專利名稱：用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置的制作方法
技術領域：
用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種可用于船舶尾氣的處理裝置，用于處理船用燃機尾氣中的 SOx，屬于船舶領域。
背景技術：
[0002]SOx (包括SO2和SO3)的大量排放，會造成生態(tài)環(huán)境破壞和嚴重的酸雨現(xiàn)象。在船 用燃機的尾氣中，SO2和SO3含量分別為95%和5%，全部來源于化石燃料中的硫元素的燃燒。 由于船用燃機所用燃油多為渣油，含硫量一般都在4. 5%以上，更加重了船舶在航行過程中 對大氣的污染。隨著商用船隊船舶保有量的日益增加，國際海事組織對于SOx排放量的控 制也日益嚴格。MARPOL公約規(guī)定，對于SOx的排放控制以控制船用燃油的硫含量為主要措 施，也可使用SOx廢氣清潔系統(tǒng)(后處理裝置)降低SOx排放量。然而，若采用低含硫量的燃 油，必然會導致燃料成本的增加。實際情況是，隨著石油價格的高企，即使是以高硫渣油為 燃料，燃料費在船運的成本中已高達50%左右。因此，采用后處理裝置對燃燒產生的SOx進 行處理，達到MARPOL公約要求的排放標準，是市場的又一選擇。[0003]燃燒后脫硫，又稱煙氣脫硫技術。世界各國研究開發(fā)的煙氣脫硫技術達200多種， 但工業(yè)應用的不超過20種。按脫硫過程是否加水和脫硫產物的干濕狀態(tài)，煙氣脫硫可分為 濕法煙氣脫硫技術、干法煙氣脫硫技術和半干法煙氣脫硫技術三類工藝。[0004]干法煙氣脫硫技術是指加入的脫硫劑為干態(tài)，脫硫產物仍為干態(tài)的脫硫工藝，具 有投資費用較低，設備不易腐蝕和結垢及堵塞等優(yōu)點，包括電子束脫硫技術、荷電干式噴射 脫硫技術、循環(huán)硫化床脫硫技術等。電子束脫硫技術主要是將煙氣中的no、o2和水蒸氣等在 高能電子束的照射下轉化為自由基和離子，同SO2和NOx結合后形成硫酸與硝酸，最終與吸 收劑氨作用形成硫酸銨和硝酸銨等銨鹽的過程。其主要問題是耗電量較大，設備復雜。荷電 干式噴射脫硫技術是指吸收劑在高速經過噴射單元產生的高壓靜電充電區(qū)時，得到強大的 負電荷，形成均勻的懸浮狀態(tài)，從而能提高SO2的脫除效率。通常使用的吸附劑是Ca(OH)2, 但各自存在影響SO2擴散與所需煙道過長導致投資過大等問題，雖具有脫硫效率和高能耗 少等優(yōu)勢，卻仍無法成為主流的脫硫方法。循環(huán)流化床煙氣脫硫技術是在床層適當位置噴 入石灰石或白云石等脫硫劑，將煙氣通入流化床后，使二者在床層中反應，最終達到脫硫的 目的。脫硫劑在反應床層內可形成多次循環(huán)，使煙氣與脫硫劑得到充分的接觸，而脫硫劑被 床層中的湍流不斷破碎，為吸收SO2提供了更大的表面積，在提高了脫硫劑利用率的同時， 也大幅提高了系統(tǒng)的脫硫率。該法具有投資小，整體運行費用較低等特點，比較適合我國舊 電廠的改造。[0005]半干法兼有干法與濕法的特點，主要區(qū)別是反應狀態(tài)和再生狀態(tài)下的干濕狀態(tài)不 同，大體上可以分為脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫，在濕狀態(tài)下再生；或者脫硫劑在濕狀態(tài)下 脫硫，在干燥狀態(tài)下處理脫硫產物兩種類型。由于同時包括氣液固三種物質狀態(tài)，因此在反 應過程中伴隨有較為復雜的傳質傳熱過程。在脫硫劑為濕狀態(tài)時，該法具有濕法脫硫反應 速度快，脫硫效率高的優(yōu)點，又具有干法無污水和廢酸排出，脫硫后產物易于處理等優(yōu)點。主要包括旋轉噴霧半干法煙氣脫硫技術以及爐內噴鈣尾部增濕活化工藝等。[0006]濕法煙氣脫硫(WFGD)技術通過使用堿性液體作為吸收劑洗滌煙氣，從而除去S02。 