[发明专利]用于船用燃机尾气处理的电解法海水脱硫方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于船舶尾气处理装置及工艺，属于船舶领域。

背景技术

SO_X（包括SO₂和SO₃）的大量排放，会造成生态环境破坏和严重的酸雨现象。在船用燃机的尾气中，SO₂和SO₃含量分别为95%和5%，全部来源于化石燃料中的硫元素的燃烧。由于船用燃机所用燃油多为渣油，含硫量一般都在4.5%以上，更加重了船舶在航行过程中对大气的污染。随着商用船队船舶保有量的日益增加，国际海事组织对于SOx排放量的控制也日益严格。MARPOL公约规定，对于SO_X的排放控制以控制船用燃油的硫含量为主要措施，也可使用SOx废气清洁系统（后处理装置）降低SOx排放量。然而，若采用低含硫量的燃油，必然会导致燃料成本的增加。实际情况是，随着石油价格的高企，即使是以高硫渣油为燃料，燃料费在船运的成本中已高达50%左右。因此，采用后处理装置对燃烧产生的SO_X进行处理，达到MARPOL公约要求的排放标准，是市场的又一选择。

燃烧后脱硫，又称烟气脱硫技术。世界各国研究开发的烟气脱硫技术达200多种，但工业应用的不超过20种。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿状态，烟气脱硫可分为湿法烟气脱硫技术、干法烟气脱硫技术和半干法烟气脱硫技术三类工艺。 

干法烟气脱硫技术是指加入的脱硫剂为干态，脱硫产物仍为干态的脱硫工艺，具有投资费用较低，设备不易腐蚀和结垢及堵塞等优点，包括电子束脱硫技术、荷电干式喷射脱硫技术、循环硫化床脱硫技术等。电子束脱硫技术主要是将烟气中的NO、O₂和水蒸气等在高能电子束的照射下转化为自由基和离子，同SO₂和NOx结合后形成硫酸与硝酸，最终与吸收剂氨作用形成硫酸铵和硝酸铵等铵盐的过程。其主要问题是耗电量较大，设备复杂。荷电干式喷射脱硫技术是指吸收剂在高速经过喷射单元产生的高压静电充电区时，得到强大的负电荷，形成均匀的悬浮状态，从而能提高SO₂的脱除效率。通常使用的吸附剂是Ca(OH)₂，但各自存在影响SO₂扩散与所需烟道过长导致投资过大等问题，虽具有脱硫效率和高能耗少等优势，却仍无法成为主流的脱硫方法。循环流化床烟气脱硫技术是在床层适当位置喷入石灰石或白云石等脱硫剂，将烟气通入流化床后，使二者在床层中反应，最终达到脱硫的目的。脱硫剂在反应床层内可形成多次循环，使烟气与脱硫剂得到充分的接触，而脱硫剂被床层中的湍流不断破碎，为吸收SO₂提供了更大的表面积，在提高了脱硫剂利用率的同时，也大幅提高了系统的脱硫率。该法具有投资小，整体运行费用较低等特点，比较适合我国旧电厂的改造。

半干法兼有干法与湿法的特点，主要区别是反应状态和再生状态下的干湿状态不同，大体上可以分为：脱硫剂在干燥状态下脱硫，在湿状态下再生；或者脱硫剂在湿状态下脱硫，在干燥状态下处理脱硫产物两种类型。由于同时包括气液固三种物质状态，因此在反应过程中伴随有较为复杂的传质传热过程。在脱硫剂为湿状态时，该法具有湿法脱硫反应速度快，脱硫效率高的优点，又具有干法无污水和废酸排出，脱硫后产物易于处理等优点。主要包括旋转喷雾半干法烟气脱硫技术以及炉内喷钙尾部增湿活化工艺等。

湿法烟气脱硫(WFGD)技术通过使用碱性液体作为吸收剂洗涤烟气，从而除去SO₂。该技术的特点是整个脱硫系统位于锅炉的除尘系统之后、烟囱之前，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和生成物均为湿态，其脱硫过程的反应温度低于露点，具有脱硫速度快，脱硫效率高和吸收剂利用率高等优点。目前国际上已实现工业应用的燃煤烟气脱硫技术中，湿法脱硫技术约占85%。  但该工艺系统安装复杂，装置设备庞大，耗水量大，投资与操作费用投资高。石灰石-石膏法是目前国外应用较为广泛且发展较为成熟的湿法烟气脱硫技术，脱硫率最高可达90%以上。该技术由于原料易得且成本低廉，普遍应用于国外的火力发电厂，其中以日本的应用最为广泛。该法利用石灰石/石灰的碱性脱除烟气中的SO₂，并生成副产物二水石膏。另外，针对石灰-石膏法易在反应器内结垢的缺点，又发展了氧化镁法、双碱法等技术。