一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置及使用方法

一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置及使用方法，该装置包括洗涤塔体、船舶尾气进气口和船舶尾气出气口，洗涤塔体内设置有蒸发冷却段和主洗涤段，且两段之间设置有让气体流通而阻止液体流通的通气阻液器，蒸发冷却段配置有促使船舶尾气在蒸发冷却段内快速接近绝热饱和的冷却液循环系统，主洗涤段连接有以海水为洗涤液向其供液的洗涤液开式系统和以碱液为洗涤液向其供液的洗涤液循环系统，船舶尾气通过船舶尾气进气口后依次经过蒸发冷却段和主洗涤段完成脱硫除微粒后从船舶尾气出气口排出；优点是不需外界供给蒸汽，充分利用海水的碱性和低温性，实现高效脱硫和除微粒，且蒸发冷却、脱硫和除微粒过程合为一塔式，结构紧凑，占用空间少。
【专利说明】一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶尾气洗涤净化技术，尤其是涉及一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置及使用方法。
【背景技术】
[0002]纵观国内外研究现状可以发现，现有的船舶尾气洗涤器大部分都是普通的湿法洗涤器，在结构上与燃煤烟气湿法脱硫装置没有本质上的区别，并且都是以脱硫为目标。然而，柴油机排放的船舶尾气中还含有粒径极小的微粒，研究表明，柴油机微粒排放量以及微粒大小与燃油硫含量的关系很大，如燃油含硫量为0.1%时，微粒排放量约为0.375g/kffh ；燃油含硫量为3.0%时，微粒排放量约为2g/kWh。通过对采用高压共轨技术的二冲程瓦锡兰主机和四冲程柴油机的排烟情况进行测量，测得低速二冲程柴油机排烟微粒的粒径主要分布在20-40纳米，而四冲程柴油机的排烟粒径相对而言稍大一些，大都在500纳米以下。为此MARP0L73/78公约附VI的修订案通过限制燃油含硫量来同时控制硫与微粒的排放。然而，由于成本高和低硫燃油供应不足等原因，通过限制燃油含硫量来同时控制硫与微粒的排放实施起来很困难。目前国内外相关技术主要是通过安装船舶尾气洗涤装置替代使用低硫燃油来控制硫和微粒的排放，从MARP0L73/78公约附VI的修订案对燃油含硫量的限制目标来看，安装船舶尾气洗涤装置替代低硫燃油应满足两个等效性:一是要有足够高的烟气脱硫率，以使硫氧化物排放与燃用低硫油等效；二是要有足够高的微粒去除率，以使微粒排放与燃用低硫油等效。然而，现有的常规湿法洗涤装置并不能满足后一个等效。
[0003]专利号为ZL201010018238.9的中国发明专利公开了一种燃煤湿法烟气脱硫工艺中促进细颗粒物脱除的装置及方法，其针对设有预洗涤塔的燃煤WFGD工艺中烟气水汽含量高的特点，应用蒸气相变原理促进细颗粒物的脱除。该装置由预洗涤塔、蒸汽相变室和脱硫主塔组成，蒸汽相变室设有冲洗废液出口、烟气进口和烟气出口，烟气进口与预洗涤塔烟气出口连接，烟气出口与脱硫主塔的烟气进口连接，蒸汽相变室的烟气进口与烟气出口之间依次设有蒸汽喷嘴、除雾器和冲洗水喷嘴。燃煤烟气在预洗涤塔中经洗涤除尘后被水蒸汽饱和或接近饱和，然后由预洗涤塔除雾器脱除水雾后进入蒸汽相变室，注入适量蒸汽，蒸汽添加量以烟气过饱和度S由S约等于I增至S等于1.l(Tl.50确定，建立细颗粒物凝并长大所需的过饱和水汽环境，凝并长大的细颗 粒物由置于蒸汽相变室烟气出口处的除雾器部分脱除；烟气经蒸汽相变室脱除部分细颗粒物后进入脱硫主塔，通过优化脱硫主塔进口气液温差增大烟气过饱和度，使未脱除的细颗粒物发生二次凝并长大并由脱硫液和脱硫主塔除雾器脱除。这种燃煤湿法烟气脱硫工艺中促进细颗粒物脱除的装置及方法用于燃煤锅炉时，其蒸汽消耗量约占锅炉蒸发量的10%，蒸汽消耗量过大；而用于船舶，单靠柴油机尾气的余热不足以提供脱硫除微粒所需的蒸汽量，因此对于船舶而言，这种细颗粒物脱硫装置不仅仅存在蒸汽消耗量过大的问题，还存在蒸汽来源问题，为此，若要用于船舶则须另外增加燃油辅 锅炉和海水淡化装置，这无疑增加了成本，也增加了设备占用空间。此外，这种燃煤湿法烟气脱硫工艺中促进细颗粒物脱除的装置，其预洗涤塔和脱硫主塔是两个相互独立的塔，结构上不够紧凑，占用空间大，且也不能简单的将两个塔拼合成一个塔，再加上附加的燃油辅锅炉和海水淡化装置，在空间有限的船舶上不适用。

【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，适用于船舶的一塔化脱硫除微粒装置，以及能够充分利用海水的碱性和低温性高效脱除船舶尾气中的硫和微粒且蒸汽消耗量低的方法。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，包括洗涤塔体，所述的洗涤塔体的下部设置有船舶尾气进气口，所述的洗涤塔体的上部设置有船舶尾气出气口，所述的洗涤塔体内设置有蒸发冷却段和主洗涤段，所述的船舶尾气进气口与所述的蒸发冷却段连通，所述的船舶尾气出气口与所述的主洗涤段连通，所述的蒸发冷却段与所述的主洗涤段之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第一通气阻液器，所述的蒸发冷却段配置有独立的用于促使船舶尾气在所述的蒸发冷却段内快速接近于绝热饱和的冷却液循环系统，所述的主洗涤段连接有洗涤液开式系统和洗涤液循环系统，所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的主洗涤段供液，所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的主洗涤段供液，所述的第一通气阻液器分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段和所述的主洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再从所述的船舶尾气出气口排出。
