CN110064284A - 一种直通型船舶尾气洗涤塔及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直通型船舶尾气洗涤塔及方法，洗涤塔包括圆柱型塔体，塔体下端的安装基座上贯穿设置有真空进烟喉道；真空进烟喉道的上端依次架设有烟气下分布伞、烟气上分布伞；烟气上分布伞的上方设置有预降温装置；预降温装置的上方设置有喷淋装置及除雾器；除雾器的上下两端均设置有清洗装置。上述洗涤塔的工作方法，包括脱硫及干烧两个过程。本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、易安装的船舶尾气洗涤塔，该洗涤塔支持干烧，并且背压较小，不易损坏船舶的动力系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种洗涤塔及方法，尤其涉及一种直通型船舶尾气洗涤塔及方法。
背景技术
随着全球现代工业发展、人口剧增、海上频繁活动，海洋污染也日趋严重，局部海域环境发生了很大变化，并有继续扩展的趋势，因此，国际海事组织关于控制船舶烟气中燃油硫的排放以降低海洋环境污染的标准越来越严格。
对于运输类船舶而言，强制报废年龄通常在25年以上。为了适应最新颁发的燃油硫含量排放标准，很少有船务公司为此专门开发具有废气处理功能的新船以使尾气排放达标，更多的做法是在现有船舶的基础上进行改造，通过在船舶烟囱内加装洗涤塔使旧船也具备尾气处理功能。
船舶烟囱是为了应对海上恶劣环境而包围在各排放管道外部的保护结构。它的尺寸在船舶建造的初期，就已经根据船舶主机、辅机、锅炉等设备的排放管道及分布情况确定好。烟囱内各排放管道的分布情况如图1所示，图中DN400表示的是对应管道直径为400mm，其中主机25对应的管道尺寸最大，为1500mm。可以看出，烟囱内剩余的可用空间已非常有限，若加装的洗涤塔体积较大，则存在安装困难的技术问题。
现有船舶尾气洗涤塔的形状如图2所示，从洗涤塔的下端向上延伸有一根进烟管33，即俗称的U型洗涤塔。U型洗涤塔在安装时，进烟管33的上端需要接一段过渡管34，过渡管34的另一端向下弯曲延伸并与各排放管道汇集形成的总管道35相连接。
现有洗涤塔的U型结构主要是为了防止塔底积蓄的喷淋水倒灌至各排放管道连接的发电机内，但由于船舶烟囱内可用的安装空间有限，U型结构同时也存在占地面积过大，不容易安装的缺陷。在烟囱剩余空间小于U型洗涤塔的体积时，人们往往要先将船舶烟囱整体拆除，待安装好U型洗涤塔之后再对烟囱进行重建，施工量非常巨大。因此，如果能在避免喷淋水倒灌至发电机内的情况下，对洗涤塔的体积进行有效缩减，将对船舶尾气处理的改造项目带来重大的实用价值。
另一方面，根据国际海事组织IMO的规定，船舶在靠近海港的3海里以内不允许排放含有化学制剂的洗涤水，因此，船舶在靠港时通常要将高硫燃油切换至低硫燃油，并将燃烧后的低硫尾气不经过脱硫洗涤直接排放，也就是行业内通称的干烧。由于干烧烟气具有280℃以上的高温，极易导致洗涤塔塔体的变形，现有的U型洗涤塔由于自身结构、材质的限制并不支持干烧。干烧后的高温烟气一般是通过在过渡管34上方增设排气管36实现排放的，该排气管36通过管道接口直接与各排放管道汇集形成的总管道35相连接，进一步增大了脱硫塔改造的安装体积，增加了安装难度。
此外，U型洗涤塔还存在背压过高、烟气排放难度大的缺陷，极易破坏船舶的动力系统。综合以上三方面的原因，亟需对船舶尾气洗涤塔的整体结构进行改进，使其满足简易安装、支持干烧、背压小的特点。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的第一个目的是提供一种方便安装的船舶尾气洗涤塔，该洗涤塔体积小便于在船舶原有烟囱内直接安装。本发明的第二个目的是提供一种支持干烧的船舶尾气洗涤塔，该洗涤塔无需额外设置过渡管及排气管即可支持干烧状态下的高温形变。本发明的第三个目的是提供一种直筒型的船舶尾气洗涤塔，该洗涤塔可以解决传统U型洗涤塔因背压大对船舶动力系统造成损坏的问题。
解决问题的技术手段为：
