CN210206413U - 基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，包括洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块、排气持续监测模块和控制模块；洗涤塔模块分别与洗涤液供给模块、冷却模块、密封防倒流模块及废水处理模块连接；所述的废水处理模块和冷却模块均安装有水质监测模块；所述的排气持续监测模块布置在洗涤塔排气出口；所述的控制模块用于监控洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块及排气持续监测模块。本实用新型采用氢氧化钠溶液循环洗涤的方式，在保证脱硫效率的情况下，既能满足排放控制要求又能最大限度的降低系统堵塞风险；使用成本更低。
Description
技术领域
本实用新型涉及船用柴油机排气脱硫应用技术领域，尤其涉及一种基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统。
背景技术
基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统是目前处理船用柴油机废气中硫氧化物(SOx)的主流技术之一，使用该技术可将燃油中的3.5％的燃油硫含量降至0.1％以下。随着IMO、欧盟及美国等国家和国际组织严格的燃油硫含量标准实施期限的日益临近，世界各大船用发动机生产厂家及船舶减排设备生产厂家，纷纷开展排气洗涤脱硫设备的研制，以期在满足SOx排放限制的情况下，减少船舶燃油费用和运营成本。
国内开展了对排气洗涤脱硫技术的研发，相关技术均在陆用电站脱硫的工艺的基础上发展起来的，工艺相对简单，设备较大往往需要较大的空间来满足布置要求。而船用柴油机排气脱硫系统具有柴油机功率覆盖范围大、工况变化频繁、船体空间有限、废水排放要求严格等特点，要求较高，因此无法将现有电站脱硫技术直接应用至船用脱硫领域。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的是提供一种能够适合在排放控制区域使用的脱硫系统，满足排放限值标准的同时，系统的稳定性和可靠性可以达到最佳的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统。
技术方案：本实用新型包括洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块、排气持续监测模块和控制模块；所述的洗涤塔模块分别与洗涤液供给模块、冷却模块、密封防倒流模块及废水处理模块连接；所述的废水处理模块和冷却模块均安装有水质监测模块；所述的排气持续监测模块布置在洗涤塔排气出口；所述的控制模块用于监控洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块及排气持续监测模块。
所述的洗涤液供给模块包括至少三台立式离心泵，离心泵出口的管道上依次设置蝶阀、压力变送组件和流量变送组件，用以监测和控制管道内流体的压力和流量情况，用以实现系统随着柴油机工况的变化时洗涤液喷淋的精准控制。
所述的洗涤液供给模块布置在海平面以下，海平面与泵之间的液位高度差将泵前管路内充满海水，但高度差不宜超过15米，海水进入离心泵进口后经叶轮增压，泵送至洗涤塔模块来满足喷淋要求。
所述的冷却模块包括海水泵、板式换热器、压力变送组件、流量变送组件及阀件管路，海水泵布置在水线以下，便于海水泵入口海水的吸入，板式换热器内通过逆流换热的方式，将循环液中热量交换至海水中，压力变送组件、流量变送组件和阀门用来监测和控制冷却模块的液体流动情况，保证换热过程的稳定顺利的进行。
所述洗涤塔模块的塔内采用多层喷淋结构。
所述的密封防倒流模块采用密封阀门和新风风机组合的方式，保证柴油机排气阀门出口的压力高于排气管道内的气体压力，阀门选用双偏心挡板阀，密封风机采用一用一备，定期切换。
所述的废水处理模块包括絮凝沉淀、中和氧化调质、TMBR膜分离清洗、杂质固液分离、PAH及硝酸盐吸附，通过以上处理，完成了洗涤水中亚硫酸盐的氧化、硝酸盐和 PAH的吸附、颗粒物的分离、pH值的调整，确保船舶洗涤水出水水质满足IMO对船舶废气清洁系统的洗涤水排放的要求。
有益效果：本实用新型针对开式海水法脱硫效率低、仅能在公海碱度较高区域使用，而无法在排放控制区使用的弊端，可将硫排放降低至0.1％以下，适用于排放控制区(ECA)航行排放要求，具有如下优势：
1)与开式系统相比，不受海域碱度的影响，采用循环的方式，洗涤液的温度相对海水而言温度较高，更有利于传热传质的进行，提高化学反应效率；
2)采用氢氧化钠溶液循环洗涤的方式，可以在保证脱硫效率的情况下，既能满足排放控制要求又能最大限度的降低系统堵塞风险，循环液的pH值较高且稳定，脱硫效率更高，系统运行更稳定；
3)该系统与使用低硫燃油相比，使用成本更低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括洗涤液供给模块1、冷却模块2、洗涤塔模块3、密封防倒流模块4、废水处理模块5、水质监测模块6、排气持续监测模块7和控制模块8。洗涤塔模块3分别与洗涤液供给模块1、冷却模块2、密封防倒流模块4及废水处理模块5连接；废水处理模块5和冷却模块2均安装有水质监测模块6；排气持续监测模块 7布置在洗涤塔排气出口；控制模块8用于监控洗涤液供给模块1、冷却模块2、洗涤塔模块3、密封防倒流模块4、废水处理模块5、水质监测模块6及排气持续监测模块7。