[0006]所述的洗涤塔体内设置有第一除雾装置、第二除雾装置和尾气加热器，所述的第一除雾装置位于所述的第一通气阻液器的下方，所述的尾气加热器靠近所述的船舶尾气出气口，所述的第二除雾装置位于所述的主洗涤段与所述的尾气加热器之间；所述的第一除雾装置和所述的第二除雾装置均包括除雾器及分别设置于所述的除雾器的上方和下方的喷淋嘴，所述的喷淋嘴与所述的洗涤液开式系统连接；船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段、所述的第一除雾装置和所述的主洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再通过所述的第二除雾装置除雾和所述的尾气加热器加热后从所述的船舶尾气出气口排出。在此，第一除雾装置的设置用于除去船舶尾气中的雾气，防止雾气过大，从而降低蒸发冷却段中冷却液的消耗量；第二除雾器的设置主要用于除去船舶尾气中的雾气；尾气加热器的设置用于加热船舶尾气，有利于船舶尾气排向高空。
[0007]所述的洗涤塔体内还设置有副洗涤段，所述的副洗涤段位于所述的主洗涤段和所述的第二除雾装置之间，所述的主洗涤段和所述的副洗涤段之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第二通气阻液器，所述的主洗涤段通过所述的第二通气阻液器与所述的副洗涤段连通，所述的副洗涤段分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的副洗涤段供液，所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的副洗涤段供液，所述的第二通气阻液器分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段、所述的主洗涤段和所述的副洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再从所述的船舶尾气出气口排出。在此，在主洗涤段上增加副洗涤段，增强洗涤效果，有利于高效脱硫和除微粒；此外，主洗涤段和副洗涤段之间设置的第二通气阻液器使得主洗涤段和副洗涤段间的气液交换相互独立。
[0008]所述的蒸发冷却段采用外接文丘里蒸发冷却器的喷淋空塔结构，所述的冷却液循环系统包括文丘里蒸发冷却器、设置于所述的蒸发冷却段的底部的储液池、冷却液循环泵，所述的文丘里蒸发冷却器中的文丘里管的出口与所述的船舶尾气进气口连接，所述的储液池设置有蒸发冷却液循环出口、用于向所述的储液池内补充冷却液的补充液进口、冷却液排出口，所述的蒸发冷却液循环出口与所述的冷却液循环泵的进水口连通，所述的冷却液循环泵的出水口与所述的文丘里蒸发冷却器中的第一冷却液喷嘴连接，所述的冷却液循环泵以海水或者碱液为冷却液为所述的第一冷却液喷嘴供液。在此，船舶尾气先进入文丘里蒸发冷却器，与第一冷却液喷嘴喷淋的冷却液进行强烈的热质交换，经快速降温和增湿后再从船舶尾气进气口进入蒸发冷却段的喷淋空塔内，完成进一步的降温、增湿和除雾。
[0009]所述的蒸发冷却段采用喷淋空塔结构，所述的冷却液循环系统包括设置于所述的蒸发冷却段的上部的第二冷却液喷嘴、设置于所述的蒸发冷却段的底部的储液池、冷却液循环泵，所述的储液池设置有蒸发冷却液循环出口、用于向所述的储液池内补充蒸发冷却液的补充液进口、冷却液排出口，所述的蒸发冷却液循环出口与所述的冷却液循环泵的进水口连通，所述的冷却液循环泵的出水口与所述的第二冷却液喷嘴连接，所述的冷却液循环泵以海水或者碱液为冷却液为所述的第二冷却液喷嘴供液。
[0010]所述的主洗涤段采用填料塔结构或者喷淋空塔结构或者旋流板塔结构；所述的主洗涤段采用填料塔结构时，其结构包括第一填料层和第一洗涤液喷嘴，所述的第一填料层位于所述的第一通气阻液器的上方，所述的第一洗涤液喷嘴位于所述的第一填料层的上方，所述的第一洗涤液喷嘴通过第一阀门与所述的洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的第一洗涤液喷嘴供液，所述的第一洗涤液喷嘴通过第五阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的第一洗涤液喷嘴供液。
[0011]所述的主洗涤段采用旋流板塔结构时，其结构包括至少两层旋流板和供液管，所述的供液管位于最上层的所述的旋流板的上方，最下层的所述的旋流板兼作所述的第一通气阻液器，最下层的所述的旋流板通过第三阀门与所述的洗涤液开式系统连通，最下层的所述的旋流板通过第四阀门和第七阀门与所述的洗涤液循环系统连通，所述的供液管通过所述的第一阀门与所述的洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的供液管供液，所述的供液管通过所述的第五阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗漆液循环系统以碱液为洗漆液为所述的供液管供液。
