CN203291707U

CN203291707U - 适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统

Info

Publication number: CN203291707U
Application number: CN2013203417012U
Authority: CN
Inventors: 刘万鹤
Original assignee: Jiangsu Maritime Institute
Current assignee: Jiangsu Maritime Institute
Priority date: 2013-06-16
Filing date: 2013-06-16
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-06-16

Abstract

本实用新型涉及船舶防污染技术领域，尤其涉及一种适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，包括顺次连接构成气流通路的除尘器、海水降温装置、脱硫塔、除雾器，还包括顺次连接构成水流通路的喷淋增压水泵、喷嘴、脱硫塔、中和池、曝气池；还包括与所述中和池相连接并向其注入新鲜海水的海水泵；还包括与所述的曝气池相连接并向其鼓入大量空气的风机；还包括与所述的脱硫塔排放口相连的SO₂浓度测试仪，还包括与所述曝气池排放口相连的海水pH值盐度测试仪，所述的喷嘴和除雾器集成在脱硫塔内。本实用新型系统脱硫效率高，结构简单，价格低廉，有效节省船上宝贵的空间，并能最大限度利用二次热源，解决船舶压载水对海洋环境的生态污染。

Description

适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及船舶防污染技术领域，特别是一种适用于船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统和方法，尤其适用于现代大中型远洋船舶。

背景技术

随着世界船舶总吨位的急剧增长、低质高硫分燃油的普遍使用，导致船舶废气污染物排量巨大。据最新研究统计，目前从事国际贸易的船舶柴油机所产生的硫氧化物已占世界排放总量的7%以上，且每年已超过900万吨，特别是在港口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区和港口城市,船舶排放的硫氧化物已成为该地区的主要污染源。为此，国际海事组织（IMO）新增了MARPOL公约附则Ⅵ（防止船舶造成大气污染规则），并一致通过了关于减少船舶有害废气排放的修正案。旨在全球范围内，特别是在硫氧化物排放控制区内对船用燃油的含硫量进行严格的限制和监控，并规定于2010年7月1日起在排放控制区内船用燃油含硫量从1.5%降至1.0%，2015年1月1日起再降至0.1%的严格标准，或者船舶必须安装一个废气清洁系统，或采用其他技术性措施控制来限制硫氧化物的排放。

事实上，大中型远洋船舶柴油机SO ₂排放量巨大，一艘10万吨级的船舶，航行中每天需耗油40吨左右，若所用燃油的硫分含量为3.5%，经计算该船每天向大气排放的SO ₂气体总量高达 2.8（吨）左右，如果用降低船用燃油含硫量的方法来满足日趋严格的国际排放标准将大幅提高船舶的营运成本，使得各航运公司不堪重负。因此，对船舶柴油机含硫废气进行海水脱硫处理就成为当前研究的技术方向，关于这一点目前多项专利均有记载，包括发明专利第201210577151.4号《船舶柴油机尾气海水脱硫装置》、发明专利第20110177073.4号《船用尾排气处理系统的海水脱硫装置》、发明专利第200810048002.2号《海船排烟脱硫方法及装置》等，但是这些专利大都局限于研究脱硫塔或脱硫装置本身，未涉及到适用于船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫处理系统的优化设计。

发明内容

．所要解决的技术问题

大中型船舶柴油机使用高质低硫含量燃油成本高，使用低质高硫含量燃油排出的烟气含硫量高对环境污染大，国际海事组织将在全球范围限制船舶烟气硫化物含量会阻碍低成本油料的使用，大中型船舶需装高成本的烟气净化装置，现有的发明仅是船舶烟气脱硫装置本身，现有船舶烟气净化装置及应用成本高，限制了低成本的低质高硫含量燃油在船舶业的广泛使用，压缩了船舶业的利润空间。

．技术方案是

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，能提高低质高硫含量燃油在船舶业的广泛使用，成本低，综合效益显著，有效利用船体空间。本实用新型的技术流程：经除尘处理的含硫废气经海水降温装置降温，降温后的废气从底部流入脱硫塔脱硫，脱硫后的废气经除雾器除雾后排向大气，从脱硫塔流出的脱硫海水引入中和池，新鲜海水引入中和池以提高脱硫海水PH值并有效阻止水中SO ₂气体的重新溢出，中和后的脱硫海水注入曝气池，曝气风机鼓入大量空气提高脱硫海水中的氧的含量，使不稳定的SO ₃ ^2-氧化为稳定的SO ₄ ^2-，最终生成对海洋环境友好的硫酸盐。

