CN107335330A - 一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统 - Google Patents

一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,具体包括布置多级叶片的螺旋进气烟道、上下侧扰流装置及旋转雾化喷嘴;所述系统包括三种运行模式:仅主机供气,主机废气从上侧烟道,经上侧扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴上方进入洗涤塔,对喷入的NaOH溶液有向下的裹挟作用;仅辅机供气,辅机废气从下侧烟道,经下侧扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴正下方进入洗涤塔,与喷入的NaOH溶液形成对冲;主、辅机同时供气,主、辅机废气分别从各自烟道,经扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴上、下方位置进入洗涤塔,与喷入的NaOH溶液形成多重扰动。相对于传统的脱硫工艺及系统,该工艺及系统涉及的设备结构布置紧凑,更适用于船用柴油机。

Description

一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及船舶柴油机废气后处理方法领域,具体涉及一种适用于不同含硫量燃 油的气液双向扰动的船用废气脱硫工艺及系统。
背景技术
[0002] 随着国际航运业的迅猛发展,船舶排放的废气己成为沿海地区尤其是港口城市的 主要大气污染源。硫氧化物作为船舶主要废气成分之一,如果直接排放不仅危害人体健康, 而且会以酸雨的形式腐蚀设备、建筑物等。因此研宄有效控制船舶废气硫氧化物排放的技 术已然迫在眉睫。
[0003] 由于燃油含硫量越低,其价格越高。为了控制运输成本,大部分船舶都采用高硫 油,并通过后处理的方式,脱去废气中的硫成分,以满足排放要求。其中,喷淋式脱硫法广泛 用于船舶脱硫工艺。
[0004] 常见船用喷淋式脱硫塔,大部分为填料塔形式,容易产生结垢、堵塞等问题,并且 大多数都是单通道进气,致使吸收剂与废气间扰动、混合形式较为单一,限制了脱硫效率。
[0005] 中国专利申请号为201620306262.5、名称“用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的 脱硫塔”的专利文件中,提出了设置侧壁扰流装置,通过旁通烟道将主进气烟道中的废气引 入侧壁烟道入口,并在侧壁扰流装置的作用下,改善喷淋过程粘壁问题。
[0006] 中国专利申请号为201520542955. X、名称“一种喷淋式洗涤塔”的专利文件中,提 出了在进气管道和喷淋装置间添加均流装置的方法,利用均流装置孔径及间距等参数,确 定最优均流效果方案,以保证长时间高效脱硫。此方法中均流装置孔径可能会发生堵塞等 问题。
[0007] 鉴于船舶对脱硫效率和脱硫系统紧凑布置的需求,本专利提供了一种气液双向扰 动的船舶废气脱硫工艺及系统,该系统涉及的设备布置紧凑,脱硫效率高。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种适用于不同含硫量燃油的气液双向扰动的船用废气 脱硫工艺及系统。根据船舶柴油机燃油硫含量,控制废气进入洗涤塔内的温度,使其略微低 于酸露点温度,以减少脱硫过程的耗水量。根据柴油机工作状态,分三种不同模式,并且通 过气液双向扰动的方式,增强气液混合效果,有效控制废气温度,提高废气脱硫效率。该工 艺及系统涉及的设备,布置紧凑,节省了脱硫系统占地空间,更适应船舶脱硫系统,具有更 好地应用前景。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱 硫工艺及系统,其特征在于:所述的系统主要包括主机废气入口、辅机废气入口、废液出口、 废气出口和碱液入口;主机废气入口与上侧烟道入口相连、辅机废气入口与下侧烟道入口 相连、废液出口与洗涤塔下侧出口相连、废气出口与洗涤塔左侧出口相连、碱液入口与电机 相连,电机与喷嘴相连;上侧烟道与多级叶片相连、多级叶片与上侧扰流装置相连、下侧烟 道与下侧扰流装置相连;利用酸露点条件,根据柴油机工作状态,该系统设有三种工作状 〇
[0010]其特征在于:所述的上侧废气经上侧扰流装置扰动后,于喷嘴上方进入洗涤塔内; 下侧烟气经下侧扰流装置扰动后,于喷嘴下方进入洗涤塔内;喷嘴喷入的NaOH溶液与上、下 两侧烟气在多重扰动的作用下,充分混合,并进行脱硫过程。
[0011]其特征在于:所述的上侧烟道为布置有多级叶片的螺旋进气烟道,烟道入口宽、出 口窄,且四周环绕布置叶片;上侧扰流装置的扰流板由一组45°斜板构成,布置在多级叶片 下方并与之相连。
[0012]其特征在于:所述的喷嘴为旋转雾化喷嘴,布置在上侧扰流装置与下侧扰流装置 正中间,通过旋转的方式扰动液相;下侧扰流装置中的扰流板数量多于上侧扰流装置,并且 扰流装置的扰流板也是45°倾斜,方向与上侧刚好构成顺、逆时针布置。
[0013] 其特征在于:所述的洗涤塔内,经扰动后的废气与NaOH溶液进一步发生反应,此过 程涉及的化学反应为:
[0014] NaOH+S〇2—NaHS〇3
[0015] 2NaOH+S02^Na2S〇3+H2〇
[0016] NaOH+S〇3^NaHS04
[0017] 2NaOH+S〇3^Na2S〇4+H2〇 ;
[0018]脱硫后的产物及未反应的NaOH溶液从洗涤塔下方出口经废液出口排出;脱硫后的 废气从洗涤塔左侧出口经废气出口排出;控制进入洗涤塔内废气的温度,使其略低于酸露 点温度。
[0019] 其特征在于,所述的三种工作状态具体包括:
[0020] (1)仅主机供气:主机废气从上侧烟道,经上侧扰流装置扰动后,于喷嘴上方进入
