CN202983515U

CN202983515U - 船舶柴油机尾气海水脱硫装置

Info

Publication number: CN202983515U
Application number: CN 201220731246
Authority: CN
Inventors: 宿鹏浩; 许乐平; 马义平; 夏同友
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-27

Abstract

本实用新型涉及一种船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其包含外壳，安装在外壳底部的气流入口法兰，安装在外壳内部且位于气流入口法兰上方的尾液收集槽，安装在外壳内部且位于尾液收集槽上方的尾液分离器，安装在外壳内部且位于尾液分离器上方的气流均布器，安装在外壳内部且位于气流均布器上方的湍流球层，安装在外壳内部且位于湍流球层上方的并联独立直管错流式喷淋装置，安装在外壳内部且位于并联独立直管错流式喷淋装置上方的除湿装置，以及安装在除湿装置上方且位于外壳顶部的气流出口法兰。本实用新型对喷淋方式进行独立直管式优化，可在不增加设备和操作的前提下减小脱硫装置高度、压力损失和气液比，有效提高脱硫效率。

Description

船舶柴油机尾气海水脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶柴油机尾气海水脱硫方法及装置，尤其是指一种并联独立直管错流式喷淋-湍流球船舶柴油机尾气海水脱硫方法及装置，以实现对船舶柴油机尾气中硫氧化物的去除。

背景技术

船用燃油中含有0.1%～7%的硫，由于含硫量较低，柴油机烟气中硫氧化物浓度很低；但通常船舶航行距离长，消耗燃油总量大，所以船舶排放硫氧化物的总量巨大。为防止船舶运行而造成硫氧化物排放对大气的污染，国际海事组织（IMO）制定了MARPOL公约附则Ⅵ（防止船舶造成大气污染规则），其中规定了船舶必须采取措施将硫氧化物的总排放量减少至6.0g／(kw·h)或以下。船舶柴油机尾气硫氧化物排放如果超标，其航行将受到MARPOL73/78公约限值，造成巨额的经济损失。为减少船舶运行过程中硫氧化物的排放，满足公约日益严格的要求，对船舶柴油机尾气进行脱硫势在必行。

现有技术中，在船舶上安装尾气脱硫装置是保障硫氧化物排放达标的主要手段。海水脱硫工艺主要利用海水的碱性对硫氧化物进行吸收固定，具有建设和运行成本相对较低、不产生固体废物和污泥、脱硫塔不易堵塞结垢、压力损失较小、运行稳定等优点，技术特点符合船用脱硫装置的基本要求。

海水脱硫所需的主要设备为吸收塔，目前船用海水吸收塔多采用喷淋塔和固定填料的填料塔结构，采用两相逆流的气液接触方式，这一点目前多项专利均有记载，包括实用新型专利第201110177073.4号《船用尾排气处理系统的海水脱硫装置》、实用新型专利第200810048002.2号《海船排烟脱硫方法及装置》、以及实用新型专利第200710012371.1号《对船舶尾气进行海水洗涤处理的装置及方法》。由于喷淋塔结构的吸收塔内气液传质速率低，海水易发生壁流造成气液接触不充分而损失脱硫效率，需要气、液两相在脱硫装置内停留较长时间，因而塔高巨大不易装船；另外固定填料的填料塔运行时压力损失大，运行能耗高，同样易发生壁流现象。此二类脱硫装置液气比均较大，为获得95%脱硫效率时，板式喷淋塔液气比为10L/m³，填料塔液气比为5.55L/m³。综上所述，脱硫塔高度过大、压力损失大、液气比大等缺陷限制了海水脱硫装置在船舶柴油机尾气脱硫中的应用。