本实用新型所述的适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，包括顺次连接构成气流通路的除尘器、海水降温装置、脱硫塔、除雾器，其特征在于：还包括顺次连接构成水流通路的喷淋增压水泵、喷嘴、脱硫塔、中和池、曝气池；还包括与所述中和池相连接并向其注入新鲜海水的海水泵；还包括与所述的曝气池相连接并向其鼓入大量空气的风机；还包括与所述的脱硫塔排放口相连接的SO ₂浓度测试仪，还包括与所述曝气池排放口相连接的海水PH值盐度测试仪，所述的喷嘴和除雾器集成在脱硫塔内。

优选地，所述的海水降温装置和船舶烟气进行热交换后产生的50～70℃的排出水作为造水机补给水辅助热源，多余的热海水可根据需要排入压载舱进行压载水更换；因为海水被加温到50～70℃ ，其中几乎所有的微生物和病原体都被杀除，从而解决船舶压载水对海洋环境的生态污染。

优选地，所述的脱硫塔采用低成本的对船舶柴油机排气阻力影响小的喷淋吸收空塔，置于塔顶部的喷嘴采用低成本的、易于维护管理的实心圆锥喷流形式的轴向喷嘴，从上向下喷水，降温后的含硫烟气由脱硫塔底部向上经过与自上而下的多层喷淋海水逆流充分接触混合，烟气中的SO ₂被喷淋海水吸除，处理后烟气向上排放。塔顶部排气口处设置除雾器，去除排烟气中溶有SO ₂的水雾。

优选地，所述的中和池和曝气池选用船体上边柜改装而成，有效降低船舶建造或改造成本，节省船上宝贵的场地、空间。中和池，采用引入新鲜海水与其中和的办法，以提高出水的pH值，防止SO ₂的重新溢出和满足水质恢复。中和池排出水再进行曝气处理，由曝气风机向其鼓入大量空气，设计曝气池是增加水的溶解氧，将不稳定的SO ₃ ^2-氧化为稳定的SO ₄ ^2-，最终生成对海洋环境友好的硫酸盐，使出水 pH值达6.5以上，经曝气氧化处理后的脱硫海水恢复水质排入大海。

优选地，所述的船舶柴油机含硫废气经过除尘器除尘，再经海水降温装置降温，之后进入脱硫塔底部和喷淋海水作用脱硫。含硫废气温度降到150～200℃，经脱硫塔处理SO ₂吸收率大幅提高。系统设计的海水降温装置有利于烟气中的SO ₂ 被海水溶解、吸收，提高脱硫效率。

．有益效果

本实用新型系统脱硫效率高，且结构简单，价格低廉，制造安装方便，有效节省船上宝贵的空间，有利于管理维护，并能最大限度利用二次热源，经济性好，解决船舶压载水对海洋环境的生态污染。在保持柴油机正常运行工况下，当把烟气温度冷却到150℃左右、燃油含硫量控制在3.5%以下，海水温度保持在20℃以下，系统脱硫效率理论上可达98%左右。

．附图说明

图1 烟气脱硫系统示意图。图中1为排烟管，2除尘器，3海水降温装置，4脱硫塔，5喷嘴，6除雾器，7喷淋增压水泵，8中和池，9曝气池，10 PH值盐度测试仪，11风机，12海水泵，13处理后烟气，14 SO ₂浓度测试仪，15 旁通管路，16大气，17 舷外，18 脱硫后海水。

．具体实施方式

下面结合图1和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，包括顺次连接构成气流通路的除尘器2、海水降温装置3、脱硫塔4、除雾器6，还包括顺次连接构成水流通路的喷淋增压水泵7、喷嘴5、脱硫塔4、中和池8、曝气池9；还包括与所述中和池相连接并向其注入新鲜海水的海水泵12；还包括与所述的曝气池相连接并向其鼓入大量空气的风机11；还包括与所述的脱硫塔排放口相连接的SO ₂浓度测试仪14，还包括与所述曝气池排放口相连接的海水PH值盐度测试仪10，所述的喷嘴5和除雾器6集成在脱硫塔内。

本实施例脱硫系统的连接构造，除尘器2的进气端连接于船舶柴油机的排烟管1，除尘器2的出气端连接于海水降温装置3的进气端，海水降温装置3的出气端连接于脱硫塔4下部的进气端，脱硫塔4的上部装有海水喷淋喷嘴5，脱硫塔4的排气口处装有去除水雾的除雾器6、排放口处装有SO ₂浓度检测仪14，脱硫塔4底部出水口和中和池8的入口相接，曝气池9的入口和中和池8的出口相连接，曝气池9的出口处装有脱硫海水的PH值盐度检测仪10；脱硫塔中的喷嘴5进口端连接于喷淋增压水泵7，中和池8的新鲜海水注入口与海水泵12出水口相连。

