CN111013388A - 一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，包括洗涤塔筒体，所述洗涤塔筒体的上方设有上封头，所述洗涤塔筒体的底部设有底封头，所述上封头的中心位置设有洗涤烟气出口，所述洗涤塔筒体内设有烟气直排管，所述烟气直排管的上端设有直排烟气出口，所述直排烟气出口位于上封头的侧壁上，所述底封头上设有与烟气直排管位置相对应的烟气入口内伸管，所述烟气入口内伸管的上端高出底封头一定距离，所述底封头上还设有洗涤废液出口。本发明可同时支持直排和洗涤两种功能，满足脱硫要求，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及海洋环保技术领域，尤其是涉及一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔。
背景技术
船舶废气通常包括有害气体和烟尘，如果废气未经过妥善处理直接排放，会对大气造成污染。国际海事组织IMO规定从2015年1月1日起，在北美、波罗的海、北海和加勒比海域(ECA区域)内的船舶硫氧化物排放标准由原来的标准值降到0.1％；在除ECA之外的所有欧洲海域，将船舶硫氧化物排放标准上限降至0.5％，到2020年进一步降至0.1％；到2020年，0.5％的硫氧化物排放上限新规将在全球范围内生效。中国要求内河及海南岛沿海水域的船舶硫氧化物排放标准上限降至0.1％。另一方面，国际海事组织IMO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。船舶运营商通常采用以下三种方案来促使船舶的排放满足上述法规要求：1.直接以低硫燃油为燃料；2.以高硫燃油为燃料，但加装洗涤脱硫装置；3.以LNG为燃料等方案来降低硫氧化物排放量。结合市场上低硫燃油与高硫燃油存在较高的价差，因此目前多数船舶运营商选择加装洗涤脱硫装置，并以高硫油为主要燃料，同时备有少量低硫燃油。当船舶在允许排放洗涤水的海域航行时，将以高硫燃油为主要燃料，并将排放的尾气在经洗涤塔洗涤脱硫后，排入大气。当船舶在港口等不允许排放洗涤水的海域内行驶时，其燃料将从高硫燃油切换成低硫燃油，并将燃烧后的低硫尾气不经过脱硫洗涤直接排放到大气。
因船舶发动机产生的烟气具有300℃左右的高温，目前行业内使用较多的内置填料的U型洗涤塔方案，由于自身结构、材质的限制并不支持将高温烟气直接通过洗涤塔后排入大气；而需在U型洗涤塔的进气段前设置三通阀和旁通烟道，用于直排烟气；该方案需占用较大船体空间，并且存在背压过大，对原有船舶动力系统存在较大安全隐患。
行业内的另一个I型洗涤塔方案，其为同时具备洗涤脱硫和高温直排的两个功能，通过采用无填料结构的空塔喷淋方案，为满足脱硫要求一般需设置4层以上的喷淋层，且每层喷淋需有一定的间距，同时对喷淋雾滴的参数有更严苛的要求；该方案不仅要求洗涤塔有更高的高度，而且对整塔的材料的耐腐蚀性有更高的要求，同时需要精度更高的洗涤剂喷头；这将大大的提高安装洗涤塔的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，可同时支持直排和洗涤两种功能，满足脱硫要求，使用方便。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，包括洗涤塔筒体，所述洗涤塔筒体的上方设有上封头，所述洗涤塔筒体的底部设有底封头，所述上封头的中心位置设有洗涤烟气出口，所述洗涤塔筒体内设有烟气直排管，所述烟气直排管的上端设有直排烟气出口，所述直排烟气出口位于上封头的侧壁上，所述底封头上设有与烟气直排管位置相对应的烟气入口内伸管，所述烟气入口内伸管的上端高出底封头一定距离，所述底封头上还设有洗涤废液出口，所述筒体和烟气直排管之间设有填料层和至少两个洗涤液喷淋装置，所述烟气直排管的下端与烟气入口内伸管之间设有直排洗涤转换装置。
所述洗涤液喷淋装置包括设在烟气直排管外周的喷淋环管，所述喷淋环管的下部设有若干喷头，所述喷淋环管沿其水平方向设有喷淋直管，所述喷淋直管穿过洗涤塔筒体延伸至筒外，所述喷淋直管上设有喷淋浆液入口。
