CN204543965U - 基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，包括一层喷淋管路、二层喷淋管路、碱液管路、循环液管路、一层喷淋水换热机构和淡水管路；一层、二层喷淋管路的进口均与循环液管路连通；一层喷淋管路的出口连接一层喷淋水换热机构，并通过一层喷淋水换热机构连接脱硫塔的一层喷淋入口；二层喷淋管路的出口连接脱硫塔的二层喷淋入口；碱液管路的出口分别连接一层和二层喷淋管路；循环液管路的进口连接脱硫塔的循环液出口；淡水管路的出口与脱硫塔的除雾器的清洗入口相连，在淡水管路的出口端设有淡水分支管路，淡水分支管路连接循环液管路。本实用新型通过对脱硫液的闭式循环喷淋，可满足船用柴油机废气脱硫系统消耗功率小、淡水资源消耗少等要求。

Description

基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统

技术领域

本实用新型涉及船用柴油机废气洗涤脱硫技术，尤其涉及一种基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统。

背景技术

基于钠碱法的废气洗涤脱硫是船用柴油机废气SO_X后处理的主流技术。喷淋系统是废气洗涤脱硫系统的核心部套，是实现脱硫液循环供给、精确计量及喷射的执行机构。目前，废气脱硫喷淋系统可公开获得的技术主要集中于陆用电站脱硫系统领域。

陆用电站所普遍适用的脱硫喷淋主要有：钙法脱硫喷淋、海水脱硫喷淋、氨法脱硫喷淋等。其中：钙法脱硫喷淋是指将石灰石、石灰等溶解至吸收液，将吸收液通过喷嘴喷入脱硫塔，与烟气发生化学反应，并进行强制氧化和中和反应并形成石膏副产品的喷淋技术；海水脱硫喷淋是指将大量海水通过喷嘴喷入脱硫塔，利用海水的碱度使其与烟气发生化学反应，从而达到脱硫目的的喷淋技术；氨法脱硫是指采用氨水作为脱硫吸收剂，将其喷入脱硫塔与烟气发生反应，经空气强制氧化反应生成硫酸铵溶液，经系列后处理形成硫酸铵化肥的喷淋技术。

以上电站脱硫喷淋系统均采用的开式喷淋，具有结构简单、喷淋流量大、可形成副产品等优点，但同时也存在着消耗功率大、淡水消耗量高、对水处理流量大等缺点，无法满足船用柴油机废气脱硫系统消耗功率小、淡水资源消耗少、废水排放量小等要求，因此无法将现有电站脱硫喷淋技术直接应用至船用废气脱硫喷淋系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能实现脱硫液的循环喷射、消耗功率小、只需同时抽取少量废水进行处理排放、淡水消耗量少、脱硫效率高的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，以满足船用柴油机废气洗涤脱硫系统性能指标要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，分别与脱硫塔的一层喷淋入口和二层喷淋入口相连，其特点在于：该船用脱硫循环喷淋系统包括一层喷淋管路、二层喷淋管路、碱液管路、循环液管路、一层喷淋水换热机构和淡水管路；一层喷淋管路的进口和二层喷淋管路的进口均与循环液管路连通；一层喷淋管路的出口连接一层喷淋水换热机构，并通过该一层喷淋水换热机构连接脱硫塔的一层喷淋入口；二层喷淋管路的出口连接脱硫塔的二层喷淋入口；碱液管路的出口分别连接一层喷淋管路和二层喷淋管路；循环液管路的进口连接脱硫塔的循环液出口；淡水管路的出口与脱硫塔的除雾器的清洗入口相连，在淡水管路的出口端设有淡水分支管路，该淡水分支管路连接循环液管路。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，一层喷淋管路和二层喷淋管路上均设有循环液泵和阀门；淡水管路上设有淡水泵和阀门；上述循环液泵和淡水泵均采用变频控制。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，该船用脱硫循环喷淋系统还包括备用喷淋管路，该备用喷淋管路的进口与循环液管路连通；备用喷淋管路的出口通过第一分支管路与一层喷淋管路的出口端相连，并通过第二分支管路与二层喷淋管路的出口端相连看，第一分支管路和第二分支管路上分别设有常闭阀。备用喷淋管路上设有循环液泵和阀门；该循环液泵采用变频控制。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，一层喷淋水换热机构包括循环液换热管路、冷却水管路和换热器，该循环液换热管路和冷却水管路均与该换热器相连，循环液换热管路通过该换热器与冷却水管路实现换热；其中，循环液换热管路的进口连接一层喷淋管路的出口，循环液换热管路通过换热器换热后，出口连接脱硫塔的一层喷淋入口，循环液换热管路上设有阀门；冷却水管路的进口连接冷却水塔的出口，冷却水管路通过换热器换热后，出口连接冷却水塔的入口；冷却水管路上设有冷却水泵和阀门，该冷却水泵采用变频控制。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，该船用脱硫循环喷淋系统还包括第三分支管路和第四分支管路，第三分支管路连接在循环液换热管路的出口端与循环液管路之间，第四分支管路连接在二层喷淋管路的出口端与循环液管路之间；在第三分支管路上设有第一pＨ传感器；在第四分支管路上设有第二pＨ传感器；所述淡水管路的出口端设有传感器清洗管路，该传感器清洗管路分别连接两个pＨ传感器。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，该船用脱硫循环喷淋系统还包括第五分支管路，该第五分支管路连接在循环液换热管路的入口端与出口端之间，在第五分支管路上设有常闭阀。

