CN216125462U - 一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，包括船舶柴油机、多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置和废气排气筒，船舶柴油机与多污染物强化脱除装置相连通，多污染物强化脱除装置分别与多污染物洗涤剂制备装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置、废气排气筒相连通。本实用新型低成本高效解决了船舶在复杂航行环境中燃用劣质油品导致的SO₂排放超标难题，提升了船舶行驶过程中应对复杂工况的适应性；同时结合船舶环境下安装空间受限、反应时间有限和处理水量较小的待点，开发了绿色节能，高效紧凑的船舶脱硫洗涤水后处理系统，解决了船舶脱硫废水后处理空间受限，排放要求高等难题。

Description

一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统

技术领域

本实用新型属于船舶技术领域，特别涉及一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统。

背景技术

随着国际贸易的逐步增长，船舶运输行业也得到了快速发展。但与此同时，燃用石油产品的船舶废气带来的环境污染问题也日益严重。大型远洋船舶多以重油为燃料，其含硫量有的可达3.5％以上，废气中的硫氧化物(SOx)对环境造成了很大的影响。为降低船舶带来的环境污染，海上环境保护委员会(MEPC) 第58次会议上通过了MARPOL73/78公约附则VI关于减少船舶硫氧化物排放的修正案，明确要求：2015年1月1日起在硫氧化物(SOx)排放控制区内，燃油硫含量不能超过0.1％(m/m)，2020年1月1日起在硫氧化物(SOx)排放控制区外，燃油硫含量不能超过0.5％(m/m)。国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会(MEPC)规定从规范生效日起未安装脱硫装置的船舶禁止携带含硫量超标的燃料油。

目前达到硫排放指标有两种方法：一是使用低硫油或替代燃料，二是加装船舶烟气脱硫装置。使用低硫油或替代燃料的成本较高，且需要对船舶燃油设备进行相应的技术改造。因此加装船舶烟气脱硫装置是控制船舶SO₂排放的重要措施之一。

船舶废气湿式脱硫系统主要有三种技术形式：①开式脱硫系统使用海水作为吸收剂，海水呈弱碱性，可吸收排放烟气中的SOx生成亚硫酸盐，反应后的海水经曝气等处理，满足标准后排入大海；②闭式系统通过向循环水中添加氢氧化钠或氢氧化镁浆液等碱性吸收剂，吸收排放烟气中的SOx，发生中和反应生成亚硫酸盐和水；③混合式脱硫系统是将开始和闭式系统结合在一起，可自由切换开式和闭式系统。由于开式船舶脱硫技术直接引入海水参与反应后排回大海，对应用海域有较高要求，同时全球许多国家都对近海海域有排放禁令，近期中国海事局制定的《2020年全球船用燃油限硫令实施方案》公布，要求不得在我国船舶大气污染物排放控制区内排放开式废弃清洗系统洗涤水。

现有船舶尾气脱硫系统低成本稳定实现二氧化硫达标排放面临以下挑战：①燃用高含硫量油品时导致二氧化硫难以稳定达标排放，同时改用低硫油或替代燃料的成本较高，且需要对船舶燃油设备进行相应的技术改造；②在船上可用空间小、脱硫吸收剂和副产物存储量小等条件下实现低成本高效的船舶尾气脱硫难度大；③船舶在海上航行过程中，由于船身振动、摇摆等现象发生会引起脱硫塔一定程度上的倾斜，进而使塔内气液分布不均匀性增大，导致脱硫塔脱硫效率波动范围大，时有超标；④船舶脱硫洗涤残液中的重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒等含量高，同时为防止洗涤残液对海洋造成污染，海洋环境保护委员会 (MEPC)对船舶废气洗涤脱硫设备的洗涤残液排放做出了严格规定，排放要求高，导致后处理难度大；⑤混合式模式的选择及投运主要根据人为判断操作，控制系统的调节未能充分考虑到船舶海上运行环境的影响，如海水温度、碱度，以及船舶摇晃等恶劣情况，无法做出提前预测，导致SO₂排放不达标，运行能耗大，船员操作强度高等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统，低成本高效解决了船舶在复杂航行环境中燃用劣质油品导致的SO₂排放超标难题，提升了船舶行驶过程中应对复杂工况的适应性；同时结合船舶环境下安装空间受限、反应时间有限和处理水量较小的待点，开发了绿色节能，高效紧凑的船舶脱硫洗涤水后处理系统，解决了船舶脱硫废水后处理空间受限，排放要求高等难题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，所述系统包括船舶柴油机、多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置和废气排气筒，所述船舶柴油机与多污染物强化脱除装置相连通，所述多污染物强化脱除装置分别与多污染物洗涤剂制备装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置、废气排气筒相连通。

