CN108187480A - 船舶废气脱硫系统 - Google Patents

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Abstract

一种船舶废气脱硫系统，包括过滤氧化器与洗涤塔，过滤氧化器包括设有氧化剂的废气过滤结构，过滤氧化器的进气口通过第一管路与柴油机的排气口连接，洗涤塔设有洗涤液喷嘴、脱硫废气出口与洗涤废水出口，洗涤塔的进气口与过滤氧化器的排气口连接，洗涤液喷嘴与洗涤液供应系统连接。本发明的船舶废气脱硫系统在洗涤塔之前设有过滤氧化器，利用过滤氧化器去除废气中的部分颗粒并将SO2氧化为SO3，可提高洗涤塔的脱硫效率并简化废水处理流程。

Description

船舶废气脱硫系统
技术领域
本发明涉及大气污染防治技术领域，特别是关于一种船舶废气脱硫系统。
背景技术
IMO颁布的MARPOL公约附则VI中，对船舶废气中SOx的排放进行了规定，船舶废气SOx的减排可以采用低硫油等替代燃料达到，但更多的是采用海水洗涤等废气后处理方法来实现。目前的海水洗涤脱硫方法根据脱硫剂的不同可分为钠基法、镁基法等，按控制逻辑可分为开环、闭环混合法等，虽然采用海水洗涤法处理废气可以达到IMO的要求，但仍存在着很多问题。
由于废气中的SOx主要以SO2的型式存在，SO3含量较少，而SO2在水中的溶解率较低，因此，为达到较高的脱硫效率，需增加洗涤塔的液气比，对于现有的海水脱硫技术，闭环系统洗涤塔的液气比在5以上，开环在10以上，水耗大，能耗高。
此外，海水洗涤会将较多的废气颗粒物溶解到洗涤水中而产生洗涤废水，根据IMO的要求，洗涤废水中的PH、浊度、PAH(多环芳烃)等的排放需要满足MEPC259(68)的相关要求。为处理洗涤废水，目前一般采用气浮、絮凝、过滤、离心分离等工艺联合处理才能达到排放标准，造成洗涤水处理系统复杂，体积大，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶废气脱硫系统，可提高脱硫效率、简化洗涤水处理流程，降低成本。
本发明提供一种船舶废气脱硫系统，包括：
过滤氧化器，所述过滤氧化器包括设有氧化剂的废气过滤结构，所述过滤氧化器的进气口通过第一管路与柴油机的排气口连接；
洗涤塔，所述洗涤塔设有洗涤液喷嘴、脱硫废气出口与洗涤废水出口，所述洗涤塔的进气口与所述过滤氧化器的排气口连接，所述洗涤液喷嘴与洗涤液供应系统连接。
在一实施方式中，所述废气过滤结构为由金属纤维基体构成的网格状过滤结构，所述氧化剂为形成在所述金属纤维基体表面的氧化涂层。
在一实施方式中，所述氧化涂层为Ru/ZrO2/TiO2涂层，所述废气过滤结构的孔隙率大于85％，活性比表面积大于600。
在一实施方式中，还包括臭氧发生器，所述过滤氧化器的进气口通过第二管路与所述柴油机的排气口连接，所述臭氧发生器的气体出口设置在所述第二管路中，所述第一管路与所述第二管路均设有控制阀。
在一实施方式中，所述过滤氧化器的进气口与排气口之间设有压差传感器。
在一实施方式中，还包括预冷塔，所述预冷塔中设有冷却水喷嘴，所述预冷塔的进气口与所述过滤氧化器的排气口连接，所述预冷塔的出口与所述洗涤塔的进气口连接。
在一实施方式中，所述洗涤液供应系统包括缓冲罐、加药装置、过滤器、循环泵及淡水供应装置，所述缓冲罐的进水口与所述洗涤塔的洗涤废水出口连接，所述缓冲罐、过滤器、循环泵依次连接，所述加药装置与所述缓冲罐的加药口连接，所述洗涤液供应系统的洗涤液出口与所述洗涤液喷嘴连接，所述淡水供应装置的出口设置在所述循环泵与所述洗涤液喷嘴之间的管路中。
在一实施方式中，所述加药装置包括加药泵与NaOH溶液罐，所述加药泵连接在所述缓冲罐的加药口与所述NaOH溶液罐之间，所述洗涤废水出口与所述缓冲罐之间的管路中设有PH传感器。