所述直排洗涤转换装置包括套设在烟气直排管外部的烟气导流套筒，所述烟气导流套筒包括导流短节以及设于导流短节一侧的齿排结构，所述导流短节的内径大于烟气入口内伸管的外径且导流短节的长度大于烟气直排管的下端与烟气入口内伸管之间的距离，所述齿排结构的远离导流短节一侧设有用于驱动烟气导流套筒上下运动的传动机构，所述直排洗涤转换装置还包括与导流短节的底部活动连接的烟气风帽，所述烟气风帽的帽檐铰接有风帽长拉杆，所述风帽长拉杆位于烟气风帽的最右侧位置，所述风帽长拉杆远离烟气风帽的一端与烟气直排筒铰接，所述烟气风帽的帽檐还铰接有两根风帽短拉杆，两根所述风帽短拉杆分别位于烟气风帽正前方与正后方位置，所述风帽短拉杆远离烟气风帽的一端与导流短节的外壁相铰接，当所述烟气风帽位于最下方时，所述烟气风帽将导流短节的底部封闭。
所述传动机构包括与齿排结构相啮合传动的齿轮，所述齿轮内设有传动轴，所述传动轴通过动力机构驱动。
所述烟气风帽包括设于外部的锥帽以及设于内部的球冠顶盖，所述导流短节在往下运动时，所述球冠顶盖的弧面与导流短节的底部贴合运动。
所述洗涤塔筒体上设有若干人孔，所述人孔上下依次排布。
所述洗涤塔筒体的上部且靠近洗涤烟气出口处设有除雾器。
所述洗涤塔筒体内设有填料层，所述填料层位于一个所述洗涤液喷淋装置的上方。
本发明的有益效果是：1、当船舶以高硫油为燃料时，烟气需要洗涤，导流短节向上运动，使烟气风帽抵住导流短节的底部，烟气经洗涤液喷淋装置和填料层脱硫洗涤后从洗涤烟气出口排出；当船舶以低硫油为燃料，烟气可以直排时，导流短节向下运动，直至与烟气入口内伸管连通，烟气经烟气直排管直接排放。本发明根据排放需要，使船舶在不同燃料的工况下，通过导流短节与烟气风帽的配合使用，实现洗涤和直排两种排放方式，从而可以满足高硫烟气洗涤和低硫烟气直排两种工况的要求。2、本发明保证脱硫效果的前提下，相较市面上常规的U型洗涤塔和I型洗涤塔，分别减小了在船上安装所需要的横向空间和纵向空间。3、本发明仅需给耐高温的直排管选用耐腐蚀性较好的材料，而无需整台设备使用，大大降低了设备制造成本。
附图说明
图1是本发明的洗涤状态示意图；
图2是本发明的直排状态示意图；
图3是本发明的喷淋管示意图；
图4是本发明的喷淋管俯视图；
图5是本发明的烟道切换过程侧视图
图6为本发明从洗涤状态切换至直排状态的过程示意图。
图中：10.底封头；20.烟气入口内伸管；30.烟气风帽；31.锥帽；32.球冠顶盖；33.风帽两侧活动连接点；34.风帽封板；35.风帽提拉连接点；36.风帽短拉杆；37.风帽长拉杆；40.传动机构；41.齿轮；42.传动轴；43.动力机构；50.烟气导流套筒；51.导流短节；52.齿排结构；53.短拉杆连接点；60.烟气直排管；61.喷淋液挡环；62.长拉杆连接点；70.洗涤塔筒体；80.烟气直排弯头；90.上封头；100.除雾器；110.填料层；120.喷淋管；121.喷淋管法兰；122.喷淋直管；123.喷淋环管；124.喷头；13.烟气入口；14.洗涤烟气出口；15.直排烟气出口；16.喷淋浆液入口；17.洗涤废液出口；18.人孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
如图1～图2所示，本发明主体为立式圆筒形塔器，该立式圆筒形塔器为依次焊接的上封头90、洗涤塔筒体70和底封头10，所述的底封头10为锥度大于80°的锥形封头或平板封头，所述底封头10上设有烟气入口内伸管20和洗涤废液出口17，烟气入口内伸管20位于底封头10的中心位置，洗涤废液出口17在烟气入口内伸管20的周边位置，洗涤废液出口17的数量为1～4个，用于洗涤塔能快速排净塔底的洗涤废液，所述烟气入口内伸管20的下部设有烟气入口13，烟气入口内伸管20高出底封头10一定距离，其内伸高度应满足洗涤塔在船舶上各种工况下安全有效的使用，防止洗涤液从烟气入口13倒灌入发动机；
所述上封头90为中心向上凸起的锥形封头，其中心设有洗涤烟气出口14；