一种直通型船舶尾气洗涤塔，包括塔体1，塔体1为圆柱型，塔体的下端设置有安装基座10；安装基座的中部竖向贯穿设置有真空进烟喉道8。圆柱型塔体能够满足从真空进烟喉道8的底端进烟，相对于现有技术中U型洗涤塔的进烟结构缩小了过渡管34和总管道35这部分结构的体积，因此更容易在船舶烟囱内找到安装空间，不仅安装更加方便，而且避免了将原烟囱拆除再重建的施工量。
真空进烟喉道8的上端架设有烟气下分布伞7；烟气下分布伞的上端架设有烟气上分布伞6；烟气下分布伞、烟气上分布伞均为伞型，且烟气下分布伞的上端开口，烟气上分布伞的上端封闭。两个分布伞结构在现有技术中是没有的，本发明通过两个分布伞结构承接喷洒下来的洗涤液，并使洗涤液从分布伞的边缘流出，避免洗涤液灌入至发动机内。
烟气上分布伞的上方设置有预降温装置5；预降温装置的上方设置有两级以上的喷淋装置4；喷淋装置的上方设置有除雾器3；除雾器的上下两端均设置有清洗装置2，且清洗装置上的喷嘴均朝向除雾器，用于清洗除雾器，避免积攒的烟尘影响除雾效果。现有技术没有为除雾器配置清洗装置，长期使用会因除雾器堵塞影响除雾效果，只能通过人工手段进行清洗，操作非常不便。
塔体的外壁上焊接设置有两个以上的侧向支撑件16；侧向支撑件上开设有两个竖向排列的腰型孔17，侧向支撑件可通过腰型孔以及匹配插置于腰型孔内的螺栓装配在船舶烟囱的内壁上。侧向支撑件上的腰型孔设计为本发明的创新结构，用于在干烧状态下为塔体的竖向形变提供支持，避免塔体在干烧时因与烟囱内壁紧固连接而损坏。
塔体及塔体内各部件的材质均为不锈钢。为使塔内零件可承受干烧下的高温，将除雾器、喷嘴的材质均由传统PE改进为不锈钢。不锈钢材质通常具有600℃的耐高温性，而干烧时排放的烟气最高温通常不超过300℃，因此，可满足干烧状态下的使用需求。而对于塔内结构而言，只需考虑如何解决形变支持的问题。
喷淋装置4、清洗装置2均由直通管道24、内环形分管20、外环形分管21、多流体喷嘴22组成；内环形分管、外环形分管同心排列，且直通管道位于内环形分管和外环形分管的中线上；多流体喷嘴22为两个以上，多流体喷嘴均匀设置于内环形分管、外环形分管上；
直通管道24的入水口端焊接在塔体内壁上，另一端封堵后插置于外套管19内；外套管固定在塔体内壁上，与直通管道呈间隙配合；直通管道的封堵端与塔体内壁之间设置有宽度大于形变量的空隙。现有技术不具备外套管结构，而且直通管道的两端都是与塔体具体相接的，而本发明中外套管一方面对直通管道起支撑作用，另一方面使直通管道与塔体内壁活动连接，在干烧时直通管道不会因塔体径向形变而损坏。
塔体内壁上焊接设置有四级以上的角钢支撑件13，用于分别对喷淋装置、清洗装置起支撑作用；与现有技术中焊接的固定方式不同，角钢支撑件的内侧上端设置有U型卡件14，外环形分管21通过U型卡件及螺丝固定在角钢支撑件上；U型卡件仅对外环形分管在高度方向上进行固定，其内径大于外环形分管的外径，可以满足外环形分管在U型卡件内径范围内的径向形变。
直通管道24的入水口端与塔体外设的进水管相连通，该进水管上竖向设置有两个以上的膨胀节15，用于支持塔体在干烧状态下的竖向形变，避免进水管与塔体因刚性连接而损坏。而现有技术因不具备干烧功能，并没有膨胀节这一项结构特征。
预降温装置5由支架管道和蜗壳喷嘴23组成；本发明中，蜗壳喷嘴为三个，三个蜗壳喷嘴沿支架管道上下分布且相邻蜗壳喷嘴在同一水平面上的投影均具有120°夹角，可以保证喷淋的均匀性；支架管道的一端穿过塔体与外设的进水管相连通，另一端向下弯曲固定蜗壳喷嘴。预降温装置5用于对船舶尾气进行初步降温，避免尾气温度过高影响脱硫效果。
与现有技术不同，本发明中真空进烟喉道8为双层结构，且双层结构之间设置有真空夹层；真空进烟喉道的下部外壁上开设有真空抽气口18，真空抽气口上设置有真空阀。真空进烟喉道的双层结构可以防止喉道内外因温差过大而凝结酸露，降低喉道因加速腐蚀而使喷淋液倒灌至发电机的风险。现有技术的进烟通道为单层板材，但板材的一面是高温烟气，另一面是低温洗涤水，极易因热桥效应在板材高温的一面形成冷凝水；而高温烟气中含有大量的SO2，SO2进一步氧化后生成SO3，SO3与水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，那么冷凝水就成为了腐蚀性很强的酸露，进而对进烟通道造成腐蚀破坏。此外，现有技术中进烟通道必须采用耐腐蚀性强的昂贵材料来解决腐蚀的问题，而本发明由于真空进烟喉道具备防止形成酸露的功能，仅采用造价更低的不锈钢就可以满足使用需求，还有利于降低生产成本。
