CN111804133A - 一种船舶海水闭式脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶海水闭式脱硫系统，包含：用于洗涤废气的洗涤塔，洗涤塔设置有喷淋主管和烟气进口，废气由风机导入烟气进口以进入洗涤塔内，经洗涤后从塔顶离开；循环水箱，洗涤液洗涤废气后流入循环水箱；若干个循环水泵、海水泵，循环水箱内的洗涤液与海水混合共同流入喷淋主管内作为新的洗涤液；碱液箱，分别与海水泵和循环水箱连接，若干个供碱泵设置于碱液箱和所述循环水箱之间；水处理单元，对循环水箱流出的废液进行处理；回收单元，接收水处理单元的废渣和/或废液；主控模块，用于控制各部件的运行；电源模块。其优点是：该系统通过主控模块对各部件的协同控制，控制整个闭式脱硫系统的烟气洗涤，实现脱硫的目的并优化脱硫过程。

Description

一种船舶海水闭式脱硫系统

技术领域

本发明涉及船舶排放领域，具体涉及一种船舶海水闭式脱硫系统。

背景技术

随着MARPOL公约(国际防止船舶造成污染公约)的确立，世界各国针对船舶行业硫排放都推出了相应的标准。而现今航运中绝大多数船舶依然使用的是煤、石油等传统燃料，这使得这些船舶的SO₂的排放量远远达不到规定的标准。目前全球航运业内应对限硫的有效措施主要有3种方法，即采用低硫油、LNG燃料以及加装脱硫设备。考虑到成本因素，加装脱硫设备是最为节省成本且效果比较理想的方法。

目前广泛采用的脱硫设备包含开式脱硫系统和闭式脱硫系统。所述开式脱硫系统一般是采用海水直接喷淋与废气接触的方式，此类系统原理简单、设备少且易于控制，但是开式脱硫系统虽然结构简单，其缺点也比较明显，比如开式脱硫系统直接使用海水作为除硫试剂，脱硫效果有限。

通常采用的闭式脱硫系统多为在海水中加入碱液，对碱液充分利用进行脱硫，此类系统脱硫效果较佳，能源利用率高，但是闭式脱硫系统的缺点也较为明显，例如闭式脱硫系统通常结构较为复杂，回路引起的流程复杂，设备较多，制造成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶海水闭式脱硫系统，其将洗涤塔、循环水箱、循环水泵、海水泵、碱液箱、水处理单元、回收单元、主控模块、变频器等相结合，由主控模块对各部件进行调控，控制整个闭式脱硫系统的烟气洗涤，实现脱硫的目的并优化脱硫过程；该系统通过传感器对洗涤液的流速和酸碱度实时监控，通过变频器对各个泵的转速进行调节，实现对海水泵的海水进排量、供碱泵的供碱量进行控制，达到最优的烟气洗涤效果、较高的碱利用率以及较低的能源损耗。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种船舶海水闭式脱硫系统，包含：

用于洗涤废气的洗涤塔，所述洗涤塔设置有喷淋主管和烟气进口，废气由风机导入烟气进口以进入所述洗涤塔内，废气在所述洗涤塔内经喷淋主管内的洗涤液洗涤后从所述洗涤塔的顶部离开；

循环水箱，与所述洗涤塔连接，喷淋主管内的洗涤液洗涤废气后流入所述循环水箱；

若干个循环水泵，用于所述循环水箱内的洗涤液的抽取；

若干个海水泵，用于海水的抽取，所述循环水箱内的洗涤液与海水混合共同流入洗涤塔的喷淋主管内作为新的洗涤液；

碱液箱，其分别与所述海水泵和循环水箱连接，若干个供碱泵设置于所述碱液箱和所述循环水箱之间；

水处理单元，与所述循环水箱连接，所述水处理单元对循环水箱流出的废液进行处理；

回收单元，与所述水处理单元连接，所述回收单元接收所述水处理单元的废渣和/或废液；

主控模块，用于控制闭式脱硫系统内各部件的运行；

电源模块，为闭式脱硫系统内各部件供电。

可选的，还包含：

若干个变频器，各个所述变频器分别与所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵通信连接，所述主控模块控制所述变频器以控制所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵的转速。