[0021] 洗涤塔;
[0022] ⑵仅辅机供气:辅机废气从下侧烟道,经下侧扰流装置扰动后,于喷嘴正下方进 [0023] 入洗涤塔;
[0024] ⑶主、辅机同时供气:主、辅机废气分别从各自烟道,经扰流装置扰动后,于喷 [0025] 嘴上、下方位置进入洗涤塔。
[0026]本发明的有益效果为:采用布置多级叶片的螺旋进气管道,实现了上侧废气在进 入洗涤塔内流速均一性,从而对喷入NaOH溶液的扰动更均匀,气液混合效果更好,提高了脱 硫效率;采用旋转雾化喷嘴,通过旋转的方式,增强对液相的扰动;并且,旋转雾化喷嘴位于 上下两侧扰流装置正中间,更有利于气液混合,脱硫效率更高;利用酸露点条件,根据燃油 含硫量,控制废气进入洗涤塔内的温度,提高了脱硫效率,并减少了脱硫过程的耗水量;根 据船舶柴油机工作状态,采用不同的模式,提高了系统对船舶不同运行状态的适应性。
附图说明
[0027]图1为一种适用于不同含硫量燃油的气液双向扰动的船用废气脱硫工艺及系统原 理示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图进一步说明本发明的结构布置及工作过程。
[0029]本发明是一种适用于不同含硫量燃油的气液双向扰动的船用废气脱硫工艺及系 统。其特征是:主机废气入口与上侧烟道入口相连、辅机废气入口与下侧烟道入口相连、废 液出口与洗涤塔下侧出口相连、废气出口与洗涤塔左侧出口相连、碱液入口与电机相连;上 侧烟道与多级叶片相连、多级叶片与上侧扰流装置相连、喷嘴与电机相连、下侧烟道与下侧 扰流装置相连。
[0030]所述系统的气、液双向扰动特征在于:上侧废气经扰流装置扰动后,于旋转雾化喷 嘴上方进入洗涤塔内;下侧废气经扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴下方进入洗涤塔内;旋 转雾化喷嘴喷入的NaOH溶液与上、下两侧废气在多重扰动的作用下,充分混合,并进行脱硫 过程。
[0031]为了提高脱硫效率,并减少脱硫过程的耗水量,需要严格控制进入洗涤塔内废气 的温度,使其略低于酸露点温度。酸露点温度与燃油含硫量相关,含硫量越高,酸露点温度 也越高。船舶柴油机燃油含硫量一般在0.1%〜4%之间,相应的废气温度需要控制在115。〇 〜137°C以下。
[0032]本发明提供的一种适用于不同含硫量燃油的气液双向扰动的船用废气脱硫工艺 及系统,包含以下三种模式:
[0033] 1)仅主机供气,主机废气从上侧烟道,经上侧扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴上 方进入洗涤塔,对NaOH溶液有向下的裹挟作用,增强了气液间的混合效果;
[0034] 2)仅辅机供气,辅机废气从下侧烟道,经下侧扰流装置扰动后,于旋转雾化喷嘴正 下方进入洗涤塔,与NaOH溶液以对冲的形式强化了气液间的混合效果;
[0035] 3)主、辅机同时供气,主、辅机废气分别从各自烟道,经扰流装置扰动后,于旋转雾 化喷嘴上、下方位置进入洗涤塔,与NaOH溶液形成多重扰动,强化了废气与NaOH溶液间的混 合效果。
[0036]洗涤塔内,经扰动后的废气与NaOH溶液进一步发生反应;脱硫后的产物及未反应 的NaOH溶液从洗涤塔下方出口经废液出口排出;脱硫后的废气从洗涤塔左侧出口经废气出 口排出。
[0037]图1为本发明提供了一种气液双向扰动的船舶废气脱硫方法的工作过程及原理示 意图。所述系统:主机废气入口 A与上侧烟道入口 1相连、辅机废气入口 B与下侧烟道入口 8相 连、废液出口 C与洗涤塔下侧出口 11相连、废气出口 D与洗涤塔左侧出口 12相连、碱液入口 E 与电机6相连;上侧烟道2与多级叶片4相连、多级叶片4与上侧扰流装置7相连、电机5与旋转 雾化喷嘴6相连、下侧烟道9与下侧扰流装置10相连。所述系统的气、液双向扰动特征在于: 上侧废气经扰流装置7扰动后,于旋转雾化喷嘴6上方进入洗涤塔13内;下侧废气经扰流装 置10扰动后,于旋转雾化喷嘴6下方进入洗涤塔13内;旋转雾化喷嘴6喷入的NaOH溶液与上、 下两侧废气在多重扰动的作用下,充分混合,并进行脱硫过程。
[0038] 为了提高脱硫效率,并减少脱硫过程的耗水量,需要严格控制进入洗涤塔内废气 温度,使其略低于酸露点温度。酸露点温度与燃油含硫量相关,含硫量越高,酸露点温度也 越高。船舶燃油含硫量一般在〇.1 %〜4%之间,相应的废气温度需要控制在115°C〜137°C 以下。
[0039] 本发明提供的一种适用于不同硫含量燃油的气液双向扰动的船用废气脱硫工艺 及系统,包含以下三种模式:
[0040] 1)仅主机供气,主机废气从上侧烟道入口 1,经上侧扰流装置7扰动后,于旋转雾化 喷嘴6上方进入洗涤塔13,对NaOH溶液有向下的裹挟作用,增强了气液间的混合效果;
[°041] 2)仅辅机供气,辅机废气从下侧烟道入口S,经下侧扰流装置10扰动后,于旋转雾 化喷嘴6正下方进入洗涤塔,与NaOH溶液以对冲的形式强化了气液间的混合效果;
[0042] 3)主、辅机同时供气,主、辅机废气分别从各自烟道,经扰流装置扰动后,于旋转雾 化喷嘴6上、下方位置进入洗涤塔,与NaOH溶液形成多重扰动,强化了废气与NaOH溶液间的 混合效果。
[0043] 洗涤塔13内,经扰动后的废气与NaOH溶液进一步发生反应。这一过程中涉及的反 应为:
[0044] NaOH+S〇2^NaHS03 ⑴
[0045] 2NaOH+S〇2—Na2S〇3+H2〇 ⑵
[0046] NaOH+SOs^NaHS〇4 (3)
[0047] 2Na0H+S03^Na2S04+H20 ⑷
[0048] 洗涤塔13内,经扰动后的废气与NaOH溶液进一步发生反应;脱硫后的产物及未反 应的NaOH溶液从洗涤塔下方出口 11经废液出口排出;脱硫后的废气从洗涤塔左侧出口 12经 废气出口排出。