[0012]所述的副洗涤段采用填料塔结构或者喷淋空塔结构或者旋流板塔结构；所述的副洗涤段采用填料塔结构时，其结构包括第二填料层和第二洗涤液喷嘴，所述的第二填料层位于所述的第二通气阻液器的上方，所述的第二洗涤液喷嘴位于所述的第二填料层的上方，所述的第二洗涤液喷嘴通过第二阀门与所述的洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的第二洗涤液喷嘴供液，所述的第二洗涤液喷嘴通过第六阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的第二洗涤液喷嘴供液。
[0013]所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器采用风帽式结构或者导流板式结构；所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器采用风帽式结构时，其结构包括基板，所述的基板的边缘与所述的洗涤塔体的内壁固定连接，所述的基板上设置有若干个贯穿所述的基板的上下表面的通孔，所述的基板上设置有与所述的通孔连通的帽身，所述的帽身的顶端连接有用于阻止液体流通的帽头，所述的帽身与所述的帽头之间设置有用于气体流通的风帽通气道，所述的基板上设置有排液口，所述的排液口分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接。
[0014]所述的洗涤液开式系统包括供液泵和洗涤液外排管道，所述的供液泵的出水口分别与所述的第一除雾装置中的喷淋嘴和所述的第二除雾装置中的喷淋嘴连通，所述的供液泵的出水口通过所述的第一阀门与所述的第一洗涤液喷嘴连通，所述的供液泵的出水口通过所述的第二阀门与所述的第二洗涤液喷嘴连通，所述的供液泵以海水为洗涤液向所述的第一洗涤液喷嘴和所述的第二洗涤液喷嘴供液，所述的第一通气阻液器通过所述的第三阀门与所述的洗涤液外排管道连通，所述的第二通气阻液器通过所述的第四阀门和所述的第三阀门与所述的洗涤液外排管道连通，所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器所沉积的洗涤液从所述的洗涤液外排管道排出；
所述的洗涤液循环系统包括洗涤液循环泵、储液器和洗涤液冷却器，所述的储液器的出液口依次通过所述的洗涤液循环泵、所述的洗涤液冷却器和所述的第五阀门与所述的第一洗涤液喷嘴连通，所述的储液器的出液口依次通过所述的洗涤液循环泵、所述的洗涤液冷却器和所述的第六阀门与所述的第二洗涤液喷嘴连通，所述的第一通气阻液器通过所述的第四阀门和所述的第七阀门与所述的储液器的进液口连通，所述的第二通气阻液器通过所述的第七阀门与所述的储液器的进液口连通，所述的洗涤液循环泵以碱液为洗涤液向所述的第一洗涤液喷嘴和所述的第二洗涤液喷嘴循环供液。
[0015]一种所述的船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置的使用方法，包括以下步骤:
(1)、开启冷却液循环系统，冷却液循环系统以海水或者碱液为冷却液向蒸发冷却段供液，船舶尾气从船舶尾气进气口进入蒸发冷却段与冷却液接触并进行热质交换，冷却液吸收船舶尾气的热量后蒸发，促使船舶尾气的温度降低、湿度增加并接近绝热饱和状态；
(2)、离开蒸发冷却段的接近绝热饱和状态的船舶尾气经过第一除雾装置并通过第一通气阻液器进入主洗涤段后与由洗涤液开式系统或者洗涤液循环系统供给的低温洗涤液接触，船舶尾气中以硫氧化物为主的酸性物质被洗涤液吸收，并且由于洗涤液温度低且与船舶尾气之间温差大，船舶尾气在气液接触过程中形成过饱和水汽状态，进而促使船舶尾气中大量水汽分子以尾气中的微粒的表面为核化中心相变凝结，再加上扩散泳和热泳的作用使得微粒碰撞团聚进而增重增粗，促使洗涤液将微粒捕获并高效脱除；
经过主洗涤段洗涤后的船舶尾气通过第二通气阻液器进入副洗涤段被洗涤液进一步洗涤，洗涤液由洗涤液开式系统或者洗涤液循环系统供给；
其中，当船舶航行海域脱硫要求不高且允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液开式系统连通，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向主洗涤段供液，副洗涤段关闭或者副洗涤段与洗涤液开式系统连通，且当副洗涤段与洗涤液开式系统连通时，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求不高且不允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液循环系统连通，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向主洗涤段供液，副洗涤段关闭或者副洗涤段与洗涤液循环系统连通，且当副洗涤段与洗涤液循环系统连通时，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求高且允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液开式系统连通，副洗涤段与洗涤液循环系统连通，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向主洗涤段供液，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求高且不允许外排洗涤液时，主洗涤段和副洗涤段分别与洗涤液循环系统连通，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液分别向主洗涤段和副洗涤段供液；
