CN115591392A - 一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于船舶柴油机尾气净化技术领域，提供了一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统及处理方法。该系统包括氧化洗涤塔、脱硝洗涤塔、脱碳洗涤塔和废液还原反应器。氧化洗涤塔的底部气体入口用于通入船舶尾气，氧化洗涤塔的顶部气体出口与脱硝洗涤塔的底部气体入口相连，脱硝洗涤塔的顶部气体出口和脱碳洗涤塔的底部气体入口相连，脱碳洗涤塔的顶部气体出口用于排出净化尾气。脱碳洗涤塔内脱碳后的碱液用于脱硝洗涤塔的脱硫脱硝，氧化洗涤塔的底部氧化液出口和脱硝洗涤塔的底部废洗涤液出口与废液还原反应器相连，废氧化液和废洗涤液经废液还原反应器处理后排放。该系统还包括电解海水装置，用于产生船舶尾气净化和废液处理所需的化学原料。

Description

一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统及处理方法
技术领域
本发明属于船舶柴油机尾气净化技术领域，尤其涉及一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统及处理方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
船舶运输由于其承载量大、运营成本低等优点在国际贸易运输中占有主导地位。重质燃料油作为船舶柴油发动机的主要燃料，燃烧过程中会排放大量NOx、SO2和CO2等污染物，对生态环境和人类健康带来严重危害。为此，国际海事组织(IMO)制定了一系列公约来对船舶尾气污染物排放进行限制。面对严格的排放限令，各国迫切需要采取合适的船舶尾气处理技术来减少污染物的排放。
目前，船舶尾气不同污染物之间的处理往往采用单独的脱除系统，存在着占地面积大、结构复杂、治理成本高等缺陷。为了解决上述问题，现有技术提出了以下方案：
方案一：船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其先依次采用湿法洗涤塔和二氧化碳膜分离器对船舶废气中的SO2和CO2进行洗涤脱除和分离，随后分离后的CO2存储至二氧化碳储罐，需要时经进气阀门输送CO2至船舶柴油机，通过废气再循环技术降低船舶废气中NOx的产生。然而该方法需对船舶柴油机进行改造，严重影响了船舶柴油机的燃烧，导致CO和HC排放量的增加，此外二氧化碳膜分离器的膜材料价格非常昂贵，极大地增加了成本。
方案二：一种船舶尾气脱硫脱硝除尘减碳装置，在装置运行过程中船舶尾气中的SO2、NOx和CO2依次经过低温臭氧脱硝、MgO改性海水脱硫减碳和海水洗涤液氧化等步骤最终分别以SO4 2-、NO3 -和CO3 2-的形式排放到海水中。但是在该装置运行过程中需要消耗大量的臭氧，系统经济性较差，同时装置会排放大量的NO3 -和SO4 2-，对设备腐蚀性较高以及难以满足IMO对废水的排放限值，此外该装置对CO2的脱除效率仍有待提高。
方案三：船舶废气脱硫脱硝系统，其通过结合选择性催化还原技术和NaOH湿法洗涤技术来实现船舶废气的脱硫脱硝，系统包含脱硝反应器、洗涤塔、尿素溶液供应装置及洗涤液供应装置。该方法需在船舶中存储大量的化学试剂，大大降低了船舶空间的利用率，同时该方法的脱硝效率受烟气温度、流量等条件影响较大，脱硝效率难以稳定在较高水平。
方案四：一种船舶尾气污染物协同处理装置，提出在吸收塔内先采用臭氧将船舶尾气中的低价态NOx氧化为高价态NOx，然后船舶尾气依次流经吸收塔的吸收层和水洗层并分别被氢氧化镁和海水洗涤用以脱除船舶尾气中的SO2和NOx。但该发明的吸收塔含有较多的分层和内部结构，吸收塔需垂直安装且塔高较高，在船舶上较难提供一个安全的安装环境和条件，此外吸收NOx后的废吸收液含有较高浓度的NO3 -，易造成海水污染，同时该系统无法实现CO2的有效脱除，难以满足未来船舶污染物控制的趋势和要求。
方案五：一种船舶尾气一体化脱硫脱硝系统，系统首先将船舶尾气与氨气混合，随后采用低温等离子技术将船舶尾气中的NO和SO2氧化为NO2和SO3，最后在洗涤塔内利用海水将NO2和SO3转变为硝酸盐和硫酸盐，实现船舶尾气的脱硫脱硝，氨气的添加促进了洗涤液的循环使用。然而低温等离子体技术能耗较高，且船舶尾气中的灰分易污染放电电极，造成电极失效，同时该技术易发生氨逃逸且会排放大量的硝酸盐和硫酸盐，无法满足IMO对废水排放的要求。