作为优选，所述多污染物洗涤剂制备装置包括多污染物洗涤剂循环槽、海水或淡水抽取泵、多污染物洗涤剂活性添加装置、多污染物洗涤剂计量调控装置，所述多污染物洗涤剂活性添加装置内设有碱液，所述多污染物洗涤剂循环槽分别与海水或淡水抽取泵、多污染物洗涤剂活性添加装置、多污染物洗涤剂计量调控装置，所述多污染物洗涤剂循环槽与多污染物洗涤剂计量调控装置连接的管路上设有多污染物洗涤剂输送泵。

当船舶燃用低硫品油或二氧化硫排放限值要求不高时，所述海水或淡水抽取泵将海水抽至所述多污染物洗涤剂循环槽，利用所述多污染物洗涤剂输送泵将海水输送至所述多污染物强化脱除装置，用于洗涤脱除二氧化硫及洗涤脱除重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒；进一步，当船舶燃用高硫油或二氧化硫排放限值要求严格时，所述多污染物洗涤剂活性添加装置将碱液(如氢氧化镁浆液)添加至所述多污染物洗涤剂循环槽，实现二氧化硫及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的深度脱除；所述多污染物洗涤剂计量调控装置可实时调控记录多污染物洗涤剂耗量。

作为优选，采用海水作为洗涤剂，所述洗涤剂溶液pH值宜控制在7.5～8.3，总碱度宜为2.0～3.0mmol/L；采用氢氧化镁浆液作为洗涤剂，所述洗涤剂溶液 pH值宜控制在5.0～6.5，镁硫摩尔比宜不大于1.05。

作为优选，所述多污染物强化脱除装置包括多污染物吸收塔和洗涤剂变频循环泵，所述多污染物吸收塔内由下而上设有密相强化传质吸收区、多污染物洗涤剂喷淋装置和除雾器，所述多污染物洗涤剂喷淋装置通过洗涤剂变频循环泵与多污染物吸收塔下部相连通；所述多污染物洗涤剂喷淋装置可实时控制多污染物吸收塔中洗涤剂溶液的液气比、温度、pH值等参数强化SO₂吸收及重金属离子、 PAH和炭黑等细小颗粒的捕集。

通过多污染物吸收塔反应空间内气-气/气-固混合、颗粒-液滴相互碰撞、气- 液/气-液-固相间传质以及相内复杂化学反应，以及不同污染物在不同尺度空间中迁移/脱除的传质与反应过程耦合强化二氧化硫及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的脱除；所述密相强化传质吸收区通过在多污染物吸收塔中构建传质强化密相区，密相区具有混合强烈，比表面积大等优势，显著高了SO₂浓度烟气的脱硫效率；多污染物洗涤剂喷淋装置与洗涤剂变频循环泵相连，洗涤剂变频循环泵与多污染物洗涤剂循环槽相连；多污染物洗涤剂喷淋装置可实时控制多污染物吸收塔中洗涤剂溶液的液气比、温度、pH值等参数强化SO₂吸收及重金属离子、 PAH和炭黑等细小颗粒的捕集。

作为优选，采用海水作为洗涤剂，所述洗涤剂溶液的液气比不小于10L/Nm³，温度控制在15～30℃；采用氢氧化镁浆液作为洗涤剂，所述洗涤剂溶液的液气比大于5L/Nm³，温度控制在40～52℃。

作为优选，所述污染物洗涤残液一体化净化装置包括顺次连通的洗涤残液缓冲罐、洗涤剂残液贮存槽、曝气池、离心分离器、高压脉冲电晕反应器和水质调节池，所述水质调节池与洗涤残液缓冲罐相连通；所述洗涤残液缓冲罐通过第一洗涤残液输送泵与洗涤剂残液贮存槽相连通，所述洗涤剂残液贮存槽上设有絮凝螯合剂加入口，所述残液贮存槽通过第二洗涤残液输送泵与曝气池相连通，所述曝气池与曝气设备连接，所述离心分离器与压滤机连接，所述压滤机与滤渣桶连接。