(3)、上述经过副洗涤段洗涤后的船舶尾气依次通过第二除雾装置和尾气加热器后从船舶尾气出气口排出。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于蒸发冷却段具有独立的冷却液循环系统，使得船舶尾气的余热最大限度地用于冷却液的蒸发且蒸发量大，从而促使船舶尾气在较小的空间内快速达到接近绝热饱和状态，提高船舶尾气在蒸发冷却段的出口的含湿量，进而不需要外界供给蒸汽；主洗涤段由独立的洗涤液开式系统或者洗涤液循环系统供液，能够充分利用海水的低温性使得船舶尾气在主洗涤段达到足够大的过饱和度，引起水汽在船舶尾气中的微粒的表面核化凝结，促进船舶尾气中微粒增大增重，进而结合海水的碱性实现船舶尾气的高效脱硫和除微粒；此外，蒸发冷却、脱硫和除微粒过程合为一塔式，结构紧凑，占用空间少，适合于船舶上使用。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为实施例3的结构示意图；
图4为本发明中使用到的一种风帽式通气阻液器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0019]实施例一:如图1所示，一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，包括洗涤塔体1，洗涤塔体I的下部设置有船舶尾气进气口 A，洗涤塔体I的上部设置有船舶尾气出气口 B，洗涤塔体I内依次设置有蒸发冷却段2、主洗涤段3和副洗涤段4，船舶尾气进气口 A与蒸发冷却段2连通，船舶尾气出气口 B与副洗涤段4连通，蒸发冷却段2与主洗涤段3之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第一通气阻液器5，副洗涤段4位于主洗涤段3的上方，主洗涤段3和副洗涤段4之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第二通气阻液器6，主洗涤段3通过第二通气阻液器6与副洗涤段4连通。蒸发冷却段2配置有独立的用于促使船舶尾气在蒸发冷却段2内快速接近于绝热饱和的冷却液循环系统，主洗涤段3连接有洗涤液开式系统和洗涤液循环系统，副洗涤段4与主洗涤段3共用洗涤液开式系统和洗涤液循环系统，洗涤液开式系统以海水为洗涤液为主洗涤段3或者副洗涤段4供液，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为主洗涤段3或者副洗涤段4供液。第一通气阻液器5分别与洗涤液开式系统和洗涤液循环系统连接，第二通气阻液器6分别与洗涤液开式系统和洗涤液循环系统连接。洗涤塔体I内还设置有第一除雾装置23、第二除雾装置43和尾气加热器10，第一除雾装置23位于第一通气阻液器5的下方，尾气加热器10靠近船舶尾气出气口 B，其中尾气加热器10采用现有的加热器，第二除雾装置43位于副洗涤段4与尾气加热器10之间。第一除雾装置23和第二除雾装置43均包括除雾器(图中未示出)及分别设置于除雾器的上方和下方的喷淋嘴(图中未示出)，并且喷淋嘴与洗涤液开式系统连接。
[0020]船舶尾气通过船舶尾气进气口 A后依次经过蒸发冷却段2、第一除雾装置23、第一通气阻液器5、主洗涤段3、第二通气阻液器6和副洗涤段4完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再通过第二除雾装置43除雾和尾气加热器10加热后从船舶尾气出气口 B排出。
[0021 ] 第一通气阻液器5设置在蒸发冷却段2和主洗涤段3之间，使得主洗涤段2拥有独立的洗涤液供排系统，同时这样的设置还使得蒸发冷却段2拥有独立的冷却液循环系统，促使大部分余热用于冷却液蒸发而不需要外界添加蒸汽。第二通气阻液器6设置在主洗涤段3和副洗涤段4之间，使得主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤液供排系统相互独立。
[0022]在本实施例中，蒸发冷却段2采用外接文丘里蒸发冷却器的喷淋空塔结构，其中，喷淋空塔结构包括一个容纳气液流通的腔体，冷却液循环系统包括与蒸发冷却段2连接的文丘里蒸发冷却器24、设置于蒸发冷却段2的底部的储液池21、冷却液循环泵7，竖直放置的文丘里蒸发冷却器24中的文丘里管的出口与设置在蒸发冷却段2的侧部的船舶尾气进气口 A连接，储液池21设置有蒸发冷却液循环出口 25、用于向储液池21内补充冷却液的补充液进口 27、冷却液排出口 26，蒸发冷却液循环出口 25与冷却液循环泵7的进水口连通，冷却液循环泵7的出水口与文丘里蒸发冷却器24中的第一冷却液喷嘴241连接，冷却液循环泵7以海水或者碱液为冷却液为蒸发冷却段2供液。冷却液排出口 26和补充液进口 27的设置是为了避免冷却液蒸发和预脱硫造成循环的冷却液的盐浓度过高，从冷却液排出口26排出少部分冷却液,并从补充液进口 27补充因蒸发和外排所减少的冷却液。在实际应用中，文丘里蒸发冷却器24也可以水平放置。蒸发冷却段2配置的独立的冷却液循环系统使得蒸发冷却段2能够采用较大的液气比，使船舶尾气在较小空间内快速接近绝热饱和状态，最大限度地利用船舶尾气余热提高船舶尾气在蒸发冷却段2的出口的含湿量，促使在不需要外加蒸汽的情况下，船舶尾气可在主洗涤段3与低温的洗涤液接触时达到过饱和状态，从而促使水汽在微粒表面核化凝结，达到微粒增大增重而被高效脱除的目的。