综上所述，现有技术均未满足能够经济高效地对船舶尾气SO2、NOx和CO2进行一体化处理。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统及处理方法，其中该系统简单且高效，能够使得船舶尾气和废液排放满足IMO要求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供了一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统。
一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其包括氧化洗涤塔、脱硝洗涤塔、脱碳洗涤塔和废液还原反应器；
所述氧化洗涤塔的气体入口用于通入船舶尾气；所述氧化洗涤塔内设有喷淋氧化段，喷淋氧化段的入口用于通入氧化液；所述氧化洗涤塔的顶部气体出口与脱硝洗涤塔的底部气体入口相连；
所述脱硝洗涤塔内设有脱硝段，脱硝段的入口用于通入脱碳洗涤塔内脱碳后的碱液；所述脱硝洗涤塔的底部废洗涤液出口与所述废液还原反应器相连；所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口与脱碳洗涤塔的底部气体入口相连；
所述脱碳洗涤塔内设有脱碳段，脱碳段的入口用于通入碱液；所述脱碳洗涤塔的顶部气体出口排出的气体为净化尾气。
作为一种实施方式，所述船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，还包括电解海水装置，所述电解海水装置用于产生氧化液、碱液和氢气，并对应供给至氧化洗涤塔、脱碳洗涤塔和废液还原反应器。
作为一种实施方式，所述氧化洗涤塔的气体入口位于氧化洗涤塔底部。
作为一种实施方式，所述氧化洗涤塔内还有第一除雾段，第一除雾段位于所述喷淋氧化段上部，所述氧化洗涤塔的顶部气体出口位于所述除雾段上部。
作为一种实施方式，所述喷淋氧化段具有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置与氧化液供应装置相连。
作为一种实施方式，所述氧化洗涤塔的顶部气体出口与所述脱硝洗涤塔的底部气体入口之间设有第一压气机，用于将氧化后的船舶尾气压力提升到所述脱硝洗涤塔所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口顺利流出。
作为一种实施方式，所述脱硝洗涤塔内还设置有第二除雾段，所述第二除雾段位于所述脱硝段上部，所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口位于所述第二除雾段上部。
作为一种实施方式，所述脱硝洗涤塔的脱硝段含有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔的底部洗涤液出口相连。
作为一种实施方式，所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔的底部洗涤液出口之间设置有洗涤液供给泵，用于将脱碳洗涤塔内脱碳后的碱液输送至所述脱硝洗涤塔内用于船舶尾气的脱硫脱硝。
作为一种实施方式，所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口与所述脱碳洗涤塔的底部气体入口间设置有第二压气机，用于将脱硫脱硝后的船舶尾气压力提升到所述脱碳洗涤塔所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱碳洗涤塔的顶部气体出口流出。
作为一种实施方式，所述脱碳洗涤塔的脱碳段含有第三喷淋装置，所述第三喷淋装置与碱液供应装置相连。
作为一种实施方式，所述氧化洗涤塔的废氧化液和所述脱硝洗涤塔的废洗涤液通过废液供给泵经所述废液还原反应器的顶部废液入口进入所述废液还原反应器，在催化剂的作用下被氢气还原后经所述废液还原反应器的底部还原废液出口排放到环境中。