克服上述缺陷的通行做法是对作为硫氧化物吸收剂的海水进行改质，这种技术方案目前也有多项专利已经记载，包括实用新型专利CN201210211165.4号《用于船用燃机尾气处理的电解法海水脱硫方法和装置》，和实用新型专利CN201110039565.7号《镁基-海水法船用脱硫系统》。但是，海水在改质的过程中需要使用额外的设备或碱性添加剂，操作相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种船舶柴油机尾气海水脱硫装置，对喷淋方式进行独立直管式优化，可在不增加设备和操作的前提下减小脱硫装置高度、压力损失和气液比，有效提高脱硫效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其包含外壳，安装在外壳底部的气流入口法兰，安装在外壳内部且位于气流入口法兰上方的尾液收集槽，安装在外壳内部且位于尾液收集槽上方的尾液分离器，安装在外壳内部且位于尾液分离器上方的气流均布器，安装在外壳内部且位于气流均布器上方的湍流球层，安装在外壳内部且位于湍流球层上方的并联独立直管错流式喷淋装置，安装在外壳内部且位于并联独立直管错流式喷淋装置上方的除湿装置，以及安装在除湿装置上方且位于外壳顶部的气流出口法兰。

所述气流入口法兰与气流出口法兰分别与船舶排气管法兰连接，将海水脱硫装置接入船舶排气管中。

所述尾液分离器采用旋流式尾液分离器，通过支架固定安装在外壳的内壁上。

所述湍流球层的底部安装有下格栅，该下格栅位于气流均布器与湍流球层之间；所述湍流球层的顶部安装有上格栅，该上格栅位于湍流球层与并联独立直管错流式喷淋装置之间。

所述并联独立直管错流式喷淋装置包含：若干并联的独立直管，分别在海水脱硫装置的外壳内沿径向垂直设置，且在该海水脱硫装置的径向截面内均匀分布；若干海水管，上下间隔分布，每根海水管垂直穿过外壳引入海水脱硫装置内部、且分别垂直穿过每个独立直管引入各独立直管内部；若干喷头，其分别安装在每个独立直管内部的每根海水管上，形成若干级喷淋装置。

在每根海水管位于外壳外部的一端上安装有海水管法兰，其与海水供给系统相连接。

所述喷头垂直于海水管向下安装，且位于各独立直管的横截面圆心处；所述喷头的喷淋角α的角度范围为15°～180°，由该喷头喷出的海水在独立直管内部形成空心锥体或实心锥体的海水水幕。

所述除湿装置包含若干旋流式除湿器，分别安装在每个独立直管内，且位于最顶部海水管的上方。

每个独立直管内可上下间隔设置若干个旋流式除湿器，形成若干级除湿装置。

所述尾液收集槽围绕并覆盖外壳的内壁设置；在所述尾液收集槽下部的外壳上设置有尾液排出口，在该尾液排出口的一端设置有尾液排出法兰，用于外接脱硫尾液接收设备；在所述尾液排出口和尾液排出法兰之间还设置有阀门。

本实用新型所提供的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，对喷淋方式进行独立直管式优化，可在不增加设备和操作的前提下减小脱硫装置高度、压力损失和气液比，有效提高脱硫效率。

附图说明

图1为本实用新型中的船舶柴油机尾气海水脱硫装置的结构示意图；

图2为本实用新型中的并联独立直管的布局示意图。

具体实施方式

以下结合图1和图2，详细说明本实用新型的一个优选实施例。

如图1所示，为本实用新型所提供的船舶柴油机尾气海水脱硫装置的结构示意图。该海水脱硫装置包含外壳18，安装在外壳18底部的气流入口法兰1，安装在外壳18内部且位于气流入口法兰1上方的尾液收集槽2，安装在外壳18内部且位于尾液收集槽2上方的尾液分离器6，安装在外壳18内部且位于尾液分离器6上方的气流均布器8，安装在外壳18内部且位于气流均布器8上方的湍流球层10，安装在外壳18内部且位于湍流球层10上方的并联独立直管错流式喷淋装置，安装在外壳18内部且位于并联独立直管错流式喷淋装置上方的除湿装置，以及安装在除湿装置上方且位于外壳18顶部的气流出口法兰17。

所述气流入口法兰1与气流出口法兰17分别与船舶排气管法兰连接，将海水脱硫装置接入船舶排气管中。

所述尾液分离器6采用旋流式尾液分离器，通过支架7固定安装在外壳18的内壁上。

所述湍流球层10的底部安装有下格栅9，该下格栅9位于气流均布器8与湍流球层10之间；所述湍流球层10的顶部安装有上格栅11，该上格栅11位于湍流球层10与并联独立直管错流式喷淋装置之间。