[0023]在本实施例中，主洗涤段3采用填料塔结构，其结构包括第一填料层32和第一洗涤液喷嘴31，第一填料层32位于第一通气阻液器5的上方，第一洗涤液喷嘴31位于第一填料层32的上方，当第一洗涤液喷嘴31通过第一阀门33与洗涤液开式系统连通时，洗涤液开式系统以海水为洗涤液为第一洗涤液喷嘴31供液，当第一洗涤液喷嘴31通过第五阀门34与洗涤液循环系统连通时，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为第一洗涤液喷嘴31供液。
[0024]在本实施例中，副洗涤段4采用填料塔结构，其结构包括第二填料层41和第二洗涤液喷嘴42，第二填料层41位于第二通气阻液器6的上方，第二洗涤液喷嘴42位于第二填料层41的上方，当第二洗涤液喷嘴42通过第二阀门44与洗涤液开式系统连通时，洗涤液开式系统以海水为洗涤液为第二洗涤液喷嘴42供液，当第二洗涤液喷嘴42通过第六阀门45与洗涤液循环系统连通时，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为第二洗涤液喷嘴42供液。
[0025]在本实施例中，第一通气阻液器5和第二通气阻液器6均采用风帽式结构，如图4所示，其结构均包括基板55，基板55的边缘与洗涤塔体I的内壁固定连接，基板55上设置有若干个贯穿所述的基板55的上下表面的通孔56，基板55上设置有与通孔连通的帽身51，帽身51的顶端连接有用于阻止液体流通的帽头52，帽身51与帽头52之间设置有用于气体流通的风帽通气道53，基板55上设置有排液口 54，排液口 54分别与洗涤液开式系统和洗涤液循环系统连接。在其他具体实际应用中，第一通气阻液器5和第二通气阻液器6也可以采用导流板式结构。
[0026]在本实施例中，洗涤液开式系统包括供液泵8和洗涤液外排管道11，供液泵8的出水口分别与第一除雾装置23中的喷淋嘴和第二除雾装置43中的喷淋嘴连通，供液泵8的出水口通过第一阀门33与第一洗涤液喷嘴31连通，供液泵8的出水口通过第二阀门44与第二洗涤液喷嘴42连通，供液泵8以海水为洗涤液向第一洗涤液喷嘴31和第二洗涤液喷嘴42供液，第一通气阻液器5的第一排液口 51通过第三阀门14与洗涤液外排管道11连通，第二通气阻液器6的第二排液口 61通过第四阀门16和第三阀门14与洗涤液外排管道11连通，第一通气阻液器5所沉积的主洗涤段3的洗涤液和第二通气阻液器6所沉积的副洗涤段4的洗涤液从洗涤液外排管道11排出。洗涤液循环系统包括洗涤液循环泵9、储液器12和洗涤液冷却器13，储液器12的出液口依次通过洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第五阀门34与第一洗涤液喷嘴31连通，储液器12的出液口依次通过洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第六阀门45与第二洗涤液喷嘴42连通，第一通气阻液器5的第一排液口
51通过第四阀门16和第七阀门15与储液器12的进液口连通，第二通气阻液器6的第二排液口 61通过第七阀门15与储液器12的进液口连通，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液向第一洗涤液喷嘴31和第二洗涤液喷嘴42循环供液，在此，储液器12还设有加液口 121和第三排液口 122，用于调节洗涤液的盐浓度和用量。
[0027]实施例二:如图2所示，实施例二与实施例一结构类似，不同之处在于:蒸发冷却段2采用喷淋空塔结构，船舶尾气进气口 A设置在蒸发冷却段2的底部，其中，喷淋空塔结构包括一个容纳气液流通的腔体和设置于蒸发冷却段2的上部的第二冷却液喷嘴28，冷却液循环系统包括第二冷却液喷嘴28、设置于蒸发冷却段2的底部的储液池21、冷却液循环泵7，储液池21设置有蒸发冷却液循环出口 25、用于向所述的储液池21内补充蒸发冷却液的补充液进口 27、冷却液排出口 26，蒸发冷却液循环出口 25与冷却液循环泵7的进水口连通，冷却液循环泵7的出水口与第二冷却液喷嘴28连接，冷却液循环泵7以海水或者碱液为冷却液为蒸发冷却段2供液。
[0028]实施例三:如图3所示，实施例三与实施例二结构类似，不同之处在于:主洗涤段3采用旋流板塔结构，其结构包括三层旋流板和供液管35，供液管35位于最上层的旋流板36的上方，最上层旋流板36和第二层旋流板40的底部均设置有液体流通管道39，最下层的旋流板37兼作第一通气阻液器，且最下层的旋流板37设置有第四排液口 38，第四排液口38通过第三阀门14与洗涤液外排管道11连通，第四排液口 38通过第四阀门16和第七阀门15与储液器12的进液口连通，当供液管35通过第一阀门33与供液泵8连通时，供液泵8以海水为洗涤液为供液管35供液，当供液管35通过第五阀门34与洗涤液循环泵9连通时，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液为供液管35供液。在具体应用中，主洗涤段3采用旋流板塔结构时，可以设置至少两层旋流板，且该旋流板塔结构中最下层旋流板兼作第一通气阻液器5。
[0029]一种与上述实施例一给出的船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置相对应的使用方法，步骤如下:
