CN214345559U - 超声波雾化船舶脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波雾化船舶脱硫系统。它包括吸收塔、超声波雾化系统、NaOH供应系统和废水处理系统；吸收塔呈U型结构；吸收塔下部设置雾化入口和预洗涤烟道，其中，预洗涤烟道和雾化入口呈对向设置在吸收塔两侧壁上；超声波雾化系统与雾化入口连接；吸收塔内自下而上依次设置烟气均布装置、喷淋层和一级除雾器；吸收塔上端设置出口烟道、下端设置废液出口；NaOH供应系统分别与喷淋层、预洗涤烟道连接；冷却水系统分别与换热器和循环箱连接；废水处理系统与循环箱连接。本实用新型具有可满足高标准的硫排放要求，同时又减少碱液的消耗，减少碱液的存储空间，降低系统能耗，降低运行成本，提高混合系统的经济性的优点。

Description

超声波雾化船舶脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及船舶烟气脱硫技术领域，具体涉及一种超声波雾化船舶脱硫系统。

背景技术

为了减少船舶尾气中硫氧化物SO2、氮氧化物NO2及颗粒物对大气环境的影响，最直接的方法就是减少船舶燃料油中的硫含量和氮含量，IMO和欧美发达国家通过制定相关法规，对船用燃料油中的硫含量和氮含量设定了限值标准，并加以施行。除此之外，近年来国内外一些船用设备厂商及科研院所在船舶硫氧化物、氮氧化物排放控制技术方面开展了大量的研究工作。目前国内外常见的船舶尾气脱硫技术主要有干法脱硫和湿式洗涤技术。湿法废气脱硫技术主要利用海水或者高浓度碱液洗涤吸收废气中的SOx，主要分为开式废气脱硫技术和闭式废气脱硫技术。

传统船舶烟气脱硫系统一般采用吸收塔脱硫，吸收塔一般为填料塔，填料塔的系统背压较大，对系统的稳定性存在影响，且填料塔易堵塞，对于船舶烟气的脱硫吸收塔来说难以清理维修；填料塔内所采用的雾化喷嘴均为结构相对简单的压力式机械雾化喷嘴，这类喷嘴的雾化机理相对较简单，其雾化效果不佳，且传统喷嘴产生的雾滴大，与烟气接触面积小，脱硫效率难以保证，系统的背压大，能耗也高。

因此，研发一种新型船舶脱硫系统是很有必要的。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种超声波雾化船舶脱硫系统，可以灵活的在开式模式和闭式模式下切换，既可以使用海水做吸收剂，也可以使用淡水添加碱性物质作为脱硫剂；本实用新型为混合脱硫系统，采用开式脱硫为主，闭式脱硫为辅的双工作模式，既可满足高标准的硫排放要求，同时又减少碱液的消耗，减少碱液的存储空间，降低运行成本，提高混合系统的经济性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：包括吸收塔、超声波雾化系统、NaOH供应系统和废水处理系统；吸收塔呈U型结构；