烟气上分布伞底面圆形的直径小于烟气下分布伞；烟气上分布伞、烟气下分布伞的斜面倾斜度均为25°；烟气上分布伞、烟气下分布伞的上端面均设置有2个以上的导流板12；导流板为V型角钢，且导流板的V型开口朝外。导流板的设置及形状设计均是本发明的创新点，向下喷洒的喷淋液以及向上行走的烟气以导流板为分区，使烟气沿导流板内的V型空间上行，而喷淋液通过导流板之间的空隙向下流出，避免水气直接碰撞产生酸雾而加剧腐蚀。
进一步地，当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞直径的2/3时，本发明的脱硫效果最好。
安装基座10的上端倾斜设置有排水板9；排水板的中间开设有可容纳真空进烟喉道的开口且排水板与真空进烟喉道在开口处密封相接；排水板上位置偏低的一侧设置有排水口；排水口上固定设置有排水管11，排水管穿过基座后向塔体外侧延伸。排水板的倾斜设计更有利于将喷淋水集中至一处进行排放，避免喷淋水积压而倒灌至发电机内。
一种直通型船舶尾气洗涤塔的工作方法，具体过程为：
A、脱硫过程为：
船舶尾气通过真空进烟喉道8进入塔体内；从真空进烟喉道中出来的烟气一部分直接从烟气下分布伞7的侧端流出再上行，另一部分穿过烟气下分布伞后从烟气上分布伞6的侧端流出再上行；
预降温装置5向下喷洒预冷水，对高温烟气进行降温；降温后的烟气继续上行，依次通过每层喷淋装置，喷淋装置同时不断向下喷洒脱硫液与烟气进行脱硫反应；
脱硫反应之后的烟气继续上行，通过除雾器3去除水蒸气，最后通过塔体上端的排气口排出；
洗涤塔长期工作后，通过上下两个清洗装置定期对除雾器3进行冲洗；
喷淋液及清洗水在烟气上分布伞、烟气下分布伞的阻挡作用下沿导流板之间的间隔流出，既避免了和上行的烟气直接冲击形成水雾，又避免了水灌入至真空进烟喉道中；
最后，落至塔体底部的喷淋液及清洗水均通过排水板9收集起来，然后通过排水管11排出塔外；
B、干烧过程为：
低硫烟气通过真空进烟喉道8进入塔体并穿过内部结构直接排放至大气中；
由于高温烟气的影响，塔体热胀冷缩在竖向及横向上均会产生形变；竖向形变的支持结构为：延伸的塔体及侧向支撑件16上的固定螺栓沿腰型孔17产生竖向形变，同时，外设的进水管在塔体形变的带动下通过膨胀节15进行拉伸运动，避免因塔体形变造成进水管破裂；
横向形变的支持结构为：喷淋装置4、清洗装置2上的内环形分管、外环形分管均为环形，本身就具备拉伸形变功能，同时，直通管道24的一端固定，另一端与外套管19活动相接，以支持直通管道24的径向形变；此外，U型卡件14仅对外环形分管在高度方向上进行限位，而在宽度方向上支持外环形分管的径向形变。
本发明的技术效果：
如上所述，本发明相对于传统的U型塔体积更小，具体来讲，节省了U型进烟管约20m3的安装体积，再加上塔体在安装时需要考虑的检修、维护、绝缘、加固、人员通道等因素，整体上共可以减少约100m3的安装空间，因此更容易在原有烟囱内进行安装，施工量更小；
此外，本发明还具有支持干烧的功能；传统U型塔因为背压大，只能通过在过渡管上方增设排气管实现干烧气体排放，因此，只要保证塔内没有干烧现象，传统U型洗涤塔内零件如除雾器、喷嘴等都是选用价格更加便宜、成本更低的PE材质进行制作；即使现有技术人员能够想到用不锈钢材质使脱硫塔具备干烧功能，也仍然存在不锈钢高温变形的问题无法解决，而且由于其形状限制背压较大，也没有必要进行干烧，只需通过在过渡管上方增设排气管实现干烧气体排放即可，但这无形中又加大了结构复杂程度及安装占地空间；
另外，本发明为直通型塔体，因此在排气时背压较小，不容易损坏船舶的动力系统；经检测，对于直径为3.2m、高度为11m的洗涤塔而言，传统U型塔于烟气出口处的背压约为700pa，而本发明中直通型塔最优可达240pa。
附图说明
图1为船舶烟囱内原有管道分布状态示意图。
图2为传统U型洗涤塔的结构示意图。