(I)、船舶尾气进入文丘里蒸发冷却器24的文丘里管，在文丘里管的渐缩管内增速，喉管内气速控制在35飞Om/s，高气速将第一冷却液喷嘴241喷出的冷却液液流雾化，冷却液雾滴与船舶尾气发生剧烈的热质交换并吸热蒸发，同时冷却液雾滴还吸收船舶尾气中以硫氧化物为主的酸性物质进行预脱硫，使得船舶尾气冷却增湿且当其到达文丘里管的出口时已经接近饱和状态，再通过文丘里管和船舶尾气进气口 A后进入蒸发冷却段2，然后经过除雾器23和第一通气阻液器5分离出冷却液雾滴，冷却液雾滴回落至储液池21。由于在主洗涤段3和蒸发冷却段2之间设置有第一通气阻液器5，引导船舶尾气通过第一通气阻液器5的风帽通气道53进入主洗涤段3，并阻止主洗涤段3中的低温洗涤液混入温度较高的蒸发冷却段2内的冷却液中而使得主洗涤段3中的低温洗涤液直接从洗涤液外排管道11外排，从而促使冷却液通过冷却液循环泵7独立循环。一般地，主洗涤段3中的洗涤液的流量数倍于蒸发冷却段2中的冷却液的流量，设置第一通气阻液器5后，船舶尾气的余热只有小部分用于加热从补充液进口 27补充进入储液池21的冷却液，而大部分用于促使冷却液的蒸发并利用较大的液气比促使船舶尾气在蒸发冷却段2快速达到接近于绝热饱和状态，因此不需要外界供给蒸汽；
(2)、上述离开蒸发冷却段2的接近绝热饱和状态的船舶尾气经过第一除雾装置23并通过第一通气阻液器5进入主洗涤段3，船舶尾气在第一填料层32中与第一洗涤液喷嘴31喷淋的洗涤液接触，船舶尾气中以硫氧化物为主的酸性物质被洗涤液进一步吸收，并且由于洗涤液与船舶尾气之间温差大，船舶尾气在气液接触过程中形成过饱和水汽状态，进而促使船舶尾气中大量水汽分子以船舶尾气中的微粒的表面为核化中心相变凝结，再加上扩散泳和热泳的作用使微粒间碰撞团聚进而增重增粗，从而促进洗涤液将微粒捕获并高效脱除；
经过主洗涤段3洗涤后的船舶尾气通过第二通气阻液器6进入副洗涤段4，船舶尾气在第二填料层41中与第二洗涤液喷嘴42喷淋的洗涤液接触后被进一步洗涤；
其中，当船舶航行海域脱硫要求不高且允许外排洗涤液时，同时开启第一阀门33和第三阀门14，供液泵8以海水为洗涤液向第一洗涤液喷嘴31供液，主洗涤段3的洗涤液通过第一通气阻液器5从洗涤液外排管道11排出，或者同时开启第一阀门33、第二阀门44、第三阀门14和第四阀门16，供液泵8以海水为洗涤液分别向第一洗涤液喷嘴31和第二洗涤液喷嘴42供液，主洗涤段3的洗涤液通过第一通气阻液器5的第一排液口 51从洗涤液外排管道11排出，副洗涤段4的洗涤液通过第二通气阻液器6的第二排液口 61从洗涤液外排管道11排出；当船舶航行海域脱硫要求不高且不允许外排洗涤液时，同时开启第四阀门16、第五阀门34和第七阀门15，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液向第一洗涤液喷嘴31供液，主洗涤段3的洗涤液通过第一通气阻液器5、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13以及第一洗涤液喷嘴31进行循环，或者同时开启第四阀门16、第五阀门34、第六阀门45和第七阀门15，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液分别向第一洗涤液喷嘴31和第二洗涤液喷嘴42供液，主洗涤段3的洗涤液通过第一通气阻液器5、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第一洗涤液喷嘴31进行循环，副洗涤段4的洗涤液通过第二通气阻液器6、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第二洗涤液喷嘴42进行循环；当船舶航行海域脱硫要求高且允许外排洗涤液时，同时开启第一阀门33、第三阀门14、第六阀门45和第七阀门15，供液泵8以海水为洗涤液向第一洗涤液喷嘴31供液，主洗涤段的洗涤液通过第一通气阻液器5的第一排液口 51从洗涤液外排管道11排出，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液向第二洗涤液喷嘴42供液，副洗涤段4的洗涤液通过第二通气阻液器6、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第二洗涤液喷嘴42进行循环；当船舶航行海域脱硫要求高且不允许外排洗涤液时，同时开启第四阀门16、第五阀门34、第六阀门45和第七阀门15，洗涤液循环泵9以碱液为洗涤液分别向第一洗涤液喷嘴31和第二洗涤液喷嘴42供液，主洗涤段3的洗涤液通过第一通气阻液器5、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第一洗涤液喷嘴31进行循环，副洗涤段4的洗涤液通过第二通气阻液器6、储液器12、洗涤液循环泵9、洗涤液冷却器13和第二洗涤液喷嘴42进行循环；
(3)、上述经过主洗涤段3和副洗涤段4洗涤后的船舶尾气依次通过第二除雾装置43和尾气加热器10后从船舶尾气出气口 B排出。
[0030]按照上述与实施例一给出的装置相对应的使用方法进行试验，同时采用对比装置进行对比，该对比装置与实施例一结构相似，不同之处在于蒸发冷却段2与主洗涤段3之间不设第一通气阻液器5，主洗涤段3和副洗涤段4之间也不设第二通气阻液器6，即主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤液均流至蒸发冷却段2与冷却液混合，实施效果对比如下:
采用实施例一给出的装置的实施效果:船舶尾气温度为210°C，冷却液为50°C的海水，文丘里管内的液气比为1L/Nm3，主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤液均为12°C的海水，主洗涤段3内的液气比6L/Nm3，副洗涤段4内的液气比为2L/Nm3，船舶尾气经过蒸发冷却段2、主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤之后，经计算，脱硫效率为92.5%，微粒脱除率为86.3%。