可选的，所述喷淋主管的出口处包含：

流速传感器，其与所述主控模块连接，所述流速传感器探测洗涤液的流速并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块控制所述变频器进而控制所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵的转速；

和/或，PH传感器，其与所述主控模块连接，所述PH传感器探测洗涤液的酸碱度并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块调节所述供碱泵和/或所述海水泵以及碱液箱和循环水箱之间阀门的开关，以使洗涤液的PH稳定。

可选的，所述循环水箱内包含若干个传感器，所述传感器对所述循环水箱内洗涤液的水量、PH值、温度、浑浊度进行检测，并将检测结果发送给所述主控模块，以便所述主控模块判定洗涤液流向所述水处理单元或回流至所述洗涤塔。

可选的，所述水处理单元与所述循环水箱之间还包含回流通道，所述水处理单元内包含若干个传感器，所述传感器检测所述水处理单元内溶液的各类参数值，所述主控模块根据所述传感器的测试参数以及预设参数标准判定是否将溶液回流至所述循环水箱。

可选的，还包含：

烟气分析仪，设置于所述洗涤塔的顶部，所述烟气分析仪对所述洗涤塔顶部离开的废气进行检测分析。

可选的，还包含：

远程遥控板，其与所述主控模块通信连接，所述远程遥控板远程控制闭式脱硫系统的运作，所述主控模块选定由所述主控模块或所述远程遥控板控制闭式脱硫系统运作。

可选的，所述远程遥控板具体包含：

启动模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的启动；

停止模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的停止；

急停模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的紧急停止；

报警模块，用于发出报警信号或声音；

消音模块，用于消除报警声音；

复位模块，用于闭式脱硫系统的初始复位。

可选的，所述回收单元包含：

废渣箱，与所述水处理单元连接，所述废渣箱接收所述水处理单元对废液处理后产生的废渣；

废水箱，与所述水处理单元连接，所述废水箱接收所述水处理系统对废液处理后产生的废液。

可选的，所述碱液箱内包含NaOH溶液。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明的一种船舶海水闭式脱硫系统，将洗涤塔、循环水箱、循环水泵、海水泵、碱液箱、水处理单元、回收单元、主控模块、变频器等相结合，由主控模块对各部件进行协同调控，控制整个闭式脱硫系统的烟气洗涤，实现脱硫的目的并优化脱硫过程；

(2)本发明的一种船舶海水闭式脱硫系统，通过传感器对洗涤液的流速和酸碱度实时监控，通过变频器对各个泵的转速进行调节，实现对海水泵的海水进排量、供碱泵的供碱量进行控制，达到最优的烟气洗涤效果、较高的碱利用率以及较低的能源损耗。

附图说明

图1为本发明的一种船舶海水闭式脱硫系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，为本发明的一种船舶海水闭式脱硫系统，其包含：用于洗涤废气的洗涤塔1、循环水箱2、若干个循环水泵21、若干个海水泵3、碱液箱4、水处理单元5、回收单元、主控模块和电源模块。

其中，所述洗涤塔1设置有喷淋主管11和烟气进口，喷淋主管11设置在洗涤塔1的顶部，烟气进口设置在洗涤塔1的底部，废气由风机导入烟气进口以进入所述洗涤塔1内，废气在所述洗涤塔1内经喷淋主管11内的洗涤液洗涤后从所述洗涤塔1的顶部离开。所述循环水箱2与所述洗涤塔1连接，喷淋主管11内的洗涤液洗涤废气后流入所述循环水箱2。所述循环水泵21用于所述循环水箱2内的洗涤液的抽取，所述海水泵3用于海水的抽取，所述循环水箱2内的洗涤液与海水混合共同流入洗涤塔1的喷淋主管11内作为新的洗涤液。