图3为本发明中直通型洗涤塔的内视图。
图4为图3的纵截面结构示意图。
图5为两个分布伞的连接结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为侧向支撑件的结构示意图。
图8为喷淋装置及清洗装置的结构示意图。
图9为喷淋装置在塔体内的横截面结构示意图。
图10为角钢支撑件及U型卡件的结构示意图。
图11为多流体喷嘴的结构示意图。
图12为预降温装置的部分结构示意图。
图13为本发明中直通型洗涤塔的使用状态图。
图中：1、塔体；2、清洗装置；3、除雾器；4、喷淋装置；5、预降温装置；6、烟气上分布伞；7、烟气下分布伞；8、真空进烟喉道；9、排水板；10、安装基座；11、排水管；12、导流板；13、角钢支撑件；14、U型卡件；15、膨胀节；16、侧向支撑件；17、腰型孔；18、真空抽气口；19、外套管；20、内环形分管；21、外环形分管；22、多流体喷嘴；23、蜗壳喷嘴；24、直通管道；25、主机；26、柴油发电机；27、焚烧炉；28、锅炉；29、甲板A；30、甲板B；31、甲板C；32、甲板D；33、进烟管；34、过渡管；35、总管道；36、排气管；37、电磁阀。
具体实施方式
具体实施方式将参照图3至图13描述本发明的实施例。
【实施例一】
如图3至图4所示，一种直通型船舶尾气洗涤塔，包括塔体1，塔体1为圆柱型，塔体的下端设置有安装基座10；安装基座的中部竖向贯穿设置有真空进烟喉道8。
真空进烟喉道8的上端架设有烟气下分布伞7；烟气下分布伞的上端架设有烟气上分布伞6；烟气下分布伞、烟气上分布伞均为伞型，且烟气下分布伞的上端开口，烟气上分布伞的上端封闭；两个分布伞的结构如图5、图6所示。
烟气上分布伞的上方设置有预降温装置5；预降温装置的上方设置有4级喷淋装置4；喷淋装置的上方设置有除雾器3；除雾器的上下两端均设置有清洗装置2，且清洗装置上的喷嘴均朝向除雾器。
塔体的外壁上焊接设置有8个侧向支撑件16；如图7所示，侧向支撑件上开设有2个竖向排列的腰型孔17，侧向支撑件可通过腰型孔以及匹配插置于腰型孔内的螺栓装配在船舶烟囱的内壁上。
塔体及塔体内各部件的材质均为不锈钢。
如图8所示，喷淋装置4、清洗装置2均由直通管道24、内环形分管20、外环形分管21、多流体喷嘴22组成；内环形分管、外环形分管同心排列，且直通管道位于内环形分管和外环形分管的中线上；同级喷淋装置或清洗装置上的多流体喷嘴22均为16个，16个多流体喷嘴均匀设置于内环形分管、外环形分管上，其结构图如图11所示。
如图9所示，直通管道24的入水口端焊接在塔体内壁上，另一端封堵后插置于外套管19内；外套管固定在塔体内壁上，与直通管道呈间隙配合；直通管道的封堵端与塔体内壁之间设置有宽度大于形变量的空隙。
塔体内壁上焊接设置有6级角钢支撑件13，用于分别对喷淋装置、清洗装置起支撑作用；如图10所示，角钢支撑件的内侧上端设置有U型卡件14，外环形分管21通过U型卡件及螺丝固定在角钢支撑件上；U型卡件仅对外环形分管在高度方向上进行固定，其内径大于外环形分管的外径。
如图13所示，直通管道24的入水口端与塔体外设的进水管相连通，该进水管上竖向设置有6个膨胀节15，用于支持塔体在干烧状态下的竖向形变。
如图12所示，预降温装置5由支架管道和蜗壳喷嘴23组成；蜗壳喷嘴为3个，3个蜗壳喷嘴沿支架管道上下分布且相邻蜗壳喷嘴在同一水平面上的投影均具有120°夹角；支架管道的一端穿过塔体与外设的进水管相连通，另一端向下弯曲固定蜗壳喷嘴。
真空进烟喉道8为双层结构，双层结构之间设置有真空夹层；真空进烟喉道的下部外壁上开设有真空抽气口18，真空抽气口上设置有真空阀。
烟气上分布伞、烟气下分布伞的斜面倾斜度均为25°；烟气上分布伞底面圆形的直径小于烟气下分布伞；烟气上分布伞、烟气下分布伞的上端面均设置有7个以上的导流板12；导流板为V型角钢，且导流板的V型开口朝外。
安装基座10的上端倾斜设置有排水板9；排水板的中间开设有可容纳真空进烟喉道的开口且排水板与真空进烟喉道在开口处密封相接；排水板上位置偏低的一侧设置有排水口；排水口上固定设置有排水管11，排水管穿过基座后向塔体外侧延伸。
(1)塔体形变量计算