本发明的第二个方面提供了一种采用如上述所述船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统的船舶尾气处理方法。
一种采用船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统的船舶尾气处理方法，其包括：
船舶尾气进入氧化洗涤塔，在氧化洗涤塔内氧化液将船舶尾气中的低价态NOx氧化为高价态NOx，并吸收SO2进行脱硫；形成的废氧化液输送至废液还原反应器进行废液处理；
经氧化和脱硫后的船舶尾气通入脱硝洗涤塔，脱硝洗涤塔利用来自脱碳洗涤塔的脱碳后的碱液对通入的船舶尾气进行脱硝和进一步脱硫处理，处理后所形成的废洗涤液输送至废液还原反应器，进行废液处理；
脱碳洗涤塔对经脱硝洗涤塔处理的气体进行脱碳处理，最后排出净化尾气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明将船舶尾气的脱硫、脱硝和脱碳整合为一个系统，大大简化了船舶尾气处理设备的构成、减小了占地面积，且不会对船舶的柴油机性能造成影响。
(2)本发明采用电解海水的方式提供船舶尾气脱硫脱硝和脱碳所需的化学原料，成本相对低廉、经济性较好，且避免了大量危险试剂的存储，船舶安全性较高。
(3)本发明利用电解海水产生的H2作为还原剂，并结合催化剂将废洗涤液中的NO3 -高效还原为N2，大大减弱了废洗涤液中NO3 -的含量，使得废洗涤液的排放满足IMO的标准。
(4)本发明利用脱碳后的碱液作为脱硝洗涤塔的洗涤液进行脱硫脱硝，实现了碱液的重复利用，减少了船舶尾气净化过程中洗涤液使用量和储存，进一步节约了成本。
(5)本发明采用相对独立的脱碳吸收塔来脱除船舶尾气中的CO2，明显增加了一体化系统的脱碳效率，大幅度降低了船舶CO2的排放，同时较大程度上避免了过高的船舶洗涤塔高度，利于一体化系统在船舶上的布置和船舶的安全运行。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本实施例的一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统原理图。
其中：
1-第一三通阀，2-氧化洗涤塔，3-海水供给泵，4-第一压气机，5-氧化液供给泵，6-第二三通阀，7-脱硝洗涤塔，8-废液供给泵，9-洗涤液供给泵，10-第二压气机，11-脱碳洗涤塔，12-加料控制阀，13-催化剂储罐，14-废液还原反应器，15-氢气储罐，16-碱液供给泵，17-碱液储罐，18-第三压气机，19-电源，20-电解池，21-氧化液储罐。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1为本发明实施例的船舶尾气脱硫脱碳脱硝一体化系统的示意图。
如图1所示，本实施例船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其主要包括氧化洗涤塔2、脱硝洗涤塔7、脱碳洗涤塔11和废液还原反应器14。
所述氧化洗涤塔2的底部气体入口用于通入船舶尾气；所述氧化洗涤塔2的顶部气体出口与脱硝洗涤塔7的底部气体入口相连。所述氧化洗涤塔2内设有喷淋氧化段和第一除雾段，所述第一除雾段位于所述喷淋氧化段上部，所述氧化洗涤塔2的顶部气体出口位于所述第一除雾段上部。
所述第一除雾段内设有除雾器，用于对氧化和脱硫后的船舶尾气进行除雾处理。所述喷淋氧化段设有第一喷淋装置和氧化层，用于将船舶尾气中的低价态NOx(主要为NO)氧化为高价态的NOx，便于后续船舶尾气的脱硝；同时由于船舶尾气中的SO2具有较好的水溶性，能够溶于氧化液并进一步被氧化为SO4 2-存在于氧化液中，从而实现船舶尾气中SO2的脱除。所述第一喷淋装置与氧化液供应装置相连。所述氧化洗涤塔2的底部氧化液出口经第二三通阀6与所述废液还原反应器14和所述第一喷淋装置相连接，便于氧化液循环使用和废液处理。
具体地，所述氧化液供应装置包含氧化液储罐21、氧化液供给泵5和供水管路。所述供水管路的出口与所述第一喷淋装置的管路入口相连，所述供水管路的入口与所述氧化液储罐21出口连接，所述供水管路上设有所述氧化液供给泵5。