向所述洗涤残液缓冲罐中加入螯合剂将所述多污染物强化脱除装置捕集的重金属离子絮凝，随后进入所述曝气池曝气，洗涤残液经过充分氧化后进入所述离心分离器分离颗粒物和絮凝沉淀，所述洗涤液中炭黑等颗粒物经过所述离心分离器，将30～40μm的颗粒分离出来，再向残液中加入团聚剂和絮凝剂，使得未分离的细颗粒团聚并沉淀(分离出来的残渣采用专门的储存罐存储以待排岸)；固体杂质经过所述压滤机后进入所述滤渣桶，过滤后的洗涤液随后进入所述高压脉冲电晕反应器降解PAHs，经过所述水质调节池调节后的洗涤液检测达标后排放。

作为优选，所述多污染物洗涤剂循环槽通过多污染物洗涤剂输送泵、多污染物洗涤剂计量调控装置与多污染物吸收塔下部相连通。

作为优选，吸收塔底部通过洗涤残液排出泵与洗涤残液缓冲罐相连通。

作为优选，所述多污染物洗涤剂喷淋装置最底层喷嘴布置单向实心锥喷嘴，其余采用双向实心锥喷嘴。

作为优选，多污染物吸收塔顶部与废气排气筒相连通。

作为优选，所述系统还包括感知部分、控制部分和优化部分，所述感知部分包括采集各数据的仪器仪表、分析数据的处理器，所述控制部分包括位于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置中的阀门、泵及联动控制装置，所述优化部分包括污染物生成浓度和出口污染物浓度预测模型构建的计算平台。

所述感知部分通过仪器仪表在线检测装置以及其他传感和通讯设备，进行信息采集、预处理、整合、存储、发放；控制部通过实时运行工况和优化参数设定，进行关键操纵量调节、保证系统稳定达标和优化调节；优化部分实现航行环境频繁变化、负荷频繁波动下脱硫运行方式的智能切换，及系统运行关键参数的精确调节和优化调控，节能降耗、提高排放稳定性、减少环境污染物和资源消耗。利用智能化调控方法实现开环和闭环脱硫方式的智能切换，减少SO₂排放波动，节约碱液和淡水等物耗及电耗，进一步减少船员操作强度等。

作为优选，所述仪器仪表包括布置于船舶周围的传感器、布置于柴油机侧的传感器、布置于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置上的传感器。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型低成本高效解决了船舶在复杂航行环境中燃用劣质油品导致的 SO₂排放超标难题，提升了船舶行驶过程中应对复杂工况的适应性；同时结合船舶环境下安装空间受限、反应时间有限和处理水量较小的待点，开发了绿色节能，高效紧凑的船舶脱硫洗涤水后处理系统，解决了船舶脱硫废水后处理空间受限，排放要求高等难题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型多污染物洗涤剂制备装置的结构示意图；

图3是本实用新型多污染物强化脱除装置的结构示意图；

图4是本实用新型污染物洗涤残液一体化净化装置的结构示意图；

图5是本实用新型智能调控框架图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对实用新型作进一步说明，但实用新型的保护范围并不限于此。本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本实用新型实质精神的简单变化或者替换均应属于本实用新型所要求的保护范围。

实施例1

参照图1～4，一种绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，所述系统包括船舶柴油机1、多污染物洗涤剂制备装置2、多污染物强化脱除装置3、多污染物洗涤残液一体化净化装置4和废气排气筒5，所述船舶柴油机1与多污染物强化脱除装置3相连通，所述多污染物强化脱除装置3分别与多污染物洗涤剂制备装置2、多污染物洗涤残液一体化净化装置4、废气排气筒5相连通。