[0031]采用对比装置的实施效果:船舶尾气温度为210°C，冷却液为50°C的海水，文丘里管内的液气比为1L/Nm3，主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤液均为12°C的海水，主洗涤段3内的液气比为6L/Nm3，副洗涤段4内的液气比2L/Nm3，船舶尾气经过蒸发冷却段2、主洗涤段3和副洗涤段4的洗涤之后，经计算，脱硫效率为93.2%，微粒脱除率为28.7%。
[0032]经过上述对比可知，实施例一给出的装置将蒸发冷却段2使用的冷却液与主洗涤段3和副洗涤段4使用的洗涤液分开，使得蒸发冷却段2有独立的冷却液循环系统，蒸发量大，微粒表面核化凝结效果大，微粒脱除率比对比装置的实施效果有显著提高。
[0033]基于本发明的原理，实施方案不限于以上实施例，蒸发冷却段2的冷却方式、主洗涤段2和副洗涤段3的洗涤方式可有不同组合。例如，除上述实施例中提到的，在实际应用中，主洗涤段3还可以采用喷淋空塔结构或者动力波洗涤管，其中当采用动力波洗涤管时，动力波洗涤管既是洗涤器，也兼做第一通气阻液器5 ;副洗涤段4还可以采用旋流板塔结构，当采用该结构时，其内部结构与上述实施例三中描述的主洗涤段3相同，且最下层的旋流板兼作为第二通气阻液器6。
【权利要求】
1.一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，包括洗涤塔体，所述的洗涤塔体的下部设置有船舶尾气进气口，所述的洗涤塔体的上部设置有船舶尾气出气口，其特征在于所述的洗涤塔体内设置有蒸发冷却段和主洗涤段，所述的船舶尾气进气口与所述的蒸发冷却段连通，所述的船舶尾气出气口与所述的主洗涤段连通，所述的蒸发冷却段与所述的主洗涤段之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第一通气阻液器，所述的蒸发冷却段配置有独立的用于促使船舶尾气在所述的蒸发冷却段内快速接近于绝热饱和的冷却液循环系统，所述的主洗涤段连接有洗涤液开式系统和洗涤液循环系统，所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的主洗涤段供液，所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的主洗涤段供液，所述的第一通气阻液器分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段和所述的主洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再从所述的船舶尾气出气口排出。
2.根据权利要求1所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的洗涤塔体内设置有第一除雾装置、第二除雾装置和尾气加热器，所述的第一除雾装置位于所述的第一通气阻液器的下方，所述的尾气加热器靠近所述的船舶尾气出气口，所述的第二除雾装置位于所述的主洗涤段与所述的尾气加热器之间；所述的第一除雾装置和所述的第二除雾装置均包括除雾器及分别设置于所述的除雾器的上方和下方的喷淋嘴，所述的喷淋嘴与所述的洗涤液开式系统连接；船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段、所述的第一除雾装置和所述的主洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再通过所述的第二除雾装置除雾和所述的尾气加热器加热后从所述的船舶尾气出气口排出。
3.根据权利要求2所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的洗涤塔体内还设置有副 洗涤段，所述的副洗涤段位于所述的主洗涤段和所述的第二除雾装置之间，所述的主洗涤段和所述的副洗涤段之间设置有可让气体流通而阻止液体流通的第二通气阻液器，所述的主洗涤段通过所述的第二通气阻液器与所述的副洗涤段连通，所述的副洗涤段分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的副洗涤段供液，所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的副洗涤段供液，所述的第二通气阻液器分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接，船舶尾气通过所述的船舶尾气进气口后依次经过所述的蒸发冷却段、所述的主洗涤段和所述的副洗涤段完成船舶尾气的脱硫和除微粒后再从所述的船舶尾气出气口排出。
4.根据权利要求3所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的蒸发冷却段采用外接文丘里蒸发冷却器的喷淋空塔结构，所述的冷却液循环系统包括文丘里蒸发冷却器、设置于所述的蒸发冷却段的底部的储液池、冷却液循环泵，所述的文丘里蒸发冷却器中的文丘里管的出口与所述的船舶尾气进气口连接，所述的储液池设置有蒸发冷却液循环出口、用于向所述的储液池内补充冷却液的补充液进口、冷却液排出口，所述的蒸发冷却液循环出口与所述的冷却液循环泵的进水口连通，所述的冷却液循环泵的出水口与所述的文丘里蒸发冷却器中的第一冷却液喷嘴连接，所述的冷却液循环泵以海水或者碱液为冷却液为所述的第一冷却液喷嘴供液。