吸收塔下部设置雾化入口和预洗涤烟道，其中，预洗涤烟道和雾化入口呈对向设置在吸收塔两侧壁上；超声波雾化系统与雾化入口连接；

吸收塔内自下而上依次设置烟气均布装置、喷淋层和一级除雾器；其中，烟气均布装置设置在烟气入口和雾化入口的上方；

吸收塔上端设置出口烟道、下端设置废液出口；

NaOH供应系统分别与喷淋层、预洗涤烟道连接；

冷却水系统分别与换热器和循环箱连接；

废水处理系统与循环箱连接。

在上述技术方案中，喷淋层上设置喷嘴，喷嘴有多个；喷淋层有多层。

在上述技术方案中，NaOH供应系统包括NaOH储存罐和NaOH 供应泵；

NaOH储存罐与循环箱连接；

NaOH供应泵设置在NaOH储存罐与循环箱的连接管路上。

在上述技术方案中，循环箱一端分别与预洗涤烟道、冷却水系统、废液出口、NaOH供应泵连接，另一端分别与废水处理系统、海水泵 /碱液循环泵连接。

在上述技术方案中，换热器一端分别与冷却水系统和出口水质分析仪连接，另一端与海水泵/碱液循环泵连接。

在上述技术方案中，出口水质分析仪并联在废液出口和轻载水系统的连接管路上；

进口水质分析仪的入口端与海水泵/碱液循环泵连接，出口端与废液出口连接管道连接。

在上述技术方案中，预洗涤烟道呈L型。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型采用开式-闭式混合系统(其中，开式系统是指直接采用海水对废气进行清洗脱硫，完成脱硫后的洗涤水直接排放至舷外；闭式系统是指采用碱液对废气进行清洗脱硫，完成脱硫后的洗涤水经脱硫剂补充、补水、冷却等处理后，循环进行废气清洗，等靠近码头后再进行相应的排放处理)：即将开式和闭式组合起来的系统，在不同海域/水域航行时可根据需要选择运行开式或闭式系统，比如在公海航行时可选择开式系统运行，而在洗涤水排放限制区域或淡水水域航行/停泊时，可选择闭式系统运行；由于本实用新型的双系统的可调性，既可满足高标准的硫排放要求，同时又减少碱液的消耗，较少碱液的需求可以有效减少碱液的存储空间，降低运行成本，提高混合系统的经济性；

(2)本实用新型中的吸收塔为逆流喷淋塔，本实用新型还设置超声波雾化系统，超声波雾化系统产生的雾滴分布均匀，且雾滴直径大小可根据工况调节，有效地提高系统脱硫效率，降低系统能耗；本实用新型在吸收塔中增加多孔分布器，改善塔内烟气流场分布使其更加均匀化；

(3)传统的脱硫设备主要依靠增加喷淋量提高脱硫效率，对海水/ 碱液的用量较大；而采用本实用新型，烟气依次经过预洗涤和超声波雾化器，烟气中SO₂含量降低，提高后续喷淋效率，降低脱硫设备能耗，以达到高效脱硫的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中1-吸收塔，1.1-雾化入口，1.2-废液出口，1.3-烟气均布装置， 1.4-喷淋层，1.5-一级除雾器，1.6-出口烟道，2-超声波雾化系统， 3-NaOH供应系统，3.1-NaOH储存罐，3.2-NaOH供应泵，4-废水处理系统，5-预洗涤烟道，6-冷却水系统，6.1-冷却水箱，6.2-冷却水泵， 7-循环箱，8-换热器，9-口水质分析仪，10-轻载水系统，11-海水泵/ 碱液循环泵，12-出口水质分析仪。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：超声波雾化船舶脱硫系统，包括吸收塔1、超声波雾化系统2、NaOH供应系统3和废水处理系统4；吸收塔1呈U 型结构，烟气从预洗涤烟道进入；

吸收塔1下部设置雾化入口1.1和预洗涤烟道5，其中，预洗涤烟道5和雾化入口1.1呈对向设置在吸收塔1两侧壁上；吸收塔左侧 L形结构全都为预洗涤烟道，烟气由上向下进入预洗涤烟道后，经喷淋初步吸收和降温后、再进入吸收塔1；超声波雾化系统2与雾化入口1.1连接；超声波雾化系统2通过雾化入口1.1连入吸收塔1，向通过预洗涤烟道5进入吸收塔1内的烟气喷射雾化水或雾化碱液，脱去烟气中的SO₂；

吸收塔1内自下而上依次设置烟气均布装置1.3、喷淋层1.4和一级除雾器1.5；其中，烟气均布装置1.3设置在预洗涤烟道5和雾化入口1.1的上方；烟气均布装置1.3用于改善吸收塔1内烟气流场分布，使其更加均匀化；

吸收塔1上端设置出口烟道1.6、下端设置废液出口1.2；经吸收塔1处理后的净烟气通过出口烟道1.6排出至空气中；

NaOH供应系统3通过循环箱7分别与喷淋层1.4、预洗涤烟道5 连接；喷淋层1.4用于喷淋碱液，脱去烟气中的SO₂；来自海水泵/ 碱液循环泵11的碱性吸收液被喷淋层1.4和喷嘴1.41均布雾化，与原烟气对流，将SO₂溶解吸收；之后，烟气经过一级除雾器1.5之后，离开吸收塔1，排入大气；