所述多污染物洗涤剂制备装置2包括多污染物洗涤剂循环槽22、海水或淡水抽取泵21、多污染物洗涤剂活性添加装置23、多污染物洗涤剂计量调控装置 25，所述多污染物洗涤剂活性添加装置23内设有碱液(如氢氧化镁浆液)，所述多污染物洗涤剂循环槽22分别与海水或淡水抽取泵21、多污染物洗涤剂活性添加装置23、多污染物洗涤剂计量调控装置25，所述多污染物洗涤剂循环槽22 与多污染物洗涤剂计量调控装置25连接的管路上设有多污染物洗涤剂输送泵24；当船舶燃用低硫品油或二氧化硫排放限值要求不高时，所述海水或淡水抽取泵 21将海水抽至所述多污染物洗涤剂循环槽22，利用所述多污染物洗涤剂输送泵 24将海水输送至所述多污染物强化脱除装置3，用于洗涤脱除二氧化硫及洗涤脱除重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒；进一步，当船舶燃用高硫油或二氧化硫排放限值要求严格时，所述多污染物洗涤剂活性添加装置23将碱液(如氢氧化镁浆液)添加至所述多污染物洗涤剂循环槽，实现二氧化硫及重金属离子、PAH 和炭黑等细小颗粒的深度脱除；所述多污染物洗涤剂计量调控装置25可实时调控记录多污染物洗涤剂耗量。

所述多污染物强化脱除装置3包括多污染物吸收塔31和洗涤剂变频循环泵 32，所述多污染物吸收塔31内由下而上设有密相强化传质吸收区34、多污染物洗涤剂喷淋装置33和除雾器35，所述多污染物洗涤剂喷淋装置33通过洗涤剂变频循环泵32与多污染物吸收塔31下部相连通，所述多污染物洗涤剂计量调控装置25与多污染物吸收塔31下部相连通；通过多污染物吸收塔31反应空间内气-气/气-固混合、颗粒-液滴相互碰撞、气-液/气-液-固相间传质以及相内复杂化学反应，以及不同污染物在不同尺度空间中迁移/脱除的传质与反应过程耦合强化二氧化硫及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的脱除；所述密相强化传质吸收区34通过在多污染物吸收塔31中构建传质强化密相区，密相区具有混合强烈，比表面积大等优势，显著高了SO₂浓度烟气的脱硫效率；多污染物洗涤剂喷淋装置33与洗涤剂变频循环泵32相连，洗涤剂变频循环泵32与多污染物洗涤剂循环槽22相连；多污染物洗涤剂喷淋装置可实时控制多污染物吸收塔中洗涤剂溶液的液气比、温度、pH值等参数强化SO₂吸收及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的捕集。

所述污染物洗涤残液一体化净化装置4包括顺次连通的洗涤残液缓冲罐42、洗涤剂残液贮存槽44、曝气池47、离心分离器49、高压脉冲电晕反应器412和水质调节池413，所述水质调节池413与洗涤残液缓冲罐42相连通；吸收塔31 底部通过洗涤残液排出泵41与洗涤残液缓冲罐42相连通，所述洗涤残液缓冲罐42通过第一洗涤残液输送泵43与洗涤剂残液贮存槽44相连通，所述洗涤剂残液贮存槽44上设有絮凝螯合剂加入口45，所述残液贮存槽44通过第二洗涤残液输送泵46与曝气池47相连通，所述曝气池47与曝气设备48连接，所述离心分离器49与压滤机410连接，所述压滤机410与滤渣桶411连接；

向所述洗涤残液缓冲罐42中加入螯合剂将所述多污染物强化脱除装置捕集的重金属离子絮凝，随后进入所述曝气池47曝气，洗涤残液经过充分氧化后进入所述离心分离器49分离颗粒物和絮凝沉淀，所述洗涤液中炭黑等颗粒物经过所述离心分离器，将30～40μm的颗粒分离出来，再向残液中加入团聚剂和絮凝剂，使得未分离的细颗粒团聚并沉淀(分离出来的残渣采用专门的储存罐存储以待排岸)；固体杂质经过所述压滤机410后进入所述滤渣桶411，过滤后的洗涤液随后进入所述高压脉冲电晕反应器412降解PAHs，经过所述水质调节池413 调节后的洗涤液检测达标后排放。