在洗涤塔筒体70内设有烟气直排管60，所述烟气直排管60选用耐腐蚀性较好的材料，所述烟气直排管60位于洗涤塔筒体70轴心处，所述烟气直排管60为L型结构，其弯折部设有烟气直排弯头80，其水平段与上封头90连接，所述烟气直排管60的水平段上设有直排烟气出口15，烟气直排管60的竖直段位于烟气入口内伸管20的上方且与烟气入口内伸管20距离一定位置，该段距离用于设置直排洗涤转换装置，可将烟气直排管60与烟气入口内伸管20连通，使得尾气通过烟气直排管60直排，或者将烟气直排管60的底部封闭，使得尾气经洗涤塔筒体70的洗涤装置后从洗涤烟气出口排出；
所述筒体70和烟气直排管60之间设有填料层110和至少两个洗涤液喷淋装置，所述填料110位于洗涤塔中部，为截面为矩形的环状结构，填料110为带有一定空隙的规整结构，其作为载体，可利于烟气与洗涤剂在填料上充分混合发生脱硫反应，并生成清洁的烟气从塔顶的洗涤烟气出口14排出，同时生成洗涤废液从塔底的洗涤废液出口17排出，所述洗涤液喷淋装置如图3～图4所示，包括围绕在烟气直排管60外周的喷淋管120，每个喷淋管120由喷淋管法兰121、喷淋直管122、喷淋环管123和位于喷淋环管底部的多个喷头124组成，喷淋直管122与喷淋环管123在同一水平面上并与喷淋环管123连通，所述喷淋直管122穿过洗涤塔筒体70延伸至筒外的一端设有喷淋管法兰121，喷淋直管122上设有喷淋浆液入口16，在填料层110的下部设置一组洗涤液喷淋装置，用于烟气降温，在填料层110上方设置1～2组洗涤液喷淋装置用于给填料层均匀喷射洗涤剂。
所述洗涤塔筒体70的上部且靠近洗涤烟气出口14处设有除雾器100，用于将脱硫后的洗涤烟气中过多的水雾分离。
所述洗涤塔筒体70上设有若干人孔18，所述人孔18上下依次排布，用于塔内部件的安装和定期检维。人孔可根据需要设计成圆形孔或者矩形孔。
直排洗涤转换装置如图5～图6所示，所述直排洗涤转换装置包括套设在烟气直排管60外部的烟气导流套筒50，所述烟气导流套筒50包括导流短节51以及设于导流短节51一侧的齿排结构52，所述导流短节51的内径大于烟气入口内伸管20的外径且导流短节51的长度大于烟气直排管60的下端与烟气入口内伸管20之间的距离，所述齿排结构52的远离导流短节51一侧设有用于驱动烟气导流套筒50上下运动的传动机构40，所述传动机构40包括与齿排结构52相啮合传动的齿轮41，所述齿轮41内设有传动轴42，所述传动轴42通过动力机构43驱动，动力机构43优选为电机，所述直排洗涤转换装置还包括与导流短节51的底部活动连接的烟气风帽30，所述的烟气风帽30由外部的锥帽31和内部的球冠顶盖32以及连接锥帽31和球冠顶盖32端部的风帽封板34一起组合成蓑帽结构，所述的烟气风帽30的端部设有2个风帽两侧活动连接点33和1个风帽提拉连接点35，风帽两侧活动连接点33分别位于烟气风帽30正前方与正后方位置，风帽提拉连接点35位于烟气风帽30的最右侧位置，风帽两侧活动连接点33上铰接有风帽短拉杆36，风帽短拉杆36的另一端与导流短节51外壁上的短拉杆连接点53相铰接，两个所述短拉杆连接点53分别位于烟气风帽30正前方与正后方位置，风帽提拉连接点35上铰接有风帽长拉杆37，所述风帽长拉杆37的另一端与烟气直排管60外壁上的长拉杆连接点62相铰接；当尾气需要经洗涤排出时，动力机构43驱动齿轮41正转，过齿轮齿条啮合传动使得导流短节51向上运动，烟气风帽30在自重的作用下，摆回导流短节51的底部位置，并将导流短节51底部封闭，此时锥帽31的锥顶与洗涤塔烟气入口内伸管20对齐，并存在一定间距，尾气经烟气入口内伸管20进入洗涤塔筒体70内，在经洗涤液喷淋装置以及填料层110后从洗涤烟气出口排出；当需要尾气直排时，动力机构43驱动齿轮41反转，通过齿轮齿条啮合传动使得导流短节51向下运动，同时顶开烟气风帽30，当导流短节51套在烟气入口内伸管20的外部时齿轮41停止转动，此时烟气直排管60与烟气入口内伸管20通过导流短节51连通，烟气风帽30通过风帽短拉杆36及风帽长拉杆37侧挂在导流短节51外壁，尾气可沿烟气直排管60直接排出。