所述并联独立直管错流式喷淋装置包含若干并联的独立直管12，如图2所示，若干所述独立直管12在海水脱硫装置的外壳18内沿径向垂直设置，且在该海水脱硫装置的径向截面内均匀分布。

所述并联独立直管错流式喷淋装置还包含若干海水管14，上下间隔分布，每根海水管14垂直穿过外壳18引入海水脱硫装置内部、且分别垂直穿过每个独立直管12引入各独立直管12内部；在每根海水管14位于外壳18外部的一端上安装有海水管法兰15，其与海水供给系统相连接。

所述并联独立直管错流式喷淋装置还包含若干喷头13，其分别安装在每个独立直管12内部的每根海水管14上，从而形成一级或多级喷淋装置；该喷头13垂直于海水管14向下安装，且位于各独立直管12的横截面圆心处；所述喷头13的喷淋角α的角度范围为15°～180°，由该喷头13喷出的海水在独立直管12内部形成空心锥体或实心锥体的海水水幕19。

所述除湿装置包含若干旋流式除湿器16，分别安装在每个独立直管12内，且位于最顶部海水管14的上方。进一步，每个独立直管12内可上下间隔设置多个旋流式除湿器16，从而形成多级除湿装置。

所述尾液收集槽2围绕并覆盖外壳18的内壁设置；在所述尾液收集槽2下部的外壳18上设置有尾液排出口3，在该尾液排出口3的一端设置有尾液排出法兰5，用于外接脱硫尾液接收设备，在所述尾液排出口3和尾液排出法兰5之间还设置有阀门4。

本实用新型所提供的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其具体脱硫过程和方法如下所述。首先，将气流入口法兰1和气流出口法兰17与船舶排气管对应法兰对接固定，使得船舶柴油机尾气海水脱硫装置接入船舶排气管中，船舶柴油机尾气按图1所示气流方向由气流入口法兰1处进入海水脱硫装置内部。船舶柴油机尾气首先经过旋流式尾液分离器6，带动旋流式尾液分离器6旋转；并进一步经过气流均布器8，使得即将进入湍流球层10的船舶柴油机尾气气流沿海水脱硫装置的径向均匀分布。随后，当船舶柴油机尾气气流进入湍流球层10时，吹动湍流球在上格栅9和下格栅11之间进行湍流运动，在湍流球表面发生气液传质过程。接着，船舶柴油机尾气气流分别进入各独立直管12，由于海水管法兰15外接海水供给系统，海水经过海水管14进入喷头13，并由喷头13向独立直管12内壁喷射形成海水水幕19，从而使得海水与穿过海水水幕19的船舶柴油机尾气气流发生气液传质过程，去除船舶柴油机尾气气流中的硫氧化物。最后，气流经过旋流式除湿器16进行除湿处理，除去脱硫后气流中的水汽，并由气流出口法兰17排出进入船舶排气管中。

在上述过程中，大部分与船舶柴油机尾气气流发生气液传质的海水液滴在重力作用下向下运动或在各独立直管12内壁形成向下壁流并进入湍流球层10，在湍流球表面与后续流入的船舶柴油机尾气气流发生气液传质过程。而另外小部分海水液滴被气流夹带入旋流式除湿器16中，并且被旋流式除湿器16从气流中除湿分离，从而在各独立直管12内壁形成向下壁流并进入湍流球层与后续流入的气流发生气液传质。最终，全部的海水液滴在向下经过湍流球层10后形成脱硫尾液，脱硫尾液继续向下运动经过尾液分离器6时从后续流入的船舶柴油机尾气气流中被分离，并在外壳18内壁形成向下壁流从而进入尾液收集槽2。当尾液收集槽2内收集的脱硫尾液液面低于尾液排出口3上沿时，阀门4保持关闭，防止后续流入的尚未经脱硫处理的船舶柴油机尾气气流从尾液排出口3漏出；而当尾液收集槽2内收集的脱硫尾液的液面高于尾液排出口3上沿时，开启阀门4，脱硫尾液从尾液排出口3排出至通过尾液排出法兰5外接的脱硫尾液接收设备中。