所述柴油机1侧燃烧产生的废气经增压风机升压送入所述装置层中的多污染物强化脱除装置3，海水抽取泵21将海水抽取至多污染物洗涤剂循环槽22，当燃用含硫量较高油品或二氧化硫排放限值要求较高时，可添加氢氧化镁等碱性吸收剂和淡水进入多污染物洗涤剂循环槽22形成高活性的多污染物洗涤剂，经多污染物洗涤剂输送泵24输送至多污染物吸收塔31底部，洗涤剂变频循环泵 32将多污染物洗涤剂升压输送至多污染物洗涤剂喷淋装置33，多污染物洗涤剂雾化后捕集船舶废气中二氧化硫及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒，烟气经洗涤后上行进入除雾器35，进一步出去废气携带的液滴后经废气筒排放至外界环境中。同时下行洗涤剂与上行船舶废气在密相强化传质吸收区34相遇后剧烈混合，进一步强化捕集船舶废气中二氧化硫及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒。

多污染物洗涤剂洗涤船舶废气后形成的洗涤残液经洗涤残液排出泵41输送至洗涤残液缓冲罐42，随后经第一洗涤残液输送泵43输送至洗涤剂残液贮存槽 44，并向所述洗涤剂残液贮存槽44中加入絮凝螯合剂将所述多污染物强化脱除装置捕集的重金属离子絮凝，随后经第二洗涤残液输送泵46进入所述曝气池47 中曝气设备48曝气，洗涤残液经过充分氧化后进入所述离心分离器49分离颗粒物和絮凝沉淀，固体杂质经过所述压滤机410后进入所述滤渣桶411，过滤后的洗涤液随后进入所述高压脉冲电晕反应器412降解PAHs，经过所述调节池413 调节水质后的洗涤液检测达标后排放，若不达标则返回至洗涤残液缓冲罐42进行再次处理直至达标后排放。

实施例2

在实施例1的基础上，参照图5，所述船舶柴油机1、多污染物洗涤剂制备装置2、多污染物强化脱除装置3、多污染物洗涤残液一体化净化装置4和废气排气筒5组成装置部分，所述系统还包括感知部分、控制部分和优化部分，所述感知部分包括采集各数据的仪器仪表、分析数据的处理器，所述仪器仪表包括布置于船舶周围的传感器、布置于柴油机侧的传感器、布置于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置上的传感器；所述控制部分包括位于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置中的阀门、泵及其他联动控制装置，所述优化部分包括污染物生成浓度和出口污染物浓度预测模型构建的计算平台。

所述感知部分通过仪器仪表在线检测装置以及其他传感和通讯设备，进行信息采集、预处理、整合、存储、发放；控制部通过实时运行工况和优化参数设定，进行关键操纵量调节、保证系统稳定达标和优化调节；优化部分实现航行环境频繁变化、负荷频繁波动下脱硫运行方式的智能切换，及系统运行关键参数的精确调节和优化调控，节能降耗、提高排放稳定性、减少环境污染物和资源消耗。利用智能化调控方法实现开环和闭环脱硫方式的智能切换，减少SO₂排放波动，节约碱液和淡水等物耗及电耗，进一步减少船员操作强度等。

感知部分通过布置于船舶周围的传感器收集船舶航行位置、航速、船体摆幅等船舶信息，布置于柴油机1侧的传感器收集运行负荷、柴油机出口废气排放量、废气污染物浓度、废气温度、压力等数据，布置于船舶废气多污染物脱除净化系统上的仪器仪表等传感器收集海水温度、pH值、碱值等海水参数，多污染物洗涤剂耗量、pH、温度、洗涤剂喷淋量等多污染物强化脱除装置关键运行及设计参数，高压脉冲电源脉冲频率、脉冲电压、曝气O₂的体积流量、曝气池pH值和曝气处理时间等多污染物洗涤残液一体化净化装置设计及关键运行参数。

本实施例采用海水作为洗涤剂，海水温度17℃～20℃，pH值8.3，总碱度 2.5mmol/L。

采用增设密相强化传质吸收区34和提高pH的方式强化SO₂吸收及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的脱除。