該技術的特點是整個脫硫系統(tǒng)位于鍋爐的除塵系統(tǒng)之后、煙囪之前，脫硫過程在溶液中進行，脫硫劑和生成物均為濕態(tài)，其脫硫過程的反應溫度低于露點，具有脫硫速度快，脫硫效率高和吸收劑利用率高等優(yōu)點。目前國際上已實現(xiàn)工業(yè)應用的燃煤煙氣脫硫技術中，濕法脫硫技術約占85%。但該工藝系統(tǒng)安裝復雜，裝置設備龐大，耗水量大，投資與操作費用投資高。石灰石-石膏法是目前國外應用較為廣泛且發(fā)展較為成熟的濕法煙氣脫硫技術，脫硫率最高可達90%以上。該技術由于原料易得且成本低廉，普遍應用于國外的火力發(fā)電廠， 其中以日本的應用最為廣泛。該法利用石灰石/石灰的堿性脫除煙氣中的S02，并生成副產物二水石膏。另外，針對石灰-石膏法易在反應器內結垢的缺點，又發(fā)展了氧化鎂法、雙堿法等技術。[0007]海水脫硫技術是濕法脫硫的一種，該技術以海水中的天然堿性物質作為脫硫劑， 海水經升壓泵加壓后送至吸收塔頂部，與煙氣接觸進行脫硫。脫硫后的海水經曝氣簡單處理，即可直接排入大海。此方法多應用在濱海火電廠，技術已基本成熟。海水脫硫的主要反應式如下，其中(a)、(b)式為SO2的吸收過程，(c)、(d)、(e)為曝氣過程[0008] SO2 (g) — SO2 ⑴(a)[0009] SO2 (I) +H2O — SO32 +H+(b)[0010] CO廣+ H+— HCO3-(C)[0011] HCO3^H+— CO2+ H2O(d)[0012] S032>l/202 — SO 廣 + H2O(e) 海水脫硫技術具有吸收劑易得，脫硫副產品易處理，當海水中的堿性物質滿足要求時，不需另添加脫硫劑，以及系統(tǒng)簡單，投資較少，電耗，運行費用少，脫硫效率可達90 95%等優(yōu)點。[0014] 在上述的海水脫硫工藝中使用的兩個主要設備是吸收塔和曝氣池，兩者的占地面積均很大。如果在陸上安裝，那么設備占地面積對技術選型影響不大，但是由于船舶上空間有限，對脫硫設備的安裝尺寸要求較為苛刻，這直接影響了海水脫硫在船舶領域的應用。因此，如何減少整個設備的體積是海水脫硫能否應用于船舶領域的關鍵問題。發(fā)明內容[0015]本本實用新型公開了一種可在船舶上應用的電解法海水脫硫裝置，解決現(xiàn)有海水脫硫工藝中使用的吸收塔和曝氣池占地面積均很大的問題。[0016]本實用新型的技術方案是一種用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置， 其特征在于，包括除塵器、煙 、擋板、氣-氣換熱器、鼓風機、電解制氯設備、噴淋泵和吸收塔，將上述部件通過管線連接為氣路和液路，其中氣路由依次連接的除塵器、第一擋板、鼓風機、氣-氣換熱器的第一通道、吸收塔的氣體通道、氣-氣換熱器的第二通道、第二擋板和煙囪；所述的液路由依次連接的電解制氯設備、噴淋泵、吸收塔的液體通道。[0017]在所述的第一擋板的入口與煙囪的入口之間連接一個煙氣短路通道，并在該煙氣短路通道上安裝第三擋板。[0018]本實用新型的優(yōu)點是采用電解海水產生的次氯酸鈉溶液為吸附劑，代替了原有海水脫硫工藝中所使用的天然海水。一方面，次氯酸鈉溶液可加快溶解入海水的亞硫酸根 離子向硫酸根的轉化，降低了水中亞硫酸根的濃度，改變了二氧化硫在海水中的溶解平衡， 減少了海水用量，降低了液氣比，從而使吸收塔的體積大大減少；另一方面，由于洗滌煙氣 后的海水中的亞硫酸根已經被氧化為硫酸根，因此在工藝上可以省略曝氣池，減少了設備 的占地面積。[0019]如果船上已裝備電解法壓載水處理系統(tǒng)或電解法生活污水處理系統(tǒng)，那么可利用 其電解能力為本設備提供次氯酸鈉海水溶液，與原海水脫硫工藝相比，本裝置不會額外增 加設備。即使船上沒有以上設備，與曝氣池相比，電解設備占地面積也較小，對設備安裝位 置要求不高。[0020]該方法基本技術成熟，在處理濃度在5000mg/m3以下的SO2時，脫硫率可保持在90% 以上。


[0021]圖1是本實用新型的整體構成的示意圖。
具體實施方式