在烟气直排管60的外周设有喷淋液挡环61，所述喷淋液挡环61位于导流短节51的上方，防止喷淋液流经导流短节51和烟气直排管60之间的缝隙后流入发动机内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，包括洗涤塔筒体(70)，所述洗涤塔筒体(70)的上方设有上封头(90)，所述洗涤塔筒体(70)的底部设有底封头(10)，其特征在于：所述上封头(90)的中心位置设有洗涤烟气出口(14)，所述洗涤塔筒体(70)内设有烟气直排管(60)，所述烟气直排管(60)的上端设有直排烟气出口(15)，所述直排烟气出口(15)位于上封头(90)的侧壁上，所述底封头(10)上设有与烟气直排管(60)位置相对应的烟气入口内伸管(20)，所述烟气入口内伸管(20)的上端高出底封头(10)一定距离，所述底封头(10)上还设有洗涤废液出口(17)，所述筒体(70)和烟气直排管(60)之间设有填料层(110)和至少两个洗涤液喷淋装置，所述烟气直排管(60)的下端与烟气入口内伸管(20)之间设有直排洗涤转换装置。
2.如权利要求1所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述洗涤液喷淋装置包括设在烟气直排管(60)外周的喷淋环管(123)，所述喷淋环管(123)的下部设有若干喷头(124)，所述喷淋环管(123)沿其水平方向设有喷淋直管(122)，所述喷淋直管(122)穿过洗涤塔筒体(70)延伸至筒外，所述喷淋直管(122)上设有喷淋浆液入口(16)。
3.如权利要求1所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述直排洗涤转换装置包括套设在烟气直排管(60)外部的烟气导流套筒(50)，所述烟气导流套筒(50)包括导流短节(51)以及设于导流短节(51)一侧的齿排结构(52)，所述导流短节(51)的内径大于烟气入口内伸管(20)的外径且导流短节(51)的长度大于烟气直排管(60)的下端与烟气入口内伸管(20)之间的距离，所述齿排结构(52)远离导流短节(51)一侧设有用于驱动烟气导流套筒(50)上下运动的传动机构(40)，所述直排洗涤转换装置还包括与导流短节(51)的底部活动连接的烟气风帽(30)，所述烟气风帽(30)的帽檐铰接有风帽长拉杆(37)，所述风帽长拉杆(37)位于烟气风帽(30)的最右侧位置，所述风帽长拉杆(37)远离烟气风帽(30)的一端与烟气直排筒(60)铰接，所述烟气风帽(30)的帽檐还铰接有两根风帽短拉杆(36)，两根所述风帽短拉杆(36)分别位于烟气风帽(30)正前方与正后方位置，所述风帽短拉杆(36)远离烟气风帽(30)的一端与导流短节(51)的外壁相铰接，当所述烟气风帽(30)位于最下方时，所述烟气风帽(30)将导流短节(51)的底部封闭。
4.如权利要求3所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述传动机构(40)包括与齿排结构(52)相啮合传动的齿轮(41)，所述齿轮(41)内设有传动轴(42)，所述传动轴(42)通过动力机构(43)驱动。
5.如权利要求3所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述烟气风帽(30)包括设于外部的锥帽(31)以及设于内部的球冠顶盖(32)，所述导流短节(51)在往下运动时，所述球冠顶盖(32)的弧面与导流短节(51)的底部贴合运动。
6.如权利要求1所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述洗涤塔筒体(70)上设有若干人孔(18)，所述人孔(18)上下依次排布。
7.如权利要求1所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述洗涤塔筒体(70)的上部且靠近洗涤烟气出口(14)处设有除雾器(100)。
8.如权利要求1所述一种具备直排功能的船舶尾气洗涤塔，其特征在于：所述洗涤塔筒体(70)内设有填料层(110)，所述填料层(110)位于一个所述洗涤液喷淋装置的上方。
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