在一些实施例中，所述氧化洗涤塔2的顶部气体出口与所述脱硝洗涤塔7的底部气体入口之间设有第一压气机4，用于将氧化后的船舶尾气压力提升到所述脱硝洗涤塔7所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱硝洗涤塔7的顶部气体出口顺利流出。
在具体实施过程中，所述脱硝洗涤塔7内设有脱硝段；所述脱硝洗涤塔7的底部废洗涤液出口与所述废液还原反应器14相连；所述脱硝洗涤塔7的顶部气体出口与脱碳洗涤塔11的底部气体入口相连。
其中，所述脱硝洗涤塔7的脱硝段含有第二喷淋装置和脱硝层，用于船舶尾气的脱硝和所述氧化洗涤塔2内未脱除SO2的进一步脱除。所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔11的底部洗涤液出口相连。所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔11的底部洗涤液出口之间设置有洗涤液供给泵9，用于将脱碳后的碱液输送至所述脱硝洗涤塔7，使得脱碳后的碱液继续在所述脱硝洗涤塔7内用于船舶尾气的脱硫脱硝。
其中，所述脱硝洗涤塔7内还设置有第二除雾段，所述第二除雾段位于所述脱硝段上部，所述脱硝洗涤塔7的顶部气体出口位于所述第二除雾段上部。所述第二除雾段内设有除雾器，用于对脱硝后的船舶尾气进行除雾处理；所述脱硝段第二喷淋装置和脱硝层可设置为一层或多层，用以满足排放标准。
其中，所述氧化洗涤塔2排出的废氧化液和所述脱硝洗涤塔7排出的废洗涤液通过废液供给泵8经所述废液还原反应器14的顶部废液入口进入所述废液还原反应器14，在催化剂的作用下被氢气还原后经所述废液还原反应器14的底部还原废液出口排放到环境中。
在具体实施过程中，所述脱碳洗涤塔11内设有脱碳段，所述脱碳段的入口用于通入碱液；所述脱碳洗涤塔11的顶部气体出口用于排出净化尾气。
所述脱碳洗涤塔11内还设置有第三除雾段，所述第三除雾段位于所述脱碳段上部，所述脱碳洗涤塔11的顶部气体出口位于所述第三除雾段上部。所述第三除雾段内设有除雾器，用于对脱碳后的船舶尾气进行除雾处理，便于净化后的船舶尾气从所述脱碳洗涤塔11的顶部气体出口排空；所述脱碳段设有第三喷淋装置和脱碳层，用于船舶尾气的脱碳，且为满足IMO排放标准，所述第三喷淋装置和脱碳层可设置为一层或多层。
所述脱硝洗涤塔7的顶部气体出口与所述脱碳洗涤塔11的底部气体入口间存在第二压气机10，用于将脱硫脱硝后的船舶尾气压力提升到所述脱碳洗涤塔11所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱碳洗涤塔11的顶部气体出口流出。
所述第三喷淋装置连接碱液供应装置，所述碱液供应装置包括碱液储罐17、碱液供给泵16和供水管路；所述供水管路出口连接至所述第三喷淋装置入口，所述供水管路入口连接所述碱液储罐17出口，所述碱液供给泵16位于所述碱液储罐17和所述第三喷淋装置入口之间。
所述废液还原反应器14含有顶部废液入口、催化剂加料入口，底部H2气体入口、还原废液出口。所述废液还原反应器14的顶部废液入口与所述氧化洗涤塔2的底部氧化液出口和所述脱硝洗涤塔7的底部废洗涤液出口相连，所述废液还原反应器14的顶部催化剂加料入口与催化剂储罐13相连，所述废液还原反应器14的底部H2气体入口与氢气储罐15相连，所述废液还原反应器14的底部还原废液出口用于将还原后的洗涤废液排放到环境中。
所述催化剂储罐13与所述废液还原反应器14的顶部催化剂加料入口之间存在加料控制阀12，用于控制所述废液还原反应器14中催化剂的添加，确保NO3 -的还原高效运行。
在一个或多个实施例中，所述船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，还包括电解海水装置，所述电解海水装置用于产生氧化液、碱液和氢气，并对应供给至氧化洗涤塔2、脱碳洗涤塔11和废液还原反应器14。
所述电解海水装置包含电源19和电解池20。所述电源19用于提供电解海水所需的电能，所述电源19的电能可来源于太阳能发电、风能发电等可再生能源。所述电解池20内部含有隔膜、阴极槽、阳极槽及相应的电极，所述阳极槽一侧电极连接至电源19正极，所述阴极槽一侧电极连接至电源19负极。所述电解池20顶部含有海水入口、H2气体出口，底部设有氧化液出口、碱液出口。所述电解池20的顶部海水入口连接海水供给泵3，用于将海水输送至所述电解池20内部。所述电解池20的底部氧化液出口与氧化液储罐21相连，所述电解池20的底部碱液出口与碱液储罐17相连，所述电解池20的顶部H2气体出口与氢气储罐15相连。所述氢气储罐15与所述电解池20的顶部H2气体出口之间存在第三压气机18，用于将所述电解池20产生的H2增压以储存至氢气储罐15中。