上述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其中，该船用脱硫循环喷淋系统还包括废液抽取管路，该废液抽取管路的进口连接循环液换热管路的出口端，废液抽取管路的出口外接废水处理系统；废液抽取管路上设有阀门。

本实用新型通过对脱硫液的闭式循环喷淋，可满足船用柴油机废气脱硫系统消耗功率小、淡水资源消耗少、废水排放量小等要求，并具有以下的优点和特点：

1、脱硫液采用循环喷射的方式，大大减少了NaOH和淡水的消耗量；

2、对循环液泵、淡水泵、冷却水泵等采用变频控制，减少喷淋系统功率消耗；

3、采用板式换热器并结合冷却水泵的变频控制，使一层喷淋温度稳定在适宜温度范围，确保脱硫塔内温度保持在最佳反应区间，在不增大废气后端设备防腐压力的前提下大大提高了废气脱硫效率，最高效率可达98%以上；

4、利用pＨ传感器对循环液水质进行实时在线监测，当水质下降到一定值时抽取部分循环液至废水处理器，大大减少了脱硫系统的废水处理量，并减小了废水处理器所需占用的船体空间。

附图说明

图1是本实用新型基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，根据本实用新型一实施例的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，分别与脱硫塔的一层喷淋入口、二层喷淋入口相连，向脱硫塔提供脱硫液。该船用脱硫循环喷淋系统包括一层喷淋管路1、二层喷淋管路2、备用喷淋管路3、碱液管路4、循环液管路5、一层喷淋水换热机构以及淡水管路9。一层喷淋管路1、二层喷淋管路2和备用喷淋管路3的进口分别与循环液管路5连通；一层喷淋管路1的出口连接一层喷淋水换热机构，并通过一层喷淋水换热机构连接脱硫塔的一层喷淋入口；二层喷淋管路2的出口21连接脱硫塔的二层喷淋入口；备用喷淋管路3的出口通过第一分支管路31与一层喷淋管路1的出口端相连，并通过第二分支管路32与二层喷淋管路2的出口端相连。第一分支管路31上设有常闭阀311，第二分支管路32上设有常闭阀321，在需要时可打开其中一个常闭阀，以开启备用喷淋管路，代替一层喷淋管路或二层喷淋管路。碱液管路4的进口41外接碱液罐，碱液管路4的出口分别连接一层喷淋管路1和二层喷淋管路2。循环液管路5的进口51连接脱硫塔的循环液出口。淡水管路9的进口91外接淡水罐，淡水管路的出口94与脱硫塔的除雾器的清洗入口相连，在淡水管路的出口端设有淡水分支管路95，淡水分支管路95连接循环液管路。淡水分支管路上设有阀门。在图中的实施例中，淡水分支管路包括主支路和备用支路，主支路上设有电动阀951，备用支路上设有常闭手动阀952。图1中，标注有“NC”的阀门均表示该阀门为常闭阀。