本实施例中洗涤塔的直径为3.2m、高度为11m，真空进烟喉道的直径为1.7m，烟气下分布伞、烟气上分布伞底面圆形的直径分别为2.15m、1.075m，即烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的1/2。
本实施例使用的喷淋液为海水。在塔体最高温为300℃、最低温为20℃的情况下，根据不锈钢高温形变量的计算公式对塔体的纵向、径向形变进行计算，结果为：塔体的纵向形变为38.97mm，径向形变为11.34mm，也就是在实际生产装配时，侧向支撑件上腰型孔的高度需不小于38.97mm，而喷淋装置、清洗装置中直通管道的封堵端与塔体内壁之间空隙的宽度需大于11.34mm。
不锈钢高温形变量的计算公式为：
△L＝10^(-5)×[1118(t2-t1)+0.526(t2-t1)^2]×L
式中：△L--膨胀量，mm；
t2--管子的最高温度，℃；
t1--管子的最低温度，℃；
L--管子的计算长度，m；
(2)脱硫效果及背压检测
首先，对烟气进入本实施例洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表1所示：
表1本实施例脱硫前后硫含量及背压测试
然后，在同等塔体直径、高度及进烟条件下，对烟气进入传统U型洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表2所示：
表2传统U型洗涤塔脱硫前后硫含量及背压测试
通过分析表1、表2，发现传统U型洗涤塔仅能满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.5％m/m的排放标准，而本实施例则可以满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.1％m/m的最高排放标准，具有脱硫效果好的优点。此外，传统U型洗涤塔于烟气出口处的背压为769～827Pa，而本实施例于烟气出口处的背压为240～322Pa，与现有技术相比，具有显著差异与优势，更有利于保护船舶的发动机，使发动机不会因排烟背压大而损坏。
燃油硫含量与SO2/CO2比值的对应关系，在国际海事组织IMO颁布的MARPOL公约附则VI中制定有标准，如表3所示：
表3
| SO<sub>2</sub>/CO<sub>2</sub>(ppm/％) | 燃油硫含量(％m/m) |
| 195.0 | 4.50 |
| 151.7 | 3.50 |
| 65.0 | 1.50 |
| 43.3 | 1.00 |
| 21.7 | 0.5 |
| 4.3 | 0.10 |
另外，关于国际海事组织IMO颁布的MARPOL公约附则VI，在排放控制区内、外的燃油硫含量标准如表4所示，可做参考。IMO颁布的MARPOL公约附则VI在全球发布遵行，从表4可以看出，IMO目前最严格的硫含量限制为0.1％m/m。
表4
注:MARPOL公约附则VI第14条规定的排放控制区，目前包括：波罗的海海域、北海海域、北美海域、美国加勒比海海域(2014年1月1日实施)。
【实施例二】
本实施例中，烟气下分布伞、烟气上分布伞底面圆形的直径分别为2.15m、1.43m，即烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的2/3。其它技术方案与产品参数均与实施例一相同。
首先，对烟气进入本实施例洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表5所示：
表5本实施例脱硫前后硫含量及背压测试
然后，在同等塔体直径、高度及进烟条件下，对烟气进入传统U型洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表6所示：
表6传统U型洗涤塔脱硫前后硫含量及背压测试