此处需要说明的是，本实施例中氧化洗涤塔2、脱硝洗涤塔7和脱碳洗涤塔11可以采用多种形式，如喷淋塔、填料塔等，废液还原反应器14可采用鼓泡反应器等，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。
本实施例的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，联合了海水电解、湿法洗涤和H2还原技术，利用电解海水产生的产物分别进行船舶尾气的预氧化、污染物脱除以及洗涤废液的处理，最终实现船舶尾气的脱硫、脱硝和脱碳。
本实施例的船舶尾气脱硫脱碳脱硝一体化系统的船舶尾气处理步骤为：
来自海洋的海水经海水供给泵3通过电解池20的顶部海水入口进入电解池20进行电解，电源19提供电解池20电解海水所需的电能。电解池20为隔膜电解池，主要由隔膜、阴极槽、阳极槽以及相应的电极构成。阴极槽阴极采用镍电极、阳极槽阳极采用涂钌钛，中间隔膜采用阳离子交换膜。海水经电解池20电解后，在阳极槽生成氧化液，主要为HClO，而在阴极槽生成NaOH碱液和H2。阳极槽生成的氧化液从电解池20的底部氧化液出口流入氧化液储罐21，阴极槽生成的碱液从电解池20的底部碱液出口流入碱液储罐17，生成的H2从电解池20的顶部H2气体出口流出，经第三压气机18加压后流入氢气储罐15。
来自船舶柴油机的尾气流经第一三通阀1，在非排放控制区域直接排放到环境中，而在排放控制区则需要对船舶尾气排放进行控制。船舶尾气首先从氧化洗涤塔2的底部气体入口进入氧化洗涤塔2，电解海水产生的氧化液由氧化液供给泵5输送至第一喷淋装置入口，氧化液经第一喷淋装置喷淋到氧化洗涤塔2的氧化段。在氧化洗涤塔2内，氧化液与船舶尾气逆向接触，氧化液在氧化段能够将船舶尾气中的低价态NOx高效氧化为高价态NOx。同时基于SO2的高水溶性，SO2能够溶于氧化液并进一步被氧化为SO4 2-存在于氧化液中，实现船舶尾气中SO2的脱除。落入氧化洗涤塔2底部的氧化液由氧化洗涤塔2的底部氧化液出口排出，经第二三通阀6再次被氧化液供给泵5和第一喷淋装置输送并喷淋至氧化洗涤塔2内进行船舶尾气的氧化和脱硫。当氧化液难以继续实现较高的氧化性能和脱硫性能后，废氧化液由氧化洗涤塔2的底部氧化液出口排出，经第二三通阀6流向废液还原反应器14。氧化和脱硫后的船舶尾气继续流经氧化洗涤塔2的第一除雾段，经第一除雾段进行除雾后从氧化洗涤塔2的顶部气体出口流出氧化洗涤塔2。
氧化和脱硫后的船舶尾气经第一压气机4增压后从脱硝洗涤塔7的底部气体入口进入脱硝洗涤塔7。脱碳后的碱液作为洗涤液由洗涤液供给泵9输送到脱硝洗涤塔7脱硝段，并由第二喷淋装置喷淋到洗涤塔内，在脱硝洗涤塔7内部船舶尾气与洗涤液逆向接触。一方面脱碳后的碱液能够与船舶尾气中易溶于水且为酸性的高价态氮氧化物和氧化洗涤塔2未脱除的SO2发生中和，生成亚硝酸盐、硝酸盐和亚硫酸盐等，实现船舶尾气的脱硝和进一步脱硫；另一方面，脱碳后的碱液碱性大幅度降低，有效减弱了脱硝洗涤塔7内设备的腐蚀。脱硝洗涤塔7的第二除雾段对脱硫脱硝后的船舶尾气进行除雾处理，并将除雾后的脱硫脱硝船舶尾气从脱硝洗涤塔7的顶部气体出口排出。进行脱硫脱硝后的洗涤液从脱硝洗涤塔7的底部废洗涤液出口排出，与氧化洗涤塔2的底部氧化液出口排出的废氧化液混合后经废液供给泵8输送至废液还原反应器14。
脱硫脱硝后的船舶尾气由第二压气机10增压后经脱碳洗涤塔11的底部气体入口进入脱碳洗涤塔11，电解海水产生的碱液通过碱液供给泵16经第三喷淋装置进入脱碳洗涤塔11内部，碱液与脱硫脱硝的船舶尾气在脱碳洗涤塔11内部逆向接触，将船舶尾气中的CO2吸收脱除。船舶尾气经脱碳段脱碳和第三除雾段除雾后由脱碳洗涤塔11的顶部气体出口排放到大气环境中。脱碳后的碱液由脱碳洗涤塔11的底部洗涤液出口排出，并由洗涤液供给泵9输送至第二喷淋装置入口进行船舶尾气的脱硫脱硝。