在一实施方式中，所述过滤器的排渣口与废渣柜连接，位于所述循环泵与所述淡水供应装置的出口之间的管路中设有换热器，所述循环泵与所述淡水供应装置的出口之间的管路中还设有废水排放口。
在一实施方式中，所述洗涤塔的液气比小于3。
本发明的船舶废气脱硫系统，包括过滤氧化器与洗涤塔，过滤氧化器包括设有氧化剂的废气过滤结构，过滤氧化器的进气口通过第一管路与柴油机的排气口连接，洗涤塔设有洗涤液喷嘴、脱硫废气出口与洗涤废水出口，洗涤塔的进气口与过滤氧化器的排气口连接，洗涤液喷嘴与洗涤液供应系统连接，通过在洗涤塔之前设置过滤氧化器，利用过滤氧化器去除废气中的部分颗粒并将SO2氧化为SO3，可提高洗涤塔的脱硫效率并降低洗涤废水中的颗粒物含量及种类，可简化废水处理流程，降低成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例中船舶废气脱硫系统的结构示意图。
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船舶废气脱硫系统的结构示意图。如图1所示，本发明的船舶废气脱硫系统包括过滤氧化器6、洗涤塔9与洗涤液供应系统。
过滤氧化器6的进气口通过第一管路26与柴油机1的排气口连接，过滤氧化器6的排气口与洗涤塔9的进气口连接，在本实施例中，第一管路26中设有第一阀门4与涡轮增压器2，过滤氧化器6的排气口与洗涤塔9的进气口之间通过预冷塔8连接。当控制第一阀门4使过滤氧化器6的进气口与柴油机1的排气口通过第一管路26连通时，柴油机1产生的废气经涡轮增压器2、第一阀门4进入过滤氧化器6。过滤氧化器6包括设有氧化剂的废气过滤结构61，在本实施例中，废气过滤结构61为由金属纤维基体构成的网格状过滤结构，氧化剂为形成在金属纤维基体表面的氧化涂层，可选的，氧化涂层可以但不限于为Ru/ZrO2/TiO2涂层，金属纤维基体的材质为316L，废气过滤结构61的孔隙率大于85％，活性比表面积大于600。当柴油机1的废气经过废气过滤结构61后，废气中的颗粒物、未燃烧的油等被废气过滤结构61过滤除去，颗粒物的去除率在70％以上，同时，废气中的SO2被废气过滤结构61中的氧化剂氧化为SO3，氧化率在80％以上。
在本实施例中，船舶废气脱硫系统还包括臭氧发生器5，过滤氧化器6的进气口与排气口之间设有压差传感器23，过滤氧化器6的进气口还通过第二管路27与柴油机1的排气口连接，臭氧发生器5的气体出口设置在第二管路27中，第二管路27中设有第二阀门3，第二阀门3位于臭氧发生器5的气体出口与柴油机1的排气口之间。当控制第二阀门3使过滤氧化器6的进气口与柴油机1的排气口通过第二管路27连通时，柴油机1的废气进入第二管路27与臭氧发生器5产生的臭氧混合后进入过滤氧化器6，在废气高温和臭氧的共同作用下，过滤氧化器6表面附着的碳烟颗粒、未燃烧的油等将会被氧化为CO2和水，从而达到清洗过滤氧化器6的目的。
预冷塔8中设有冷却水喷嘴21，预冷塔8的进气口与过滤氧化器6的排气口连接，预冷塔8的出口与洗涤塔9的进气口连接，冷却水喷嘴21与冷却水泵7连接。在预冷塔8内，废气与冷却水喷嘴21喷出的冷水进行换热，在温度降低到50℃后废气进入洗涤塔9。
洗涤塔9设有洗涤液喷嘴25、脱硫废气出口与洗涤废水出口，洗涤塔9的进气口与过滤氧化器6的排气口连接，洗涤液喷嘴25与洗涤液供应系统连接。在本实施例中，洗涤塔9的进气口位于底部侧壁，脱硫废气出口位于洗涤塔9的顶部，废气进入洗涤塔9后与洗涤液逆向接触，废气中的硫氧化物与洗涤液进行反应，洗涤液通过洗涤液喷嘴25喷入洗涤塔9，利用喷嘴的雾化可增大洗涤液与废气的接触面积，增加吸收效率，清洗脱硫后的废气经过除雾器10除掉水分后排到大气中，洗涤废水从洗涤塔9底部的洗涤废水出口排出。由于废气中的SO2在过滤氧化器6中已被氧化为SO3，因此，在本实施例中，洗涤塔9的液气比设置在3以内即可达到较高的吸收率，从而减少水耗、能耗。