冷却水系统6分别与换热器8和循环箱7连接；其中，冷却水系统6包括冷却水箱6.1和冷却水泵6.2；冷却水系统6中的冷却水箱 6.1通过冷却水泵6.2分别向换热器8、循环箱7提供冷却水；

废水处理系统4与循环箱7连接。

进一步地，喷淋层1.4上设置喷嘴，喷嘴有多个；喷淋层有多层；保证脱硫效果。

超声波雾化系统2用于雾化NaOH溶液，雾化后产生的雾化液滴与烟气直接反应；超声波雾化系统与喷淋层的功能相同，都是对烟气进行脱硫，具体流程为：

通过海水泵/碱液循环泵11从循环箱7抽取碱液，超声波雾化系统2通过连接管与原烟气管道连接(即超声波雾化系统通过一个连接管，连接到原烟气管道上)，经超声波雾化系统2雾化之后的碱性雾气通过附加在雾化器上的烟气管道与吸收塔1中的酸性烟气混合反应脱硫；在连接管上设置一个阀门，方便在设备出现故障时维修处理，又不影响系统其他部分的工作；超声波雾化系统2产生的雾滴分布均匀，且雾滴直径大小可根据工况调节，有效地提高系统脱硫效率，降低系统能耗。

进一步地，NaOH供应系统3包括NaOH储存罐3.1和NaOH供应泵3.2；

NaOH储存罐3.1与循环箱7连接；

NaOH供应泵3.2设置在NaOH储存罐3.1与循环箱7的连接管路上；NaOH加注站一般位于开敞甲板，如设在封闭或半封闭处所，应考虑有效通风；一台海水泵/碱液循环泵11对应连接一层喷淋层 1.4。

进一步地，循环箱7一端分别与预洗涤烟道5、冷却水系统6、废液出口1.2和NaOH供应泵3.2连接，另一端分别与废水处理系统 4和海水泵/碱液循环泵11连接；其中，当本实用新型选用闭式系统时，脱硫产生的废水进入废水处理系统，处理后再排放。

进一步地，换热器8一端分别与冷却水系统6和出口水质分析仪1连接，另一端与海水泵/碱液循环泵11连接。

进一步地，出口水质分析仪12并联在废液出口1.2与轻载水系统10的连接管路上；出口水质分析仪12用于分析检测排入轻载水系统10中的废液；

进口水质分析仪9的入口端与海水泵/碱液循环泵11连接，出口端分别与废液出口1.2连接管道连接；进口水质分析仪9用于分析检测进入喷淋层1.4和预洗涤烟道5的冷却水和NaOH溶液；从进口水质分析仪9排出的废液流入轻载水系统10。

进一步地，预洗涤烟道5呈L型(如图1所示，图1中，预洗涤烟道5上自上而下的箭头表示烟气从上方进入到预洗涤烟道中)；在特殊情况下，若循环箱7内液体较多，可部分溢流回预洗涤烟道；循环箱上方四条管路，从左至右依次是：从NaOH供应泵进入循环箱内；从冷却水泵进入到循环箱内；从循环箱溢流到预洗涤烟道；从吸收塔塔底回流到循环箱内。

进一步地，换热器8选用板式换热器，还可以根据实际使用情况选用其他型式的换热器。

所述的超声波雾化系统为现有技术。

本实用新型的使用方法如下：

1)本实用新型在开式系统模式下，直接采用海水对废气进行清洗脱硫，海水由海水泵/碱液循环泵11供应；海水流量根据脱硫效果调节，以确保SO₂从废气中去除；完成脱硫后的洗涤水，直接排出舷外；