上述的一层喷淋水换热机构包括循环液换热管路6、冷却水管路7和换热器8，循环液换热管路6和冷却水管路7均与该换热器8相连，循环液换热管路6通过换热器8与冷却水管路7实现换热。其中，循环液换热管路6的进口连接一层喷淋管路1的出口，循环液换热管路6通过换热器8换热后，出口61连接脱硫塔的一层喷淋入口。冷却水管路7的进口71连接冷却水塔的出口，冷却水管路7通过换热器换热后，出口72连接冷却水塔的入口。换热器8优选采用板式换热器。

该船用脱硫循环喷淋系统还包括第三分支管路33和第四分支管路34，第三分支管路33连接在循环液换热管路6的出口端与循环液管路5之间，第四分支管路34连接在二层喷淋管路2的出口端与循环液管路5之间；在第三分支管路33上设有第一pＨ传感器331；在第四分支管路34上设有第二pＨ传感器341；淡水管路9的出口端设有传感器清洗管路92，传感器清洗管路92分别连接第一和第二pＨ传感器，用于对该两个pＨ传感器进行清洗。

该船用脱硫循环喷淋系统还包括第五分支管路35，该第五分支管路35连接在循环液换热管路6的入口端与出口端之间，在第五分支管路35上设有常闭阀351。在不需要换热时，只需打开常闭阀351，一层喷淋管路1出来的脱硫液可不经过一层喷淋水换热机构换热，而是直接通过该第五分支管路35流向出口61。

该船用脱硫循环喷淋系统还包括废液抽取管路36，该废液抽取管路36的进口分别连接循环液换热管路6的进口端和出口端，废液抽取管路36的出口361外接废水处理系统。图中，该废液抽取管路36包括依次连接的三通阀362、电动阀363和流量计364，三通阀362的一个入口与循环液换热管路6的进口端连通，另一个入口与循环液换热管路6的出口端连通，三通阀362的出口与电动阀363和流量计364依次串接后外接废水处理系统。

上述一层喷淋管路1、二层喷淋管路2、备用喷淋管路3上分别设有循环液泵81、82、83，淡水管路9上设有淡水泵84，冷却水管路7上设有冷却水泵85；上述循环液泵81、82、83、淡水泵84、冷却水泵85均采用变频控制，循环液泵81、82、83、淡水泵84、冷却水泵85均为离心泵。

此外，一层喷淋管路1及二层喷淋管路2的循环液泵的泵前均设有泵前手动阀和泵前压力表，一层喷淋管路1、二层喷淋管路2的循环液泵的泵后均设有泵后压力表、泵后手动阀和泵后流量计；备用喷淋管路3的循环液泵的泵前设有泵前手动阀和泵前压力表，备用喷淋管路3的循环液泵的泵后设有泵后压力表和泵后手动阀。淡水管路9的淡水泵的泵前设有泵前过滤器93、泵前手动阀、泵前压力表，淡水管路9的淡水泵的泵后设有泵后压力表、泵后手动阀、单向阀99和流量计；循环液换热管路6在流入换热器8的管段上设有手动阀、压力表和温度计，循环液换热管路6在流出换热器8的管段上设有温度计、压力表和手动阀；冷却水管路7在流入换热器8的管段上设有位于冷却水泵85的泵前的手动阀、压力表以及位于冷却水泵85的泵后的压力表、手动阀和温度计，冷却水管路7在流出换热器8的管段上设有手动阀、压力表和三通阀，该三通阀的一个出口经泵前的手动阀与冷却水泵85的入口连通，另一个出口连接出口72。

本实用新型的工作过程原理是，根据柴油机功率、转速、排气温度、燃油硫含量等参数，确定喷淋系统所需一层和二层循环液流量的区间范围，同时根据淡水蒸发量及废气硫含量确定补充淡水及碱液的流量，从而确定循环喷淋应选用的循环液泵、流量计等关键部件的型号。另外，系统通过板式换热器对一层喷淋液进行换热，以确保脱硫系统在适宜温度下运行，根据喷淋量及废气热量，确定换热器及冷却水泵。