洗涤液供应系统包括缓冲罐13、加药装置、过滤器14、循环泵15及淡水供应装置，加药装置包括加药泵12与NaOH溶液罐11，淡水供应装置包括淡水泵18与淡水舱20。具体地，缓冲罐13的进水口与洗涤塔9的洗涤废水出口连接，洗涤废水出口与缓冲罐13之间的管路中设有PH传感器24，缓冲罐13、过滤器14、循环泵15依次连接，加药装置与缓冲罐13的加药口连接，加药泵12连接在缓冲罐13的加药口与NaOH溶液罐11之间，过滤器14的排渣口与废渣柜22连接，洗涤液供应系统的洗涤液出口与洗涤液喷嘴25连接，淡水供应装置的出口设置在循环泵15与洗涤液喷嘴25之间的管路中，位于循环泵15与淡水供应装置的出口之间的管路中设有换热器16，循环泵15与淡水供应装置的出口之间的管路中还设有废水排放口。其中，换热器16的出口与淡水供应装置的出口之间的管路中设有气动三通阀17，气动三通阀17用于根据控制信号连通换热器16的出口与淡水供应装置的出口或连通换热器16的出口与废水排放口。由于废气中的部分颗粒已在过滤氧化器6中过滤除去，使得洗涤废水中的颗粒物含量及种类减少，洗涤废水中的处理流程更加简单，只需设置过滤器14滤除废渣即可，因而可以将洗涤废水处理集成在洗涤液供应过程中，使得结构紧凑并提高了洗涤水的利用率。
接下来对本发明实施例的船舶废气脱硫系统的工作过程进行详细说明。
当船舶运行在非排放控制区时，控制第一阀门4连通柴油机1的排气口与大气，使柴油机1产生的废气直接排入大气中。
当船舶运行在排放控制区时，控制第一阀门4使柴油机1的排气口与过滤氧化器6的进气口通过第一管路26连通，柴油机1产生的废气通过涡轮增压器2后进入过滤氧化器6。在过滤氧化器6内，废气中的颗粒物、未燃烧的油等被过滤，颗粒物的去除率在70％以上，废气中的SO2被氧化为SO3，氧化率80％以上。同时，利用压差传感器23监测过滤氧化器6的前后压差，当压差传感器23测量到的压差大于设定值时，第二阀门3打开，同时臭氧发生器5开始工作。由于涡轮增压器2之前的废气温度高，而臭氧具有强氧化性，当高温废气与臭氧混合后进入过滤氧化器6后，在高温和臭氧的共同作用下，过滤氧化器6表面附着的碳烟颗粒将会被氧化为CO2和水，从而达到清洗过滤氧化器6的目的。
经过滤氧化器6过滤氧化后的废气进入预冷塔8，在预冷塔8内，废气与冷却水喷嘴21喷出的冷水进行换热，使废气的温度降低到50℃后进入洗涤塔9，在洗涤塔9中，洗涤液通过洗涤液喷嘴25喷入洗涤塔9，通过喷嘴的雾化作用，可以增大洗涤液与废气的接触面积，增加吸收效率，废气与洗涤液逆向接触，废气中的硫氧化物与洗涤液进行反应，清洗脱硫后的废气经过除雾器10除掉废气中的水分之后排到大气中。
洗涤塔9产生的洗涤废水由位于底部的洗涤废水出口进入缓冲罐13，利用PH传感器24对排出的洗涤废水进行检测，若测得洗涤水的PH值低于设定值时，启动加药泵12向缓冲罐13中添加NaOH溶液，直到PH达到14，停止加药。从缓冲罐13排出的洗涤废水进入过滤器14，过滤出的残渣进入废渣柜22，过滤后的水经过循环泵15进入换热器16进行冷却后，循环进入洗涤塔9。当洗涤水循环运行5个小时之后，通过调节气动三通阀17，将处理后的洗涤废水通过废水排放口排放到海中，同时通过淡水泵18从淡水舱20中向洗涤塔9中添加新鲜淡水，水质分析仪19设置在连接废水排放口的管路中，用于检测排放水的各项参数。
本发明的船舶废气脱硫系统，包括过滤氧化器与洗涤塔，过滤氧化器包括设有氧化剂的废气过滤结构，过滤氧化器的进气口通过第一管路与柴油机的排气口连接，洗涤塔设有洗涤液喷嘴、脱硫废气出口与洗涤废水出口，洗涤塔的进气口与过滤氧化器的排气口连接，洗涤液喷嘴与洗涤液供应系统连接，通过在洗涤塔之前设置过滤氧化器，利用过滤氧化器去除废气中的部分颗粒并将SO2氧化为SO3，可提高洗涤塔的脱硫效率并降低洗涤废水中的颗粒物含量及种类，可简化废水处理流程，降低成本。此外，通过设置第二管路、臭氧发生器和压差传感器，可起到自动清洗过滤氧化器、防止堵塞的作用。