2)本实用新型在闭式系统模式下，洗涤水在进入吸收塔1之前，在换热器8中冷却；然后通过喷淋层1.4进行喷淋，与烟气中的SO₂进行吸收反应；从吸收塔1中流出的洗涤水回到水循环回路中；释放的气体通过连接在循环箱7顶部的管道直接回到吸收塔1；循环箱7中的水经过废水处理系统4净化处理；

烟气进入预洗涤烟道5，进行初次喷淋(采用NaOH溶液进行喷淋)及降温；降温后的烟气再进入吸收塔1中，与超声波雾化系统2 雾化后的吸收液进行反应；烟气均布装置1.3为多孔分布器，烟气均布装置1.3一方面加强了烟气和吸收液的反应时间，提高脱硫效率，另一方面使烟气均匀通过均布装置，使得烟气得到分布，与上方喷淋层喷淋的吸收液接触更充分；

来自海水泵/碱液循环泵11(海水泵/碱液循环泵11同时具有海水循环和碱液循环的功能；自海水泵/碱液循环泵11开式情况下作为海水泵，闭式情况下作为碱液循环泵)的碱性吸收液被喷淋层 1.4和喷嘴喷淋层1.41均布雾化，与原烟气对流，将SO₂溶解吸收；之后，烟气经过一级除雾器1.5之后，离开吸收塔1，排入大气。

为了能够更加清楚的说明本实用新型所述的超声波雾化船舶脱硫系统与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本实用新型所述的超声波雾化船舶脱硫系统与现有技术相比，为混合脱硫系统，可以灵活的在开式模式和闭式模式下切换，既可以使用海水做吸收剂，也可以使用淡水添加碱性物质作为脱硫剂，混合脱硫系统采用开式脱硫为主，闭式脱硫为辅的双工作模式；处理后的硫排放指标满足高标准的硫排放要求，同时又减少碱液的消耗，降低运行成本；脱硫效率高。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：包括吸收塔(1)、超声波雾化系统(2)、NaOH供应系统(3)和废水处理系统(4)；吸收塔(1)呈U型结构；

吸收塔(1)下部设置雾化入口(1.1)和预洗涤烟道(5)，其中，预洗涤烟道(5)和雾化入口(1.1)呈对向设置在吸收塔(1)两侧壁上；超声波雾化系统(2)与雾化入口(1.1)连接；

吸收塔(1)内自下而上依次设置烟气均布装置(1.3)、喷淋层(1.4)和一级除雾器(1.5)；其中，烟气均布装置(1.3)设置在烟气入口和雾化入口(1.1)的上方；

吸收塔(1)上端设置出口烟道(1.6)、下端设置废液出口(1.2)；

NaOH供应系统(3)分别与喷淋层(1.4)、预洗涤烟道(5)连接；

冷却水系统(6)分别与换热器(8)和循环箱(7)连接；

废水处理系统(4)与循环箱(7)连接。

2.根据权利要求1所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：喷淋层(1.4)上设置喷嘴(1.41)，喷嘴(1.41)有多个；

喷淋层(1.4)有多层。

3.根据权利要求2所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：NaOH供应系统(3)包括NaOH储存罐(3.1)和NaOH供应泵(3.2)；

NaOH储存罐(3.1)与循环箱(7)连接；

NaOH供应泵(3.2)设置在NaOH储存罐(3.1)与循环箱(7)的连接管路上。

4.根据权利要求3所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：循环箱(7)一端分别与预洗涤烟道(5)、冷却水系统(6)、废液出口(1.2)、NaOH供应泵(3.2)连接，另一端分别与废水处理系统(4)、海水泵/碱液循环泵(11)连接。

5.根据权利要求4所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：换热器(8)一端分别与冷却水系统(6)和出口水质分析仪(12)连接，另一端与海水泵/碱液循环泵(11)连接。

6.根据权利要求5所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：出口水质分析仪(12)并联在废液出口(1.2)和轻载水系统(10)的连接管路上；

进口水质分析仪(9)的入口端与海水泵/碱液循环泵(11)连接，出口端与废液出口(1.2)连接管道连接。

7.根据权利要求6所述的超声波雾化船舶脱硫系统，其特征在于：预洗涤烟道(5)呈L型。

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