通过分析表5、表6，发现传统U型洗涤塔仅能满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.5％m/m的排放标准，而本实施例则可以满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.1％m/m的最高排放标准，具有脱硫效果好的优点。此外，传统U型洗涤塔于烟气出口处的背压为697～761Pa，而本实施例于烟气出口处的背压为315～336Pa，与现有技术相比，具有显著差异与优势，更有利于保护船舶的发动机，使发动机不会因排烟背压大而损坏。
【实施例三】
本实施例中，烟气下分布伞、烟气上分布伞底面圆形的直径分别为2.15m、1.613m，即烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的3/4。其它技术方案与产品参数均与实施例一相同。
首先，对烟气进入本实施例洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表7所示：
表7本实施例脱硫前后硫含量及背压测试
然后，在同等塔体直径、高度及进烟条件下，对烟气进入传统U型洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表8所示：
表8传统U型洗涤塔脱硫前后硫含量及背压测试
通过分析表7、表8，发现传统U型洗涤塔仅能满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.5％m/m的排放标准，而本实施例则可以满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.1％m/m的最高排放标准，具有脱硫效果好的优点。此外，传统U型洗涤塔于烟气出口处的背压为713～806Pa，而本实施例于烟气出口处的背压为332～339Pa，与现有技术相比，具有显著差异与优势，更有利于保护船舶的发动机，使发动机不会因排烟背压大而损坏。
【实施例四】
本实施例中，烟气下分布伞、烟气上分布伞底面圆形的直径分别为2.15m、1.72m，即烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的4/5。其它技术方案与产品参数均与实施例一相同。
首先，对烟气进入本实施例洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表9所示：
表9本实施例脱硫前后硫含量及背压测试
然后，在同等塔体直径、高度及进烟条件下，对烟气进入传统U型洗涤塔进行脱硫前后的对应碳、硫含量及背压进行抽样测试，并计算硫碳比、燃油硫含量，结果如表10所示：
表10传统U型洗涤塔脱硫前后硫含量及背压测试
通过分析表9、表10，发现传统U型洗涤塔仅能满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.5％m/m的排放标准，而本实施例则可以满足国际海事组织IMO关于烟气中排放燃油硫含量为0.1％m/m的最高排放标准，具有脱硫效果好的优点。此外，传统U型洗涤塔于烟气出口处的背压为734～819Pa，而本实施例于烟气出口处的背压为330～348Pa，与现有技术相比，具有显著差异与优势，更有利于保护船舶的发动机，使发动机不会因排烟背压大而损坏。
【实施例五】
一种直通型船舶尾气洗涤塔的工作方法，具体过程为：
A、脱硫过程为：
船舶尾气通过真空进烟喉道8进入塔体内；从真空进烟喉道中出来的烟气一部分直接从烟气下分布伞7的侧端流出再上行，另一部分穿过烟气下分布伞后从烟气上分布伞6的侧端流出再上行；
预降温装置5向下喷洒预冷水，对高温烟气进行降温；降温后的烟气继续上行，依次通过每层喷淋装置，喷淋装置同时不断向下喷洒脱硫液与烟气进行脱硫反应；
脱硫反应之后的烟气继续上行，通过除雾器3去除水蒸气，最后通过塔体上端的排气口排出；
洗涤塔长期工作后，通过上下两个清洗装置定期对除雾器3进行冲洗；
喷淋液及清洗水在烟气上分布伞、烟气下分布伞的阻挡作用下沿导流板之间的间隔流出，既避免了和上行的烟气直接冲击形成水雾，又避免了水灌入至真空进烟喉道中；
最后，落至塔体底部的喷淋液及清洗水均通过排水板9收集起来，然后通过排水管11排出塔外；
B、干烧过程为：