所述碱液箱4分别与所述海水泵3和循环水箱2连接，若干个供碱泵41设置于所述碱液箱4和所述循环水箱2之间，通常来说，洗涤液中常用的碱性物质为NaOH溶液，即碱液箱4供应的碱液为NaOH溶液。所述水处理单元5与所述循环水箱2连接，所述水处理单元5对循环水箱2流出的废液进行处理。所述回收单元与所述水处理单元5连接，所述回收单元接收所述水处理单元5的废渣和废液。所述电源模块为闭式脱硫系统内各部件供电，所述主控模块用于控制闭式脱硫系统内各部件的运行，所述主控模块可为一个可编程逻辑控制器PLC，控制闭式脱硫系统内各部件的运行，即所述主控模块与各部件有通信连接，在本实施例中，部分短距离通信采用profinet通讯方式，其具有易构网、传输快、抗干扰性能好等优势，远距离通信采用PROFIBUS的通信方式。各部件之间可通过以太网和RS485传送数据，具有较强的通信能力。

在本实施例中，废气进入洗涤塔1，经喷淋主管11喷淋的洗涤液处理后，从塔顶离开。洗涤液洗涤气体后流经循环水箱2、循环水泵21再与海水混合，在此进入喷淋主管11对废气进行处理。循环水箱2内的洗涤液流出后也可通过碱液箱4和供碱泵41增加碱液；循环水箱2内处理后的液体也可流向水处理单元5，经水处理单元5处理后的废液和废渣流向回收单元。

另外，本发明的船舶海水闭式脱硫系统还包含若干个变频器，各个所述变频器分别与所述循环水泵21、所述海水泵3和所述供碱泵41通信连接，通常情况下，变频器会布置在对应泵的附近，在本实施例中，对变频器的具体位置不做限定。所述主控模块控制所述变频器，变频器接收主控模块的频率信号而改变频率，进而改变所述循环水泵21、所述海水泵3或所述供碱泵41的转速，实现对液体流速的控制。

洗涤液的PH值也是决定洗涤效果的一个重要因素，当过量NaOH与SO₂反应时：2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O；而当少量NaOH与SO₂反应时：2NaOH+2SO₂＝2NaHSO₃。可见若NaOH量过少，则处理后的废液呈酸性，还需进一步处理废液；若NaOH量过多，则会造成浪费，尽管本发明的闭式脱硫系统会对洗涤液循环利用，但在源头上减少NaOH的浪费还是有必要的。

在本实施例中，所述喷淋主管11的出口处包含PH传感器。所述PH传感器与所述主控模块连接，所述PH传感器探测喷淋主管11处洗涤液的酸碱度并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块调节所述供碱泵41和所述海水泵3以及碱液箱4和循环水箱2之间阀门的开关，以使洗涤液的PH稳定。

在本实施例中，采用PH传感器检测喷淋主管11处洗涤液的酸碱度，以酸碱度测试结果作为主控模块智能调节或PID的反馈输入条件，调节供碱泵41及其他部件。例如，当喷淋主管11处洗涤液的酸碱度过高或过低时，所述主控模块调节供碱泵41以及碱液箱4和循环水箱2之间阀门的开关，来改变洗涤液的酸碱度，使得洗涤液的PH值基本稳定在预设目标值。在其他实施例中，当喷淋主管11处洗涤液的PH值过高时，即NaOH量过多，容易造成浪费，此时主控模块通过与海水泵3连接的变频器调节海水泵3的转速，以增加海水的比重，间接稀释洗涤液的NaOH溶液。