洗涤液供给模块1是系统的执行机构，一般由至少三台立式离心泵组成，采用两用一备的方式，包括P1上层循环泵和P2上层循环泵，P3循环泵备用。立式离心泵均配置宽频电机，可在30～50HZ范围内通过调频控制泵送流量范围和扬程，有效地降低系统能耗。离心泵出口的管道上依次设置蝶阀、压力变送组件和流量变送组件，用以监测和控制管道内流体的压力和流量情况，用以实现系统随着柴油机工况的变化时洗涤液喷淋的精准控制。洗涤液供给模块1宜布置在海平面以下，海平面与泵之间的液位高度差将泵前管路内充满海水，但高度差不宜超过15米，海水进入离心泵进口后经叶轮增压，泵送至洗涤塔模块3来满足喷淋要求。
冷却模块2是用来将洗涤循环液中的热量交换至海水中，用以保证洗涤塔内的温度在化学反应最佳温度区间。该模块由海水泵、板式换热器、压力变送组件、流量变送组件及阀件管路等组成，海水泵布置在水线以下，便于海水泵入口海水的吸入，板式换热器内通过逆流换热的方式，将循环液中热量交换至海水中，压力变送组件、流量变送组件和阀门用来监测和控制冷却模块2的液体流动情况，保证换热过程的稳定顺利的进行。
洗涤塔模块3是系统的吸收反应区，塔内采用至少两层以上的多层喷淋结构形式，柴油机排气在洗涤塔内完成物理冷却降温、液体雾化、气液均布、SOx化学吸收、除雾回收等过程，净化后的排气由塔顶出口排出，化学吸收后的洗涤液和除雾器回收的液体滴落至塔底，由循环液排放出口排出。
密封防倒流模块4适用于至少一台柴油机停机不工作的情形。由于气体有向压力损失小地方流动的特性，为防止排气管路中的气体不经过排气管道排向大气而是反向进入处在非工作状态的柴油机内，形成冷凝水造成设备腐蚀。采用密封阀门和新风风机组合的方式，保证柴油机排气阀门出口的压力高于排气管道内的气体压力。阀门选用双偏心挡板阀，密封风机采用一用一备，定期切换。
废水处理模块5是废液排放净化的关键部件，该模块主要由絮凝沉淀、中和氧化调质、TMBR膜分离清洗、杂质固液分离、PAH及硝酸盐吸附工艺组成。通过以上处理，完成了洗涤水中亚硫酸盐的氧化、硝酸盐和PAH的吸附、颗粒物的分离、pH值的调整，确保船舶洗涤水出水水质满足IMO对船舶废气清洁系统的洗涤水排放的要求。
控制模块8是系统的核心部件，根据柴油机功率、转速、排气温度、燃油硫含量等参数，通过程序计算确定洗涤液的供给量；再利用水质监测模块6和排气持续监测模块 7检测到的数据，用来检测排放指标和系统数据反馈调节，实现喷淋量的精准控制，完成排放限值的同时起到节能减排的作用。
水质监测模块6和排气持续监测模块7是系统的监控装置，水质检测模块6分别安装在海水加注口和废液排放口两个位置，用来检测进水口和出水口的水质指标用来检验废液净化效果，保证废液达标排放。排气持续检测模块7布置在洗涤塔排气出口，用来检测排气中SOx含量，同时该数据作为控制系统控制反馈信号，以实现系统能耗控制的最大化。
某船舶主推动力为额定功率为26170kW，最大排气处理量为207000kg/h的低速柴油机，为满足IMO对排气SOx排放要求，在该柴油机上安装了本实用新型的基于钠碱法的闭式脱硫系统装置。通过计算得出该柴油机排气洗涤脱硫系统所需洗涤液喷淋流量范围为650m3/h～1170m3/h，洗涤塔采用直径5650mm，高度10800mm的洗涤塔。
某船舶主推动力为额定功率为54660kW，最大排气处理量为437630kg/h的低速柴油机，为满足IMO对排气SOX排放要求，在该柴油机上安装了本实用新型的基于闭式钠碱法的船用柴油机排气洗涤脱硫系统装置。通过计算得出该柴油机排气洗涤脱硫系统所需洗涤液喷淋流量范围为1480m3/h～2650m3/h，采用直径8220mm，高度14300mm的洗涤塔。
以上两个实施例在使用该闭式钠碱发洗涤脱硫系统后，脱硫系统整机SOX转化率达98％以上，净化后的SOx排放可与0.1％的低硫燃油等效，达到IMO对远洋船舶在公海航行的排放限制要求。
Claims (7)
1.一种基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，包括洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块、排气持续监测模块和控制模块；所述的洗涤塔模块分别与洗涤液供给模块、冷却模块、密封防倒流模块及废水处理模块连接；所述的废水处理模块和冷却模块均安装有水质监测模块；所述的排气持续监测模块布置在洗涤塔排气出口；所述的控制模块用于监控洗涤液供给模块、冷却模块、洗涤塔模块、密封防倒流模块、废水处理模块、水质监测模块及排气持续监测模块。
2.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述的洗涤液供给模块包括至少三台立式离心泵，离心泵出口的管道上依次设置蝶阀、压力变送组件和流量变送组件。
3.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述的洗涤液供给模块布置在海平面以下。
4.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述的冷却模块包括海水泵、板式换热器、压力变送组件、流量变送组件及阀件管路。
5.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述洗涤塔模块的塔内采用多层喷淋结构。
6.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述的密封防倒流模块采用密封阀门和新风风机组合的方式。
7.根据权利要求1所述的基于闭式钠碱法的船舶柴油机排气脱硫系统，其特征在于，所述的废水处理模块包括絮凝沉淀、中和氧化调质、TMBR膜分离清洗、杂质固液分离、PAH及硝酸盐吸附。
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