[0022]參見圖1，本實用新型一種用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置，包括煙 囪1、三個擋板、氣-氣換熱器4、鼓風機5、電解制氯設備6、噴淋泵7、吸收塔8和除塵器9， 上述各部件通過管線2連接為氣路和液路，其中氣路由依次連接(煙氣的流通通道)的除塵 器9、第一擋板31、鼓風機5、氣-氣換熱器4的第一通道、吸收塔8的氣體通道、氣-氣換熱 器4的第二通道、第二擋板32和煙囪I。使用時除塵器9的入口與船舶排放的煙氣排放口 連接，除塵器9的出口與第一擋板31的入口連接。除塵器9也可由船舶燃機原有的除塵器 代替。[0023]所述的液路由依次連接的電解制氯設備6、噴淋泵7、吸收塔8的液體通道，電解制 氯設備6的出口通過噴淋泵7與吸收塔8頂端的液體入口連接，吸收塔8底端的液體出口 作為反應后的海水排出。使用時，電解制氯設備6的入口用水泵泵入海水。其中吸收塔8 為脫除煙氣中SO2K使用的填料塔，為常規(guī)技術。[0024]還可在所述的第一擋板31的入口與煙囪I的入口之間連接一個煙氣短路通道，并 在該煙氣短路通道上安裝第三擋板33。在特殊情況下開啟第三擋板33將煙氣直接通過煙 囪I排放。[0025]本實用新型的工作過程是[0026]a.爐內煙氣經除塵器9處理后，沿所述的氣體通道依次流經第一擋板31、鼓風機 5、氣-氣換熱器4的第一通道、吸收塔8的氣體通道、氣-氣換熱器4的第二通道、第二擋 板32和煙囪I。煙氣在氣-氣換熱器4的第一通道將溫度降至40-95°C后再進入吸收塔8 底部的氣體入口進行脫硫處理。脫硫后的煙氣經氣-氣換熱器4的第二通道加熱(吸收第 一通道釋放的熱量)后由煙囪I排出。[0027]b.將天然海水或配制的鹽水(22-40 PSU)用水泵泵入電解制氯設備6，選擇合適 的電解電流強度(常規(guī)技術)產生濃度為3-15mg/L的次氯酸鈉海水溶液。[0028]c.根據(jù)煙氣體積和SO2的濃度，按液氣比l-8L/m3將所述的次氯酸鈉海水溶液由噴淋泵7打進吸收塔8頂部的液體入口 ，并在吸收塔8內形成霧狀液滴，與吸收塔8內煙氣逆向流動，從而脫除煙氣中的S02。
權利要求1.一種用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置，其特征在于，包括除塵器、煙囪、擋板、氣-氣換熱器、鼓風機、電解制氯設備、噴淋泵和吸收塔，將上述部件通過管線連接為氣路和液路，其中氣路由依次連接的除塵器、第一擋板、鼓風機、氣-氣換熱器的第一通道、吸收塔的氣體通道、氣-氣換熱器的第二通道、第二擋板和煙 組成；所述的液路由依次連接的電解制氯設備、噴淋泵、吸收塔的液體通道組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于船用燃機尾氣處理的電解法海水脫硫裝置，其特征在于，在所述的第一擋板的入口與煙 的入口之間連接一個煙氣短路通道，并在該煙氣短路通道上安裝第三擋板。
專利摘要一種可在船舶上應用的電解法海水脫硫方法和裝置，將除塵處理后的船舶煙氣送入氣-氣換熱器的第一通道降溫后流經吸收塔；將天然海水由電解制氯設備電解產生次氯酸鈉海水溶液；按一定的液氣比將次氯酸鈉海水溶液由噴淋泵打進吸收塔，在塔內形成霧狀液滴，與煙氣逆向流動脫SO2；脫硫后的煙氣經氣-氣換熱器的第二通道和煙囪排出。本實用新型利用電解海水產生的次氯酸鈉溶液為吸附劑，替代原有的天然海水。次氯酸鈉溶液將溶解于海水的亞硫酸根氧化為硫酸根，提高了海水對二氧化硫的吸收速度。不僅省卻了現(xiàn)有技術的曝氣池，同時提高了單位體積海水的SO2吸收效率，大大減少了吸收塔的體積，實現(xiàn)了海水脫硫工藝在船舶的應用。
文檔編號B01D53/50GK202823140SQ20122029988
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者高健, 劉光洲 申請人:青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司