另外，所述喷淋主管11的出口处还包含流速传感器。所述流速传感器与所述主控模块连接，所述流速传感器探测喷淋主管11处洗涤液的流速并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块控制所述变频器进而控制所述循环水泵21、所述海水泵3和所述供碱泵41的转速。为保证洗涤液的喷洒能与待处理的尾气充分反应，达到理想的尾气处理效果，本发明的闭式脱硫系统对洗涤液的喷洒速度进行PID控制。洗涤液的喷洒速度会影响喷洒效果，如果速度太慢，就是水流状态，速度太快则洗涤液直接喷射到洗涤塔1塔身，均不能实现废气与洗涤液的充分接触。洗涤液的喷洒速度由循环水泵21的转速决定，本发明利用喷淋主管11出口处的流速传感器作为主控模块流速的PID调节的反馈值，调节循环水泵21的转速，使流速基本稳定在目标值。

所述循环水箱2内包含若干个传感器，所述传感器对所述循环水箱2内洗涤液的水量、PH值、温度、浑浊度等进行检测，并将检测结果发送给所述主控模块，以便所述主控模块判定洗涤液流向所述水处理单元5或回流至所述洗涤塔1。所述主控模块根据洗涤液的水量、PH值等反馈信号自动控制海水泵3、供碱泵41的启停与转速，为洗涤液增水、增碱，保持洗涤液的洗涤功能。

所述水处理单元5与所述循环水箱2之间还包含回流通道，所述水处理单元5内包含若干个传感器，所述传感器检测所述水处理单元5内溶液(处理后液体)的各类参数值，所述主控模块根据所述传感器的测试参数以及预设参数标准判定是否将溶液回流至所述循环水箱2。若符合预设参数标准，则打开回流通道的阀门，将洗涤液继续循环，充分利用；若不符合预设参数标准，则作为废水废渣排出。

在本实施例中，闭式脱硫系统还包含烟气分析仪12，所述烟气分析仪12设置于所述洗涤塔1的顶部，所述烟气分析仪12对所述洗涤塔1顶部离开的废气进行检测分析，以便于更好地了解洗涤液的洗涤效果。

本实施例的闭式脱硫系统还包含远程遥控板，其与所述主控模块通信连接，所述远程遥控板远程控制闭式脱硫系统的运作，可在所述主控模块中选定由所述主控模块或所述远程遥控板控制闭式脱硫系统运作，具体地，可在主控模块的显示屏设置一个选择模块，该选择模块包含选定主控模块模式或远程遥控板控制模式，该显示屏可为触摸屏，画面直观，操作简单。

所述远程遥控板具体包含：启动模块、停止模块、急停模块、报警模块、消音模块、复位模块。

其中，所述启动模块用于控制闭式脱硫系统内各个泵的启动；所述停止模块用于控制闭式脱硫系统内各个泵的停止；所述急停模块用于控制闭式脱硫系统内各个泵的紧急停止；所述报警模块用于发出报警信号或声音；所述消音模块用于消除报警声音；所述复位模块用于闭式脱硫系统的初始复位。

另外，所述回收单元包含：废渣箱6和废水箱7。所述废渣箱6与所述水处理单元5连接，所述废渣箱6接收所述水处理单元5对废液处理后产生的废渣，通过一废渣泵61将废渣导出排岸处理。所述废水箱7与所述水处理单元5连接，所述废水箱7接收所述水处理系统对废液处理后产生的废液，通过一废水泵71将废水导出进行排海或排岸处理。

综上所述，本发明的一种船舶海水闭式脱硫系统，将洗涤塔1、循环水箱2、循环水泵21、海水泵3、碱液箱4、水处理单元5、回收单元、主控模块、变频器等相结合，由主控模块对各部件进行调控，控制整个闭式脱硫系统的烟气洗涤，实现脱硫的目的并优化脱硫过程；该系统通过传感器对洗涤液的流速和酸碱度实时监控，通过变频器对各个泵的转速进行调节，实现对海水泵3的海水进排量、供碱泵41的供碱量进行控制，达到最优的烟气洗涤效果、较高的碱利用率以及较低的能源损耗。另外，该闭式脱硫系统组合回路简单，适用于各种类型的船舶，且其维修方便，如出现主控模块的PLC损坏，船上工作人员可自行更换已装有该程序的PLC模块，其接线端子可整体拆卸，更换时无需重复接线，另外，该闭式脱硫系统可扩展性强，可预留备用接口以便拓展系统功能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，包含：

