[发明专利]一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统及智能调控方法

说明书

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及智能调控方法，包括装置部分、感知部分、控制部分和优化部分，装置部分包括船舶柴油机、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；感知部分进行信息采集、预处理、整合、存储、发放；控制部分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，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。

技术领域

本发明属于船舶技术领域，特别涉及一种绿色、高效船舶废气多污染物净化系统及智能调控方法。

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。

发明内容