Claims (6)

1. 一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征在于:所述的系统主要 包括主机废气入口、辅机废气入口、废液出口、废气出口和碱液入口;主机废气入口与上侧 烟道入口相连、辅机废气入口与下侧烟道入口相连、废液出口与洗涤塔下侧出口相连、废气 出口与洗涤塔左侧出口相连、碱液入口与电机相连,电机与喷嘴相连;上侧烟道与多级叶片 相连、多级叶片与上侧扰流装置相连、下侧烟道与下侧扰流装置相连;利用酸露点条件,根 据柴油机工作状态,该系统设有三种工作状态。 根据权利要求1所述一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征在 于:所述的上侧废气经上侧扰流装置扰动后,于喷嘴上方进入洗涤塔内;下侧烟气经下侧扰 流装置扰动后,于喷嘴下方进入洗涤塔内;喷嘴喷入的NaOH溶液与上、下两侧烟气在多重扰 动的作用下,充分混合,并进行脱硫过程。
3. 根据权利要求1所述的一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征 在于:所述的上侧烟道为布置有多级叶片的螺旋进气烟道,烟道入口宽、出口窄,且四周环 绕布置叶片;上侧扰流装置的扰流板由一组45°斜板构成,布置在多级叶片下方并与之相 连。
4. 根据权利要求1所述的一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征 在于:所述的喷嘴为旋转雾化喷嘴,布置在上侧扰流装置与下侧扰流装置正中间,通过旋转 的方式扰动液相;下侧扰流装置中的扰流板数量多于上侧扰流装置,并且扰流装置的扰流 板也是45°倾斜,方向与上侧构成顺、逆时针布置。
5. 根据权利要求1所述的一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征 在于:所述的洗涤塔内,经扰动后的废气与Na〇H溶液进一步发生反应,此过程涉及的化学反 应为: NaOH+S〇2^NaHS03; 2NaOH+S〇2^Na2S〇3+H2〇; NaOH+S03^NaHS〇4; 2NaOH+S〇3-^Na2S〇4+H2〇; 脱硫后的产物及未反应的NaOH溶液从洗涤塔下方出口经废液出口排出;脱硫后的废气 从洗涤塔左侧出口经废气出口排出;控制进入洗涤塔内废气的温度,使其略低于酸露点温 度。
6. 根据权利要求1所述的一种气液双向扰动的船用废气洗涤脱硫工艺及系统,其特征 在于,所述的三种工作状态具体包括: (1) 仅主机供气:主机废气从上侧烟道,经上侧扰流装置扰动后,于喷嘴上方进入洗涤 塔; (2) 仅辅机供气:辅机废气从下侧烟道,经下侧扰流装置扰动后,于喷嘴正下方进入洗 漆塔; n⑶主、辅机同时供气:主、辅机废气分别从各自烟道,经扰流装置扰动后,于喷嘴上、下 方位置进入洗涤塔。
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