所述多污染物洗涤剂喷淋装置33可实时控制多污染物吸收塔中洗涤剂溶液的液气比、温度、pH值等参数强化SO₂吸收及重金属离子、PAH和炭黑等细小颗粒的捕集。

所述洗涤剂溶液的设计液气比为12L/Nm³，洗涤液温度40℃。所述多污染物洗涤剂喷淋装置最底层喷嘴布置单向实心锥喷嘴，其余宜采用双向实心锥喷嘴。

所述高压脉冲电源脉冲频率为180Hz，脉冲电压宜为42kV，曝气O₂的体积流量为6L/min，pH为5.5～6.0，处理时间为120min。

所述优化部分通过所述感知部分收集船舶和船舶废气多污染物脱除净化系统关键运行及设计数据构建多维数据库，针对航行工况复杂多变导致多污染物强化脱除装置3入口污染物浓度测量滞后或不准确问题，建立柴油机侧多污染物生成浓度、出口温度等预测模型。进一步基于船舶废气多污染物生成-脱除的工艺特点，确定影响污染物生成-脱除的关键因素，建立多污染物浓度生成-脱除预测模型，实现多断面污染物浓度的准确预测。

所述多污染物浓度生成-脱除预测模型的建立具体包括下述步骤：

S1：收集所述感知层采集的船舶和船舶废气多污染物脱除净化系统关键运行及设计参数，建立涵盖船舶废气污染物减排系统设计、运行、能耗、物耗等关键参数的多维数据库；

S2：通过柴油机侧包括负荷、燃烧给风量、温度、氧量等关键参数，建立柴油机侧SO2生成浓度预测模型；

S3：基于多污染物脱除装置脱除SO₂机理，建立以海水为洗涤剂脱除SO₂的机理模型，并利用历史数据修正模型，分别获得海水和氢氧化镁法脱硫入口 SO2浓度、温度、洗涤剂喷淋量、浆液密度、pH值、船舶倾斜角度、航行区域等与多污染物脱除装置出口SO2浓度的对应关系；

S4：同时进一步利用历史运行数据和测试数据，利用数据建模方法，获得多污染物强化脱除装置入口颗粒物浓度、入口废气温度、洗涤剂喷淋量、浆液密度、 pH值、船舶倾斜角度等与多污染物脱除装置出口颗粒物浓度、多环芳烃(PAHs) 的对应关系；

S5：基于这些对应关系，在此基础上利用修正模型的预测偏差训练深度神经网络、随机森林等数据模型，进一步提高模型的预测精度与泛化能力，建立多污染物浓度生成-脱除预测模型，实现多断面污染物浓度的准确预测。

所述柴油机侧SO₂生成浓度预测模型如下：

Y＝f(X,V₀,T,S,β,ɑ)

式中，Y为柴油机侧SO₂生成浓度，X为负荷，V₀为燃烧理论空气量，T 为锅炉侧温度，S为燃油含硫量，ɑ为过量空气系数，β为柴油机机械未完全燃烧损失。

所述多污染物强化脱除装置出口SO₂浓度预测模型如下：

W＝f(Y,Q,T₁,ρ,I,Θ)

式中，W为多污染物强化脱除装置出口SO₂浓度，Y为柴油机侧SO₂生成浓度，Q洗涤剂喷淋量，ρ为浆液密度，I为pH值，T₁为多污染物强化脱除装置入口侧温度，Θ为船舶倾斜角度。

优化部分所建立的污染物浓度预测模型，实现当时工况下污染物排放数据的提前预测，利用所述控制部分提前实现多污染物洗涤剂的切换即采用海水或氢氧化镁作为吸收洗涤剂，并调整多污染物强化脱除装置的关键运行参数精确调节和优化调控，实现关键设备的自动启停，进而实现节能降耗、提高排放稳定性、减少环境污染物和资源消耗。