低硫烟气通过真空进烟喉道8进入塔体并穿过内部结构直接排放至大气中；
由于高温烟气的影响，塔体热胀冷缩在竖向及横向上均会产生形变；竖向形变的支持结构为：延伸的塔体及侧向支撑件16上的固定螺栓沿腰型孔17产生竖向形变，同时，外设的进水管在塔体形变的带动下通过膨胀节15进行拉伸运动，避免因塔体形变造成进水管破裂；
横向形变的支持结构为：喷淋装置4、清洗装置2上的内环形分管、外环形分管均为环形，本身就具备拉伸形变功能，同时，直通管道24的一端固定，另一端与外套管19活动相接，以支持直通管道24的径向形变；此外，U型卡件14仅对外环形分管在高度方向上进行限位，而在宽度方向上支持外环形分管的径向形变。
有益技术效果总结：
根据实施例一至四中的测试数据可知，本发明除具有脱硫效果好、背压小的优点以外，洗涤塔的脱硫效果还受上烟气分布伞与下烟气分布伞底面圆形直径比例的影响，具体为：当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的1/2时，燃油硫含量为0.007～0.01％m/m；当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的2/3时，燃油硫含量为0.005～0.006％m/m；当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的3/4时，燃油硫含量为0.006～0.007％m/m；当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的4/5时，燃油硫含量为0.007％m/m左右。也就是说，在烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的2/3时，燃油硫含量最低，洗涤塔的脱硫效果最好；而当烟气上分布伞与烟气下分布伞底面圆形直径的比例大于或小于2/3时，燃油硫含量均有所升高，也就是洗涤塔的脱硫效果都有所降低。因此，可以得出结论：当烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞的2/3时，本发明脱硫效果最好。该结论的成因有可能跟分布伞上设置的对烟气上行路径和洗涤水下流路径进行分区的导流板结构有关，但还有待于进一步的实验论证。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种直通型船舶尾气洗涤塔，包括塔体(1)，其特征在于：所述塔体(1)为圆柱型，塔体的下端设置有安装基座(10)；安装基座的中部竖向贯穿设置有真空进烟喉道(8)；
所述真空进烟喉道(8)的上端架设有烟气下分布伞(7)；烟气下分布伞的上端架设有烟气上分布伞(6)；烟气下分布伞、烟气上分布伞均为伞型，且烟气下分布伞的上端开口，烟气上分布伞的上端封闭；
所述烟气上分布伞的上方设置有预降温装置(5)；预降温装置的上方设置有两级以上的喷淋装置(4)；喷淋装置的上方设置有除雾器(3)；除雾器的上下两端均设置有清洗装置(2)，且清洗装置上的喷嘴均朝向除雾器；
所述塔体的外壁上焊接设置有两个以上的侧向支撑件(16)；侧向支撑件上开设有两个竖向排列的腰型孔(17)，侧向支撑件可通过腰型孔以及匹配插置于腰型孔内的螺栓装配在船舶烟囱的内壁上；
所述塔体及塔体内各部件的材质均为不锈钢。
2.根据权利要求1所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述喷淋装置(4)、清洗装置(2)均由直通管道(24)、内环形分管(20)、外环形分管(21)、多流体喷嘴(22)组成；内环形分管、外环形分管同心排列，且直通管道位于内环形分管和外环形分管的中线上；所述多流体喷嘴(22)为两个以上，多流体喷嘴均匀设置于内环形分管、外环形分管上；
所述直通管道(24)的入水口端焊接在塔体内壁上，另一端封堵后插置于外套管(19)内；外套管固定在塔体内壁上，与直通管道呈间隙配合；直通管道的封堵端与塔体内壁之间设置有宽度大于形变量的空隙；