经废液供给泵8输送的氧化洗涤塔2废氧化液和脱硝洗涤塔7废洗涤液由废液还原反应器14的顶部废液入口进入废液还原反应器14，同时氢气储罐15内的H2由废液还原反应器14的底部H2气体入口以鼓泡形式进入废液还原反应器14。在废液还原反应器14内，H2能够在催化剂的催化作用下将废液中的NO3 -还原为N2，降低了废液中NO3 -的浓度。H2还原NO3 -过程所需的催化剂由催化剂储罐13提供，经废液还原反应器14的顶部催化剂加料入口进入，催化剂加入量由加料控制阀12控制。反应所用的催化剂可选用铁基或钯基催化剂。经H2还原后的废液在实现催化剂的过滤后由废液还原反应器14的底部废液出口排放到环境中。
本实施例采用船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统的船舶尾气处理方法，其包括：
船舶尾气进入氧化洗涤塔，在氧化洗涤塔内氧化液将船舶尾气中的低价态NOx氧化为高价态NOx，并吸收SO2进行脱硫；形成的废氧化液输送至废液还原反应器进行废液处理；
经氧化和脱硫后的船舶尾气通入脱硝洗涤塔，脱硝洗涤塔利用来自脱碳洗涤塔的脱碳后的碱液对通入的船舶尾气进行脱硝和进一步脱硫处理，处理后所形成的废洗涤液输送至废液还原反应器，进行废液处理；
脱碳洗涤塔对经脱硝洗涤塔处理的气体进行脱碳处理，最后排出净化尾气。
本实施例能够有效脱除船舶尾气中的SO2、NOx和CO2，可实现95％以上SO2、85％以上NOx和80％以上CO2的脱除，同时较大限度的减少了NO3 -的生成与排放，满足IMO对船舶尾气和废水排放的要求。
本实施例具体实例中所涉及的化学反应方程式如下：
(1)电解池电解海水：
阴极槽：
2H2O+2e→2OH-+H2
阳极槽：
2Cl--2e→Cl2
Cl2+H2O→HCl+HClO
HClO→ClO-+H+
(2)氧化洗涤塔内的NOx和SO2的氧化过程
Figure BDA0003939121210000141
Figure BDA0003939121210000142
Figure BDA0003939121210000143
Figure BDA0003939121210000144
HSO3 -+HClO→SO4 2-+2H++Cl-
HSO3 -+ClO-→SO4 2-+H++Cl-
SO3 2-+HClO→SO4 2-+H++Cl-
SO3 2-+ClO-→SO4 2-+Cl-
Figure BDA0003939121210000151
NO(aq)+HClO→NO2(aq)+HCl
NO(aq)+ClO-→NO2(aq)+Cl-
3NO2(aq)+H2O→2HNO3+NO(aq)
2NO2(aq)+H2O→HNO3+HNO2
HNO2+HClO→HNO3+HCl
HNO2+ClO-→HNO3+Cl-
Figure BDA0003939121210000152
(3)脱硝洗涤塔内的脱硝、脱硫过程：NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2
2NO2+2NaHCO3→NaNO3+NaNO2+2CO2+H2O2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O2HNO3+Na2CO3→2NaNO3+CO2+H2O
HNO3+NaHCO3→NaNO3+CO2+H2O
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O
SO2+Na2CO3→Na2SO3+CO2
SO2+2NaHCO3→Na2SO3+2CO2+H2O
SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O
(4)脱碳洗涤塔内的脱碳过程：CO2+2NaOH→Na2CO3+H2OCO2+NaOH→NaHCO3
(5)废液还原反应器内NO3 -的还原过程：
Figure BDA0003939121210000161
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，包括氧化洗涤塔、脱硝洗涤塔、脱碳洗涤塔和废液还原反应器；