综上所述，本实用新型所提供的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果。

1、在并联独立直管错流式喷淋装置内，尾气气流与海水错流运动，提高气液传质速率，克服了壁流对脱硫效率的负面影响，减小吸收塔塔高，减小压力损失。

2、在并联独立直管错流式喷淋装置内，采用独立直管结构，降低气液分布的不均匀性，增加气液接触几率，提高脱硫效率。

3、尾气气流在运行过程中，湍流球层保持湍流状态，减小压力损失，增加气液接触几率和接触时间而提高了吸收效率。

4、除湿器和尾液分离器均采用旋流式，减小压力损失，使脱硫尾液全部形成壁流。

5、另外设置有尾液收集槽2，有效收集形成壁流的脱硫尾液，结构简单不易损坏；并且设置阀门以避免未经处理的尾气气流从尾液排出口漏出。

因此，本实用新型所提供的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，脱硫效率不低于90%，装置总体高度不高于2m，压力损失不高于300mmHg，液气比不高于4L/m³。

尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，包含：

外壳（18）；

安装在外壳（18）底部的气流入口法兰（1）；

安装在外壳（18）内部且位于气流入口法兰（1）上方的尾液收集槽（2）

安装在外壳（18）内部且位于尾液收集槽（2）上方的尾液分离器（6）；

安装在外壳（18）内部且位于尾液分离器（6）上方的气流均布器（8）；

安装在外壳（18）内部且位于气流均布器（8）上方的湍流球层（10）；

安装在外壳（18）内部且位于湍流球层（10）上方的并联独立直管错流式喷淋装置；

安装在外壳（18）内部且位于并联独立直管错流式喷淋装置上方的除湿装置；以及

安装在除湿装置上方且位于外壳（18）顶部的气流出口法兰（17）。

2.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述气流入口法兰（1）与气流出口法兰（17）分别与船舶排气管法兰连接，将海水脱硫装置接入船舶排气管中。

3.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述尾液分离器（6）采用旋流式尾液分离器，通过支架（7）固定安装在外壳（18）的内壁上。

4.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述湍流球层（10）的底部安装有下格栅（9），该下格栅（9）位于气流均布器（8）与湍流球层（10）之间；所述湍流球层（10）的顶部安装有上格栅（11），该上格栅（11）位于湍流球层（10）与并联独立直管错流式喷淋装置之间。

5.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述并联独立直管错流式喷淋装置包含：

若干并联的独立直管（12），分别在海水脱硫装置的外壳（18）内沿径向垂直设置，且在该海水脱硫装置的径向截面内均匀分布；

若干海水管（14），上下间隔分布，每根海水管（14）垂直穿过外壳（18）引入海水脱硫装置内部、且分别垂直穿过每个独立直管（12）引入各独立直管（12）内部；

若干喷头（13），其分别安装在每个独立直管（12）内部的每根海水管（14）上，形成若干级喷淋装置。

6.如权利要求5所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，在每根海水管（14）位于外壳（18）外部的一端上安装有海水管法兰（15），其与海水供给系统相连接。

7.如权利要求5所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述喷头（13）垂直于海水管（14）向下安装，且位于各独立直管（12）的横截面圆心处；所述喷头（13）的喷淋角的角度范围为15°～180°，由该喷头（13）喷出的海水在独立直管（12）内部形成空心锥体或实心锥体的海水水幕（19）。

8.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述除湿装置包含若干旋流式除湿器（16），分别安装在每个独立直管（12）内，且位于最顶部海水管（14）的上方。

9.如权利要求8所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，每个独立直管（12）内可上下间隔设置若干个旋流式除湿器（16），形成若干级除湿装置。

10.如权利要求1所述的船舶柴油机尾气海水脱硫装置，其特征在于，所述尾液收集槽（2）围绕并覆盖外壳（18）的内壁设置；

在所述尾液收集槽（2）下部的外壳（18）上设置有尾液排出口（3），在该尾液排出口（3）的一端设置有尾液排出法兰（5），用于外接脱硫尾液接收设备；

在所述尾液排出口（3）和尾液排出法兰（5）之间还设置有阀门（4）。