所述塔体内壁上焊接设置有四级以上的角钢支撑件(13)，用于分别对喷淋装置、清洗装置起支撑作用；角钢支撑件的内侧上端设置有U型卡件(14)，外环形分管(21)通过U型卡件及螺丝固定在角钢支撑件上；U型卡件仅对外环形分管在高度方向上进行固定，其内径大于外环形分管的外径。
3.根据权利要求2所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述直通管道(24)的入水口端与塔体外设的进水管相连通，该进水管上竖向设置有两个以上的膨胀节(15)，用于支持塔体在干烧状态下的竖向形变。
4.根据权利要求3所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述预降温装置(5)由支架管道和蜗壳喷嘴(23)组成；蜗壳喷嘴为三个，三个蜗壳喷嘴沿支架管道上下分布且相邻蜗壳喷嘴在同一水平面上的投影均具有120°夹角；所述支架管道的一端穿过塔体与外设的进水管相连通，另一端向下弯曲固定蜗壳喷嘴。
5.根据权利要求4所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述真空进烟喉道(8)为双层结构，双层结构之间设置有真空夹层；真空进烟喉道的下部外壁上开设有真空抽气口(18)，真空抽气口上设置有真空阀。
6.根据权利要求5所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述烟气上分布伞底面圆形的直径小于烟气下分布伞；烟气上分布伞、烟气下分布伞的斜面倾斜度均为25°；烟气上分布伞、烟气下分布伞的上端面均设置有七个以上的导流板(12)；导流板为V型角钢，且导流板的V型开口朝外。
7.根据权利要求6所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述烟气上分布伞底面圆形的直径为烟气下分布伞直径的2/3。
8.根据权利要求7所述的直通型船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述安装基座(10)的上端倾斜设置有排水板(9)；排水板的中间开设有可容纳真空进烟喉道的开口且排水板与真空进烟喉道在开口处密封相接；排水板上位置偏低的一侧设置有排水口；排水口上固定设置有排水管(11)，排水管穿过基座后向塔体外侧延伸。
9.一种如权利要求8所述的直通型船舶尾气洗涤塔的工作方法，其特征在于：所述方法的具体过程为：
A、脱硫过程为：
船舶尾气通过真空进烟喉道(8)进入塔体内；从真空进烟喉道中出来的烟气一部分直接从烟气下分布伞(7)的侧端流出再上行，另一部分穿过烟气下分布伞后从烟气上分布伞(6)的侧端流出再上行；
预降温装置(5)向下喷洒预冷水，对高温烟气进行降温；降温后的烟气继续上行，依次通过每层喷淋装置，喷淋装置同时不断向下喷洒脱硫液与烟气进行脱硫反应；
脱硫反应之后的烟气继续上行，通过除雾器(3)去除水蒸气，最后通过塔体上端的排气口排出；
洗涤塔长期工作后，通过上下两个清洗装置定期对除雾器(3)进行冲洗；
喷淋液及清洗水在烟气上分布伞、烟气下分布伞的阻挡作用下沿导流板之间的间隔流出，既避免了和上行的烟气直接冲击形成水雾，又避免了水灌入至真空进烟喉道中；
最后，落至塔体底部的喷淋液及清洗水均通过排水板(9)收集起来，然后通过排水管(11)排出塔外；
B、干烧过程为：
低硫烟气通过真空进烟喉道(8)进入塔体并穿过内部结构直接排放至大气中；
由于高温烟气的影响，塔体热胀冷缩在竖向及横向上均会产生形变；竖向形变的支持结构为：延伸的塔体及侧向支撑件(16)上的固定螺栓沿腰型孔(17)产生竖向形变，同时，外设的进水管在塔体形变的带动下通过膨胀节(15)进行拉伸运动，避免因塔体形变造成进水管破裂；
横向形变的支持结构为：喷淋装置(4)、清洗装置(2)上的内环形分管、外环形分管均为环形，本身就具备拉伸形变功能，同时，直通管道(24)的一端固定，另一端与外套管(19)活动相接，以支持直通管道(24)的径向形变；此外，U型卡件(14)仅对外环形分管在高度方向上进行限位，而在宽度方向上支持外环形分管的径向形变。
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