所述氧化洗涤塔的底部气体入口用于通入船舶尾气；所述氧化洗涤塔内设有喷淋氧化段，喷淋氧化段的入口用于通入氧化液；所述氧化洗涤塔的顶部气体出口与脱硝洗涤塔的底部气体入口相连；
所述脱硝洗涤塔内设有脱硝段，脱硝段的入口用于通入脱碳洗涤塔内脱碳后的碱液；所述脱硝洗涤塔的底部废洗涤液出口与所述废液还原反应器相连；所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口与脱碳洗涤塔的底部气体入口相连；
所述脱碳洗涤塔内设有脱碳段，脱碳段的入口用于通入碱液；所述脱碳洗涤塔的顶部气体出口排出的气体为净化尾气。
2.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，还包括电解海水装置，所述电解海水装置用于产生氧化液、碱液和氢气，并对应供给至氧化洗涤塔、脱碳洗涤塔和废液还原反应器。
3.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述氧化洗涤塔内还有第一除雾段，第一除雾段位于喷淋氧化段上部，所述氧化洗涤塔的顶部气体出口位于所述除雾段上部；
所述喷淋氧化段具有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置与氧化液供应装置相连。
4.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述氧化洗涤塔的顶部气体出口与所述脱硝洗涤塔的底部气体入口之间设有第一压气机，用于将氧化后的船舶尾气压力提升到所述脱硝洗涤塔所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口顺利流出。
5.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述脱硝洗涤塔内还设置有第二除雾段，所述第二除雾段位于脱硝段上部，所述脱硝洗涤塔的顶部气体出口位于所述第二除雾段上部。
6.如权利要求5所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述脱硝段含有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔的底部洗涤液出口相连。
7.如权利要求6所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述第二喷淋装置与所述脱碳洗涤塔的底部洗涤液出口之间设置有洗涤液供给泵，用于将脱碳后的碱液输送至所述脱硝洗涤塔内用于船舶尾气的脱硫脱硝。
8.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述脱硝洗涤塔顶部气体出口与所述脱碳洗涤塔底部气体入口间设置有第二压气机，用于将脱硫脱硝后的船舶尾气压力提升到所述脱碳洗涤塔所需的工作压力，确保船舶尾气能够从所述脱碳洗涤塔的顶部气体出口流出。
9.如权利要求1所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述脱碳洗涤塔设置有第三除雾段，所述第三除雾段位于脱碳段上部，所述脱碳洗涤塔的顶部气体出口位于所述第三除雾段上部；所述脱碳洗涤塔的脱碳段含有第三喷淋装置，所述第三喷淋装置与碱液供应装置相连；
或
所述氧化洗涤塔的废氧化液和所述脱硝洗涤塔的废洗涤液通过废液供给泵经所述废液还原反应器的顶部废液入口进入所述废液还原反应器，在催化剂的作用下被氢气还原后经所述废液还原反应器的底部还原废液出口排放到环境中。
10.一种采用如权利要求1-9中任一项所述的船舶尾气脱硫脱硝脱碳一体化系统的船舶尾气处理方法，其特征在于，包括：
船舶尾气进入氧化洗涤塔，在氧化洗涤塔内氧化液将船舶尾气中的低价态NOx氧化为高价态NOx，并吸收SO2进行脱硫；形成的废氧化液输送至废液还原反应器进行废液处理；
经氧化和脱硫后的船舶尾气通入脱硝洗涤塔，脱硝洗涤塔利用来自脱碳洗涤塔的脱碳后的碱液对通入的船舶尾气进行脱硝和进一步脱硫处理，处理后所形成的废洗涤液输送至废液还原反应器，进行废液处理；
脱碳洗涤塔对经脱硝洗涤塔处理的气体进行脱碳处理，最后排出净化尾气。
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