船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置及具有该装置的船舶

技术领域

本发明涉及船舶废气处理领域，尤其涉及一种船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置。

背景技术

随着经济全球化的发展，国际贸易和船舶运输业发展迅速，船舶吨位不断增加，随之而来的是船舶柴油机废气排放量的迅速增加，船舶废气排放造成的环境污染日趋严重，其中以氮氧化物(NO

目前，IMO认可的能够满足排放标准的氮氧化物(NO

硫氧化物(SOx)减排技术主要包括采用低硫燃油和废气清洗技术两种。采用低硫燃油是最直接的满足IMO排放法规要求的方法，但船用低硫燃油价格昂贵，燃烧使用低硫燃油成本太高，同时低硫燃油粘度低、润滑差等缺点会对主机造成一定的损害。废气清洗技术作为另一种IMO认可的履约方法，采用加装脱硫塔的方式对燃烧产生的废气进行清洗，去除SO

在申请号为201710717245.X，发明名称为“一种新型喷淋塔同时脱除船舶尾气NOx和SO

在申请号为201210532709.7，发明名称为“一种船用燃机烟气脱硫脱硝一体化方法及设备”的申请文本中采用二氧化氯的方法脱除SO

目前，公开发表的对船舶废气NO

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，可以同时对NO

本发明实施例提供一种船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，包括：

吸收塔，分为底部、中部和顶部三段结构；

第一喷淋层，设置于所述吸收塔内的底部区域，用于洗涤废气中的颗粒物质和油类物质，同时降低废气的温度；

第二喷淋层，设置于所述吸收塔内的中部区域，用于将废气中的NO氧化成NO

第三喷淋层，设置于所述吸收塔内的顶部区域，用于将废气中的SO

风帽导流装置，设置于所述吸收塔内的底部区域、中部区域和顶部区域的每个区域内，且位于对应的喷淋层下方，用于引导改变烟气流向和防止喷淋下来的洗涤液喷淋或倒灌进入排烟管路。

进一步地，所述第一喷淋层用于向废气中喷淋海水，以洗涤废气中的颗粒物质和油类物质，并同时降低废气的温度。

进一步地，所述第二喷淋层用于向废气中喷淋双氧水溶液，以将废气中的NO氧化成NO

进一步地，所述第三喷淋层用于向废气中喷淋氢氧化钠溶液，以将废气中的SO

进一步地，每一喷淋层上安装有若干个喷嘴，每一喷淋层上的喷嘴通过气动控制阀门和变频喷淋泵与一个存储柜连接，所述存储柜用于存储对应喷淋液。

进一步地，所述风帽导流装置包括导烟筒和设置在所述导烟筒上方的防水帽，所述导烟筒用于从下往上导流烟气，所述防水帽用于改变烟气上升的方向，使烟气向两边扩散同时防止喷淋下来的洗涤液进入到所述导烟筒内。

进一步地，位于所述吸收塔内的底部区域内的导烟筒包括内筒和外筒，所述内筒和所述外筒之间通过间隙隔开以构成圆筒形的空心结构。

进一步地，所述内筒采用超级双相不锈钢材质，所述外筒采用纯钛材质，所述防水帽采用Alloy 31镍基合金钢。

进一步地，所述吸收塔内的底部区域设有塔底排水口，所述吸收塔内的中部区域设有塔中排水口，所述吸收塔内的顶部区域设有塔顶排水口。

进一步地，所述吸收塔内的顶部区域内还设置有除雾器，所述除雾器位于所述第三喷淋层上方，用于将净化后烟气中携带的雾滴去除。

本发明实施例还提供一种船舶，配备有以上所述的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，所述船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置安装在原船排烟管路中。

本发明实施例提供的上述船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，能够对船舶柴油机排放废气中的NOx和SOx进行一体化处理，处理效果好，能耗低、运行成本低。该装置中的吸收塔可以直接垂直安装在原船排烟管路上，无需设置旁通管路，设备占用空间小、大大缩减整套装置体积和安装成本，经过本装置处理后废气排放指标完全能满足到IMO法规排放要求，实船安装方便，适合各种类型的船舶。

附图说明

图1为本发明实施例中船舶尾气脱硫脱硝一体化处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中导烟筒的结构示意图；

图3为本发明实施例中吸收塔的实船布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置包括吸收塔1、吸收塔入口2、风帽导流装置3、喷嘴4、第一喷淋层5、第二喷淋层14、第三喷淋层16、塔底排水口6、低液位传感器8、高液位传感器9、海水存储柜10、变频喷淋泵11、气动控制阀门12、双氧水存储柜13、氢氧化钠存储柜15、除雾器17、人孔门18、吸收塔出口19、塔顶排水口20和塔中排水口22。