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：
某72000DWT散货船，主机功率为8000kw，废气流量为60000kg/h，使用3.5％高硫油为燃料，废气中硫氧化物的浓度为650ppm，使用本发明的船舶废气脱硫系统，经处理后的废气中SO2(ppm)/CO2(％v/v)比值小于4.5，可以满足IMO的要求。同时，废气中的颗粒物去除率在80％以上。洗涤塔的液气比小于3，淡水消耗少，排放的洗涤废水满足MEPC259(68)中的各项要求。
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 (10)

1.一种船舶废气脱硫系统，其特征在于，包括：
过滤氧化器，所述过滤氧化器包括设有氧化剂的废气过滤结构，所述过滤氧化器的进气口通过第一管路与柴油机的排气口连接；
洗涤塔，所述洗涤塔设有洗涤液喷嘴、脱硫废气出口与洗涤废水出口，所述洗涤塔的进气口与所述过滤氧化器的排气口连接，所述洗涤液喷嘴与洗涤液供应系统连接。
2.如权利要求1所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述废气过滤结构为由金属纤维基体构成的网格状过滤结构，所述氧化剂为形成在所述金属纤维基体表面的氧化涂层。
3.如权利要求2所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述氧化涂层为Ru/ZrO2/TiO2涂层，所述废气过滤结构的孔隙率大于85％，活性比表面积大于600。
4.如权利要求1所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，还包括臭氧发生器，所述过滤氧化器的进气口通过第二管路与所述柴油机的排气口连接，所述臭氧发生器的气体出口设置在所述第二管路中，所述第一管路与所述第二管路均设有控制阀。
5.如权利要求1或4所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述过滤氧化器的进气口与排气口之间设有压差传感器。
6.如权利要求1所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，还包括预冷塔，所述预冷塔中设有冷却水喷嘴，所述预冷塔的进气口与所述过滤氧化器的排气口连接，所述预冷塔的出口与所述洗涤塔的进气口连接。
7.如权利要求1所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述洗涤液供应系统包括缓冲罐、加药装置、过滤器、循环泵及淡水供应装置，所述缓冲罐的进水口与所述洗涤塔的洗涤废水出口连接，所述缓冲罐、过滤器、循环泵依次连接，所述加药装置与所述缓冲罐的加药口连接，所述洗涤液供应系统的洗涤液出口与所述洗涤液喷嘴连接，所述淡水供应装置的出口设置在所述循环泵与所述洗涤液喷嘴之间的管路中。
8.如权利要求7所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述加药装置包括加药泵与NaOH溶液罐，所述加药泵连接在所述缓冲罐的加药口与所述NaOH溶液罐之间，所述洗涤废水出口与所述缓冲罐之间的管路中设有PH传感器。
9.如权利要求7或8所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述过滤器的排渣口与废渣柜连接，位于所述循环泵与所述淡水供应装置的出口之间的管路中设有换热器，所述循环泵与所述淡水供应装置的出口之间的管路中还设有废水排放口。
10.如权利要求1所述的船舶废气脱硫系统，其特征在于，所述洗涤塔的液气比小于3。
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