[发明专利]船舶柴油机废气高效洗涤脱硫除尘工艺设备

说明书

技术领域

本发明公开了一种船舶柴油机废气高效洗涤脱硫除尘工艺设备，属于大气污染控制和海洋船舶废气排放控制领域。将船舶柴油机废气经热交换及冷却降温后，进入洗涤釜内与喷淋脱硫碱性洗涤液充分混合接触，并通过中和反应溶解吸收其中的硫氧化物，形成硫酸盐。废气中的粉尘及其它颗粒物也被洗涤液附着、混合，后经分离处理、回收。由此完成对船舶柴油机废气高效率脱硫除尘，达到国际海事组织对船舶柴油机废气硫氧化物及粉尘排放限制标准，满足大气污染控制及环境保护要求。

背景技术

船舶运输在全球贸易货物运输中占有主导地位。船舶柴油机所用的能源主要为船用柴油，柴油机工作过程中燃料燃烧产生大量废气已经成为海洋大气的主要污染源之一。

船舶废气中的硫氧化物SOx是燃油中的硫和硫化物如硫化氢(H₂S)和硫醇(RSH)等在燃烧后产生的。船舶柴油机主机一般多以重油为燃料，特别是远洋船舶燃料中多含劣质渣油，燃油的含硫量高，因此船舶柴油机排放的废气的中SOx高。

船舶柴油机燃料燃烧生成的硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、碳氧化物(CO₂、CO)、HC和固体颗粒等排至大气，造成大气污染、温室效应、气候变暖，甚至形成酸雨，给人类带来危害。许多国家和地区都在积极采取有效措施，限制船舶废气对大气的污染。

在大气污染环境治理中，船舶柴油机排放废气对大气环境的影响，特别是对港口沿岸地区的影响越来越被关注。船舶柴油机排放废气脱硫及烟气中颗粒物后处理要求越来越严格，对脱硫及烟气中颗粒物后处理设备技术性能要求越来越高。

在陆地上燃煤(发电厂)锅炉应用的烟气脱硫技术主要是湿法脱硫，包括钙法：石灰(石)——石膏法，在大型电厂和工业锅炉的脱硫工程中得到广泛应用；生成的石膏易造成管道结垢、堵塞。氧化镁法：国外工业化应用已有二十几年的运行业绩，由于氧化镁活性比石灰水高，脱硫效率也较石灰法高、不易结垢。它的缺点是氧化镁回收过程需锻烧，工艺较复杂，但若直接采用抛弃法，镁盐会导致二次污染，总体运行费用也较高。钠钙双碱法采用NaOH和石灰(氢氧化钙)两种碱性物质做脱硫剂的脱硫方法。钠钙双碱法综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。海水脱硫：以海水作为吸收剂，节约淡水资源；被吸收的SOx转化成海水中的天然组分——硫酸盐，废弃物不做处理，成本低；缺点是对废弃物排放要求高的区域，难以达到标准高。

由于船舶及柴油机工作特点，排放出的废气量随负载变化，要求对废气脱硫设备运行中系统各部分有效的测试和控制，保证高脱硫效率。同时由于船舶远航的特殊性，对废气脱硫设备各个部分的可靠性要求高，因此技术难度大。

如欧美等国已研究开发船舶柴油机排放废气脱硫及烟气中颗粒物清洗装备，应用钠碱及海水法，通过喷淋碱性溶液或海水与SOx气体进行中和反应来脱硫，同时清洗烟气中的颗粒物。而中国在船舶柴油机排放废气脱硫设备方面目前还属空白。

发明内容

根据船舶结构特点及工作条件，本发明提供一种船舶柴油机废气高效洗涤脱硫除尘工艺设备，可使用含硫量小于3.5％柴油的船舶柴油机废气脱硫处理后含硫量小于0.1％，即脱硫效率达97.2％以上，满足国际海事组织IMO要求执行的船用油硫含量新标准要求。

本发明的原理是：船舶柴油机排出的废气进入洗涤脱硫除尘系统，通过对系统各设备及工艺过程运行的控制及技术参数测试，使处理气体中的硫氧化物与喷淋碱溶液处于最佳化学反应的条件及状态，进行充分化学反应，最大限度降低硫氧化物排放，达到标准要求。用氢氧化钙作为置换剂对反应产物硫酸钠溶液进行置换反应，置换出的亚硫酸钠溶液经过滤除污后供给到脱硫液处理器，循环利用；生成硫酸钙结晶沉淀及粉尘颗粒物经分离处理后回收。

船舶柴油机废气高效洗涤脱硫除尘工艺设备主要包括：洗涤釜(1)，热交换器(2)，风机(3)，多台喷淋液泵(4)，脱硫液处理器(5)，碱液罐(6)，水箱(7)，置换器(8)，分离器(9)，废料仓(10)，气体压力传感器(11)，温度传感器(12)，硫氧化物气体传感器(13)，喷淋液压力传感器(14)。在喷淋液泵(4)与洗涤釜(1)中部的喷淋装置入口管路上设有电动控制阀，根据传感器测量的硫氧化物含量、温度、压力等信息，通过计算机控制电动阀来调节洗涤釜喷淋液流量、粒度及分布情况，完成气液充分混合接触，高效脱硫除尘。