具体地，吸收塔1，分为底部、中部和顶部三段结构。

第一喷淋层5设置于吸收塔1内的底部区域，用于洗涤废气中的颗粒物质和油类物质，同时降低废气的温度。具体地，第一喷淋层5用于向废气中喷淋海水，以洗涤废气中的颗粒物质和油类物质，并同时降低废气的温度。

第二喷淋层14设置于吸收塔1内的中部区域，用于将废气中的NO氧化成NO

第三喷淋层16设置于吸收塔1内的顶部区域，用于将废气中的SO

每一喷淋层上安装有若干个喷嘴4，每一喷淋层上的喷嘴4通过气动控制阀门12和变频喷淋泵11与一个存储柜10/13/15连接，存储柜10/13/15用于存储对应的喷淋液。具体地，第一存储柜10用于存储海水，第二存储柜13用于存储双氧水溶液，第三存储柜15用于存储氢氧化钠溶液。

风帽导流装置3设置于吸收塔1内的底部区域、中部区域和顶部区域的每个区域内，且位于对应的喷淋层下方，用于引导改变烟气流向和防止喷淋下来的洗涤液喷淋或倒灌进入排烟管路。

每个风帽导流装置3包括导烟筒31和设置在导烟筒31上方的防水帽32，导烟筒31用于从下往上导流烟气，防水帽32用于改变烟气上升的方向，使烟气向两边扩散同时防止喷淋下来的洗涤液进入到导烟筒31内。

吸收塔入口2设置在吸收塔1内的底部区域，船舶的主发动机、辅发动机和锅炉产生的烟气首先排入吸收塔1内的底部区域，因此吸收塔1内的底部区域的温度很高。为了防止高温烟气对吸收塔1的底部区域内的风帽导流装置3的腐蚀，位于吸收塔1的底部区域内的导烟筒31包括内筒311和外筒312，内筒311和外筒312之间通过间隙隔开以构成圆筒形的空心结构。

具体地，内筒311可以采用超级双相不锈钢材质，外筒312可以采用纯钛材质，防水帽32可以采用Alloy 31镍基合金钢。

吸收塔1内的底部区域设有塔底排水口6，吸收塔1内的中部区域设有塔中排水口22，吸收塔1内的顶部区域设有塔顶排水口20，分别用于将各自区域内的喷淋液排出吸收塔1。

吸收塔1内的顶部区域内还设置有除雾器17，除雾器17位于第三喷淋层16上方，用于将净化后烟气中携带的雾滴去除。

吸收塔1的顶部还设置有人孔门18，方便进入塔内进行检查和维修工作。

本发明实施例的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，在实船的整体安装布置详见图3，该吸收塔1可以整体布置安装在原船排烟管路25上，无需设置旁路，大大节省了船舶可利用空间。船舶的主发动机21、辅发动机(图未示)的排烟口与锅炉23连接，锅炉23的排烟口与吸收塔入口2连接。

具体地，本发明实施例的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置的运行过程如下：

远洋船舶在排放控制区域行驶时，开启运行该废气脱硫脱硝一体化处理装置，通过阀门控制，船舶的主发动机21、辅发动机和锅炉23产生的烟气通过吸收塔入口2进入吸收塔1，该吸收塔1分为底部、中部和顶部三段结构，该吸收塔1的三段结构分为三个不同的吸收区域，采用不同种类喷淋液有针对性吸收废气中的颗粒物质、NOx和SOx。

废气进入吸收塔底部后，首先会通过由导烟筒31和防水帽32组成的风帽导流装置3，该装置的作用主要是引导改变烟气流向和防止喷淋下来的洗涤液直接喷淋或倒灌进入原船排烟管路，从而影响主机性能。导烟筒31是由内层和外层组成的圆筒形空心结构，内筒311和外筒312的距离例如设置为50mm。内筒311采用超级双相不锈钢材质，防止高温烟气对筒体的腐蚀，外筒312采用纯钛材质，防止洗涤完烟气的酸性废液对筒体造成的腐蚀。防水帽32采用Alloy 31镍基合金钢，作用是改变烟气上升的方向，使烟气向两边扩散同时防止喷淋下来的洗涤液进入到垂直的导烟筒31，防水帽32上部与喷淋下来的溶液接触，下部与高温烟气接触，该结构高低温交变明显，为了防止对结构强度和屈服应力造成影响，采用Alloy31镍基合金钢作为防水帽32的材料。吸收塔1的底部区域设置有两层第一喷淋层5，喷淋层5上安装有若干个喷嘴4。喷淋层5与气动控制阀门12、喷淋泵11和海水存储柜10相连，根据船舶柴油机的运行工况，通过喷淋泵变频控制向废气中喷淋海水，洗涤废气中的颗粒物质和油类物质，降低进入吸收塔的废气温度。洗涤下来的废液会通过塔底排水口6排出，进入废水处理单元，处理后排放船舷外。另外在吸收塔底部设置有高液位传感器9和低液位传感器8，实时监测吸收塔底液位并反馈位置信号，防止塔底部积存的洗涤液高于风帽导流装置3，发生倒灌溢流风险，保证系统安全稳定运行。