某船舶废气采用含硫量为3.1％的燃油作为燃料，在71.4％负荷下采用上述实施方式处理后排放的船舶尾气中SO₂/CO₂之比稳定在1.08左右，低成本解决船舶在复杂航行环境中燃用劣质油品导致的SO₂排放超标难题，提升了船舶行驶过程中应对复杂工况的适应性；同时利用智能化调控方法实现开环和闭环脱硫方式的智能切换，减少SO₂排放波动，节约碱液和淡水等物耗及电耗，进一步减少船员操作强度等；同时结合船舶环境下安装空间受限、反应时间有限和处理水量较小的待点，开发了绿色节能，高效紧凑的船舶脱硫洗涤水后处理系统，废水经治理后废水温度约19.2℃，多环芳烃(PAHs)低于2.9微克/升，实现了船舶废水的高效治理。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例由于航行区域跨度大，燃油油品含硫量低于1.0％，对应的硫排放要求高，采用添加氢氧化镁碱性吸收剂作为强化二氧化硫等污染物脱除的强化剂，洗涤剂溶液pH值控制在6.5，液气比约15L/Nm³，洗涤循环液温度40℃。船舶在航行环境中由于受到气候影响，倾斜角度在0～10°之间，为减少颠簸环境下对多污染物脱除装置运行效果的影响，收集净化系统运行和测试数据，利用优化计算平台模拟了不同倾斜角度下净化系统脱硫效率与烟气量的关系，利用模拟结果对不同运行环境和运行负荷下脱硫效率进行提前预判，实现二氧化硫脱除效率高达94％以上，减少SO₂排放波动，节约碱液和淡水等物耗及电耗；同时多污染物洗涤残液一体化净化装置实现洗涤残液治理后残液中多环芳烃(PAHs)含量减少80％以上，实现了船舶废水的高效治理。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述系统包括船舶柴油机、多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置和废气排气筒，所述船舶柴油机与多污染物强化脱除装置相连通，所述多污染物强化脱除装置分别与多污染物洗涤剂制备装置、多污染物洗涤残液一体化净化装置、废气排气筒相连通。

2.根据权利要求1所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述多污染物洗涤剂制备装置包括多污染物洗涤剂循环槽、海水或淡水抽取泵、多污染物洗涤剂活性添加装置、多污染物洗涤剂计量调控装置，所述多污染物洗涤剂活性添加装置内设有碱液，所述多污染物洗涤剂循环槽分别与海水或淡水抽取泵、多污染物洗涤剂活性添加装置、多污染物洗涤剂计量调控装置，所述多污染物洗涤剂循环槽与多污染物洗涤剂计量调控装置连接的管路上设有多污染物洗涤剂输送泵。

3.根据权利要求2所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述多污染物强化脱除装置包括多污染物吸收塔和洗涤剂变频循环泵，所述多污染物吸收塔内由下而上设有密相强化传质吸收区、多污染物洗涤剂喷淋装置和除雾器，所述多污染物洗涤剂喷淋装置通过洗涤剂变频循环泵与多污染物吸收塔下部相连通。

4.根据权利要求3所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述污染物洗涤残液一体化净化装置包括顺次连通的洗涤残液缓冲罐、洗涤剂残液贮存槽、曝气池、离心分离器、高压脉冲电晕反应器和水质调节池，所述水质调节池与洗涤残液缓冲罐相连通；所述洗涤残液缓冲罐通过第一洗涤残液输送泵与洗涤剂残液贮存槽相连通，所述洗涤剂残液贮存槽上设有絮凝螯合剂加入口，所述残液贮存槽通过第二洗涤残液输送泵与曝气池相连通，所述曝气池与曝气设备连接，所述离心分离器与压滤机连接，所述压滤机与滤渣桶连接。

5.根据权利要求3所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述多污染物洗涤剂循环槽通过多污染物洗涤剂输送泵、多污染物洗涤剂计量调控装置与多污染物吸收塔下部相连通。

6.根据权利要求4所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：多污染物吸收塔底部通过洗涤残液排出泵与洗涤残液缓冲罐相连通。

7.根据权利要求3所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述多污染物洗涤剂喷淋装置最底层喷嘴布置单向实心锥喷嘴，其余采用双向实心锥喷嘴。

8.根据权利要求3所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：多污染物吸收塔顶部与废气排气筒相连通。

9.根据权利要求1所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述系统还包括感知部分、控制部分和优化部分，所述感知部分包括采集各数据的仪器仪表、分析数据的处理器，所述控制部分包括位于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置中的阀门、泵及联动控制装置，所述优化部分包括污染物生成浓度和出口污染物浓度预测模型构建的计算平台。

10.根据权利要求9所述绿色、高效船舶废气多污染物脱除净化系统，其特征在于：所述仪器仪表包括布置于船舶周围的传感器、布置于柴油机侧的传感器、布置于多污染物洗涤剂制备装置、多污染物强化脱除装置和多污染物洗涤残液一体化净化装置上的传感器。

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