对于本实施例，除尘器2采用除尘效果好、成本低的旋风除尘器，海水降温装置3采用普通管壳式热交换器，脱硫塔4采用低成本的对船舶柴油机排气阻力影响小的喷淋吸收空塔，喷淋喷嘴5采用低成本的易于维护管理的实心圆锥喷流形式的轴向喷嘴，采用上装式除雾器6，SO ₂浓度检测仪14采用具有报警功能的在线检测仪，喷淋增压水泵7采用高压往复泵，中和池8和曝气池9采用船体上边柜改装而成，中和池注水泵12采用船用离心泵，曝气风机11采用离心式风机，采用国产最新研发的PH值、盐度二用检测仪10。本实施例优选的脱硫系统，脱硫效率好，成本低，安装方更，提高船舶空间的有效利用；同时可以最大限度地对烟气的热量进行二次回收利用。

本实施例脱硫的工艺流程，船舶柴油机排出的高温含硫废气1经海水降温装置3降温处理，对高温烟气进行降温处理的目的是提高脱硫的效果，降温后的含硫烟气由脱硫塔4底部流入而后向上经过与喷嘴5喷出的自上而下的多层喷淋海水逆流充分接触混合，烟气中的SO ₂被喷淋海水吸除，处理后烟气流经脱硫塔4顶部排气口处设置的除雾器6，去除脱硫烟气中的溶有SO ₂的水雾，而后向上排放，并由SO ₂浓度检测仪14检测SO ₂的残留量。从脱硫塔4下部流出的脱硫海水由于溶解、吸收SO ₂后发生一系列理化反应，生成大量HSO ₃ ^—及SO ₃ ^2-，pH值可降至2.7 ~ 3.5，由于HSO ₃ ^—及SO ₃ ^2-不稳定易重新分解溢出SO ₂，所以使其流入中和池8，用水泵12引入新鲜海水与其中和的办法，以提高出水的pH值，抑制SO ₂的形成和溢出。中和池8中和处理后的脱硫海水流入曝气池9进行曝气处理，由曝气风机11鼓入大量新鲜空气，设计曝气池9是增加出水的溶解氧，将不稳定的SO ₃ ^2-氧化为稳定的SO ₄ ^2-，最终生成对海洋环境友好的硫酸盐，使出水 pH值达6.5以上排出舷外。此系统处理含硫烟气不会产生副产品和二次污染。

海水降温装置3对船舶排出高温烟气经进行热交换降温后产出的50～70℃热海水可作为造水机补给水等辅助热源使用。多余的热海水可根据需要排入压载舱进行压载水更换，因为在50～70℃的海水中，其中几乎所有的微生物和病原体都被杀除，从而解决船舶压载水对海洋环境的生态污染。

以上实施例仅是针对本实用新型做解释性阐述，并不局限于该种实施方式，能够实现本实用新型目的其他任何等同变换方式皆属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，包括顺次连接构成气流通路的除尘器、海水降温装置、脱硫塔、除雾器，其特征在于：还包括顺次连接构成水流通路的喷淋增压水泵、喷嘴、脱硫塔、中和池、曝气池；还包括与所述的中和池相连接并向其注入新鲜海水的海水泵；还包括与所述的曝气池相连接并向其鼓入大量空气的风机；还包括与所述的脱硫塔排放口相连接的SO ₂浓度测试仪，还包括与所述曝气池排放口相连接的海水PH值盐度测试仪，所述的喷嘴和除雾器集成在脱硫塔内。

2.基于权利要求1所述的适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，其特征在于，所述的海水降温装置的排出水作为造水机补给水辅助热源，排入压载舱作为压载水更换水。

3.基于权利要求1所述的适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，其特征在于，所述的脱硫塔采用成本低的排气阻力小的喷淋吸收空塔，置于塔顶部的喷嘴采用成本低、易于维护管理的实心圆锥喷流形式的轴向喷嘴，塔顶部设置去除排气中溶有SO ₂水雾的除雾器。

4.基于权利要求1所述的适用于大中型船舶柴油机含硫废气处理的海水脱硫系统，其特征在于，所述的中和池和曝气池采用船体上边柜改装而成，节省船上空间，降低成本，经曝气氧化处理的脱硫海水恢复水质排放。