废气经过吸收塔底部预喷淋洗涤后，会通过设置在中部区域的风帽导流装置3进入第二级喷淋区域，该区域设置两层第二喷淋层14，分别通过变频喷淋泵11和气动控制阀门12与双氧水存储柜13连接。通过喷淋泵的控制向废气中喷洒双氧水溶液，利用该溶液的强氧化性将废气中含有的90％的NO氧化成NO

废气经过吸收塔中部二级喷淋洗涤后，会通过设置在上部的风帽导流装置3进入吸收塔顶部的第三级喷淋区域，该区域设置两层第三喷淋层16，分别通过变频喷淋泵11和气动控制阀门12与氢氧化钠溶液存储柜15连接。通过喷淋泵的控制向废气中喷洒氢氧化钠溶液，该溶液会与废气逆向喷淋吸收反应，将废气中的NO

船舶的主发动机21、辅发动机和锅炉23在运行过程中产生的废气进入吸收塔内，经过三级喷淋吸收处理后，会通过除雾器17，将净化后烟气中携带的雾滴去除，通过吸收塔出口19和烟气分析仪(图未示)检测合格后排放至大气环境。

整套装置的运行过程如上所述，该套装置在吸收塔内设置三层喷淋区域，在每个区域向废气中喷淋不同作用的吸收液，来实现脱硫脱硝一体化的功能。每段喷淋区域都通过风帽导流装置对废气流向进行调整。

经过实船应用和检查，使用该套装置处理后的废气，氮氧化物和硫氧化物的排放完全达到了IMO规定的排放标准，系统运行过程中的总压降小于1500Pa，氨逃逸值小于10ppm，吸收塔出口检测氮氧化物浓度小于3.4g/kW，硫氧化物和二氧化碳的浓度比值小于4.3，完全满足IMO排放法规标准。设备占用空间小，大大缩减设备体积和安装成本，在系统运行过程中不会造成二次污染，充分保障了船舶环保可靠运行。

实施例一：

在一艘105,300DWT原油运输船上安装本发明的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，参图3。

在系统运行过程中，主发动机和辅发动机产生的废气进入吸收塔，首先与逆向喷淋的海水反应，去除废气中的颗粒物质，降低废气温度，之后进入二级喷淋洗涤区域，与逆向喷淋的双氧水溶液吸收反应，将废气中的一氧化氮和二氧化硫氧化成二氧化氮和三氧化硫。最后经过三级喷淋洗涤区域的氢氧化钠溶液喷淋吸收后，去除废气中的氮氧化物和硫氧化物。装有该套装置的船舶在航行过程中，NOx和SOx的排放数值完全达到了IMO规定的排放标准，系统运行过程中的总压降小于1500Pa.

实施例二：

在一艘180,000DWT矿砂船上安装本发明的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，参图3。

在系统运行过程中，主发动机和辅发动机产生的废气进入吸收塔，首先与逆向喷淋的海水反应，去除废气中的颗粒物质，降低废气温度，之后进入二级喷淋洗涤区域，与逆向喷淋的双氧水溶液吸收反应，将废气中的一氧化氮和二氧化硫氧化成二氧化氮和三氧化硫。最后经过三级喷淋洗涤区域的氢氧化钠溶液喷淋吸收后，去除废气中的氮氧化物和硫氧化物。装有该套装置的船舶在航行过程中，NOx和SOx的排放数值完全达到了IMO规定的排放标准，系统运行过程中的总压降小于1500Pa.

本发明实施例还提供一种船舶，配备有如上所述的船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，该船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置安装在原船排烟管路中。

本发明实施例提供的上述船舶废气脱硫脱硝一体化处理装置，能够对船舶柴油机排放废气中的NOx和SOx进行一体化处理，处理效果好，能耗低、运行成本低。该装置中的吸收塔可以直接垂直安装在原船排烟管路上，无需设置旁通管路，设备占用空间小、大大缩减整套装置体积和安装成本，经过本装置处理后废气排放指标完全能满足到IMO法规排放要求，实船安装方便，适合各种类型的船舶。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。