用于洗涤废气的洗涤塔，所述洗涤塔设置有喷淋主管和烟气进口，废气由风机导入烟气进口以进入所述洗涤塔内，废气在所述洗涤塔内经喷淋主管内的洗涤液洗涤后从所述洗涤塔的顶部离开；

循环水箱，与所述洗涤塔连接，喷淋主管内的洗涤液洗涤废气后流入所述循环水箱；

若干个循环水泵，用于所述循环水箱内的洗涤液的抽取；

若干个海水泵，用于海水的抽取，所述循环水箱内的洗涤液与海水混合共同流入洗涤塔的喷淋主管内作为新的洗涤液；

碱液箱，其分别与所述海水泵和循环水箱连接，若干个供碱泵设置于所述碱液箱和所述循环水箱之间；

水处理单元，与所述循环水箱连接，所述水处理单元对循环水箱流出的废液进行处理；

回收单元，与所述水处理单元连接，所述回收单元接收所述水处理单元的废渣和/或废液；

主控模块，用于控制闭式脱硫系统内各部件的运行；

电源模块，为闭式脱硫系统内各部件供电。

2.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，还包含：

若干个变频器，各个所述变频器分别与所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵通信连接，所述主控模块控制所述变频器以控制所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵的转速。

3.如权利要求2所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，所述喷淋主管的出口处包含：

流速传感器，其与所述主控模块连接，所述流速传感器探测洗涤液的流速并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块控制所述变频器进而控制所述循环水泵和/或所述海水泵和/或所述供碱泵的转速；

和/或，PH传感器，其与所述主控模块连接，所述PH传感器探测洗涤液的酸碱度并反馈至所述主控模块，以便所述主控模块调节所述供碱泵和/或所述海水泵以及碱液箱和循环水箱之间阀门的开关，以使洗涤液的PH稳定。

4.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，

所述循环水箱内包含若干个传感器，所述传感器对所述循环水箱内洗涤液的水量、PH值、温度、浑浊度进行检测，并将检测结果发送给所述主控模块，以便所述主控模块判定洗涤液流向所述水处理单元或回流至所述洗涤塔。

5.如权利要求1或4所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，

所述水处理单元与所述循环水箱之间还包含回流通道，所述水处理单元内包含若干个传感器，所述传感器检测所述水处理单元内溶液的各类参数值，所述主控模块根据所述传感器的测试参数以及预设参数标准判定是否将溶液回流至所述循环水箱。

6.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，还包含：

烟气分析仪，设置于所述洗涤塔的顶部，所述烟气分析仪对所述洗涤塔顶部离开的废气进行检测分析。

7.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，还包含：

远程遥控板，其与所述主控模块通信连接，所述远程遥控板远程控制闭式脱硫系统的运作，所述主控模块选定由所述主控模块或所述远程遥控板控制闭式脱硫系统运作。

8.如权利要求7所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，所述远程遥控板具体包含：

启动模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的启动；

停止模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的停止；

急停模块，用于控制闭式脱硫系统内各个泵的紧急停止；

报警模块，用于发出报警信号或声音；

消音模块，用于消除报警声音；

复位模块，用于闭式脱硫系统的初始复位。

9.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，所述回收单元包含：

废渣箱，与所述水处理单元连接，所述废渣箱接收所述水处理单元对废液处理后产生的废渣；

废水箱，与所述水处理单元连接，所述废水箱接收所述水处理系统对废液处理后产生的废液。

10.如权利要求1所述的船舶海水闭式脱硫系统，其特征在于，

所述碱液箱内包含NaOH溶液。

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