该喷淋系统分为两层喷淋，采用二备一的形式，其中一层喷淋为主喷淋，是发生化学反应的主要区域，二层喷淋为辅喷淋，其作用是降低排气温度。该系统主要工作过程如下：将淡水及一定量的NaOH溶液加入脱硫塔底，利用离心泵将液体循环输送至喷嘴，并喷入脱硫塔，使其与废气发生反应；分别对一层和二层喷淋管路的循环液泵进行变频控制，并借助流量计的计量，使其流量保持在一定范围内；通过换热器对一层喷淋液进行换热，并利用冷却水泵的变频控制实现喷淋保持在所需最佳恒定温度（例如45℃）；通过实时监测循环水水质，利用电动阀363的开闭抽取少量的循环废液至废水处理系统；根据循环液的液位信号，对淡水泵84进行变频控制，将淡水喷入脱硫塔，使循环液液位保持在一定值内并清洗脱硫塔的除雾器，以补充蒸发损失的水分；同时利用pH传感器331、341监测循环液的pH值，当pH值降至一定值时加入定量的NaOH溶液，保持循环液的脱硫能力，从而完成整个循环喷淋系统工作流程。

应用本实用新型基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统后，脱硫系统整机SO_X转化率达98%以上，柴油机SO_X排放达到IMO标准要求。

Claims (10)

1.基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，分别与脱硫塔的一层喷淋入口和二层喷淋入口相连，其特征在于：该船用脱硫循环喷淋系统包括一层喷淋管路、二层喷淋管路、碱液管路、循环液管路、一层喷淋水换热机构和淡水管路；

所述一层喷淋管路的进口和二层喷淋管路的进口均与所述循环液管路连通；一层喷淋管路的出口连接所述一层喷淋水换热机构，并通过该一层喷淋水换热机构连接所述脱硫塔的一层喷淋入口；二层喷淋管路的出口连接所述脱硫塔的二层喷淋入口；

所述碱液管路的出口分别连接一层喷淋管路和二层喷淋管路；

所述循环液管路的进口连接所述脱硫塔的循环液出口；

所述淡水管路的出口与所述脱硫塔的除雾器的清洗入口相连，在淡水管路的出口端设有淡水分支管路，该淡水分支管路连接所述循环液管路。

2.如权利要求1所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：所述的一层喷淋管路和二层喷淋管路上均设有循环液泵和阀门；所述的淡水管路上设有淡水泵和阀门；上述循环液泵和淡水泵均采用变频控制。

3.如权利要求1所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：该船用脱硫循环喷淋系统还包括备用喷淋管路，该备用喷淋管路的进口与所述循环液管路连通；该备用喷淋管路的出口通过第一分支管路与所述一层喷淋管路的出口端相连，并通过第二分支管路与所述二层喷淋管路的出口端相连看，所述第一分支管路和第二分支管路上分别设有常闭阀。

4.如权利要求3所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：所述备用喷淋管路上设有循环液泵和阀门；该循环液泵采用变频控制。

5.如权利要求1所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：所述一层喷淋水换热机构包括循环液换热管路、冷却水管路和换热器，该循环液换热管路和冷却水管路均与该换热器相连，循环液换热管路通过该换热器与冷却水管路实现换热；

其中，循环液换热管路的进口连接一层喷淋管路的出口，循环液换热管路通过换热器换热后，出口连接脱硫塔的一层喷淋入口，循环液换热管路上设有阀门。

6.如权利要求5所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：该船用脱硫循环喷淋系统还包括第三分支管路和第四分支管路，第三分支管路连接在循环液换热管路的出口端与循环液管路之间，第四分支管路连接在二层喷淋管路的出口端与循环液管路之间；在第三分支管路上设有第一pＨ传感器；在第四分支管路上设有第二pＨ传感器；所述淡水管路的出口端设有传感器清洗管路，该传感器清洗管路分别连接两个pＨ传感器。

7.如权利要求6所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：该船用脱硫循环喷淋系统还包括第五分支管路，该第五分支管路连接在所述循环液换热管路的入口端与出口端之间，在第五分支管路上设有常闭阀。

8.如权利要求6所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：该船用脱硫循环喷淋系统还包括废液抽取管路，该废液抽取管路的进口连接所述循环液换热管路的出口端，废液抽取管路的出口外接废水处理系统；废液抽取管路上设有阀门。

9.如权利要求5所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：所述换热器为板式换热器；

所述冷却水管路的进口连接冷却水塔的出口，冷却水管路通过换热器换热后，出口连接冷却水塔的入口；所述冷却水管路上设有冷却水泵和阀门，该冷却水泵采用变频控制。

10.如权利要求1所述的基于钠碱法的船用脱硫循环喷淋系统，其特征在于：所述碱液管路的进口外接碱液罐；所述淡水管路的进口外接淡水罐。