电解单元经所述第一阀门进入所述第一储罐，反复电解直至所述第一储罐中的次氯酸钠溶液的浓度达到所述第二浓度。
2.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述电解法压载水处理装置还包括过滤器、海水泵，所述过滤器与所述海水泵依次连接在所述电解单元的进口，所述过滤器与所述电解单元之间设有第三阀门。
3.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，还包括洗涤废水储罐、洗涤废水处理装置及污泥罐，所述洗涤废水储罐位于所述吸收塔的底部，所述洗涤废水处理装置的入口与所述洗涤废水储罐连接，所述洗涤废水处理装置的污泥出口与所述污泥罐连接。
4.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述吸收塔还包括填料层，所述填料层位于所述喷淋层的上方。
5.如权利要求4所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述喷淋层为三层，所述填料层的下方设有两层所述喷淋层。
6.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述吸收塔还包括除雾器，所述除雾器设置在所述吸收塔的顶部出口处。
7.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述海水接入口通过管道依次与洗涤水过滤器及洗涤水泵连接。
8.如权利要求1所述的复合型船舶压载水及船舶废气处理系统，其特征在于，所述第一浓度为800mg/L，所述第二浓度为7000mg/L。
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