5.根据权利要求3所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的蒸发冷却段采用喷淋空塔结构，所述的冷却液循环系统包括设置于所述的蒸发冷却段的上部的第二冷却液喷嘴、设置于所述的蒸发冷却段的底部的储液池、冷却液循环泵，所述的储液池设置有蒸发冷却液循环出口、用于向所述的储液池内补充蒸发冷却液的补充液进口、冷却液排出口，所述的蒸发冷却液循环出口与所述的冷却液循环泵的进水口连通，所述的冷却液循环泵的出水口与所述的第二冷却液喷嘴连接，所述的冷却液循环泵以海水或者碱液为冷却液为所述的第二冷却液喷嘴供液。
6.根据权利要求4或5所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的主洗涤段采用填料塔结构或者喷淋空塔结构或者旋流板塔结构； 所述的主洗涤段采用填料塔结构时，其结构包括第一填料层和第一洗涤液喷嘴，所述的第一填料层位于所述的第一通气阻液器的上方，所述的第一洗涤液喷嘴位于所述的第一填料层的上方，所述的第一洗涤液喷嘴通过第一阀门与所述的洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的第一洗涤液喷嘴供液，所述的第一洗涤液喷嘴通过第五阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的第一洗涤液喷嘴供液； 所述的主洗涤段采用旋流板塔结构时，其结构包括至少两层旋流板和供液管，所述的供液管位于最上层的所述的旋流板的上方，最下层的所述的旋流板兼作所述的第一通气阻液器，最下层的所述的旋流板通过第三阀门与所述的洗涤液开式系统连通，最下层的所述的旋流板通过第四阀门和第七阀门与所述的洗涤液循环系统连通，所述的供液管通过所述的第一阀门与所述的 洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的供液管供液，所述的供液管通过所述的第五阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗漆液循环系统以碱液为洗漆液为所述的供液管供液。
7.根据权利要求6所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的副洗涤段采用填料塔结构或者喷淋空塔结构或者旋流板塔结构； 所述的副洗涤段采用填料塔结构时，其结构包括第二填料层和第二洗涤液喷嘴，所述的第二填料层位于所述的第二通气阻液器的上方，所述的第二洗涤液喷嘴位于所述的第二填料层的上方，所述的第二洗涤液喷嘴通过第二阀门与所述的洗涤液开式系统连通且由所述的洗涤液开式系统以海水为洗涤液为所述的第二洗涤液喷嘴供液，所述的第二洗涤液喷嘴通过第六阀门与所述的洗涤液循环系统连通且由所述的洗涤液循环系统以碱液为洗涤液为所述的第二洗涤液喷嘴供液。
8.根据权利要求7所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器采用风帽式结构或者导流板式结构； 所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器采用风帽式结构时，其结构包括基板，所述的基板的边缘与所述的洗涤塔体的内壁固定连接，所述的基板上设置有若干个贯穿所述的基板的上下表面的通孔，所述的基板上设置有与所述的通孔连通的帽身，所述的帽身的顶端连接有用于阻止液体流通的帽头，所述的帽身与所述的帽头之间设置有用于气体流通的风帽通气道，所述的基板上设置有排液口，所述的排液口分别与所述的洗涤液开式系统和所述的洗涤液循环系统连接。
9.根据权利要求8所述的一种船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置，其特征在于所述的洗涤液开式系统包括供液泵和洗涤液外排管道，所述的供液泵的出水口分别与所述的第一除雾装置中的喷淋嘴和所述的第二除雾装置中的喷淋嘴连通，所述的供液泵的出水口通过所述的第一阀门与所述的第一洗涤液喷嘴连通，所述的供液泵的出水口通过所述的第二阀门与所述的第二洗涤液喷嘴连通，所述的供液泵以海水为洗涤液向所述的第一洗涤液喷嘴和所述的第二洗涤液喷嘴供液，所述的第一通气阻液器通过所述的第三阀门与所述的洗涤液外排管道连通，所述的第二通气阻液器通过所述的第四阀门和所述的第三阀门与所述的洗涤液外排管道连通，所述的第一通气阻液器和所述的第二通气阻液器所沉积的洗涤液从所述的洗涤液外排管道排出； 所述的洗涤液循环系统包括洗涤液循环泵、储液器和洗涤液冷却器，所述的储液器的出液口依次通过所述的洗涤液循环泵、所述的洗涤液冷却器和所述的第五阀门与所述的第一洗涤液喷嘴连通，所述的储液器的出液口依次通过所述的洗涤液循环泵、所述的洗涤液冷却器和所述的第六阀门与所述的第二洗涤液喷嘴连通，所述的第一通气阻液器通过所述的第四阀门和所述的第七阀门与所述的储液器的进液口连通，所述的第二通气阻液器通过所述的第七阀门与所述的储液器的进液口连通，所述的洗涤液循环泵以碱液为洗涤液向所述的第一洗涤液喷嘴和所述的第二洗涤液喷嘴循环供液。
10.一种权利要求3所述的船舶尾气一塔化脱硫除微粒装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤:· (1)、开启冷却液循环系统，冷却液循环系统以海水或者碱液为冷却液向蒸发冷却段供液，船舶尾气从船舶尾气进气口进入蒸发冷却段与冷却液接触并进行热质交换，冷却液吸收船舶尾气的热量后蒸发，促使船舶尾气的温度降低、湿度增加并接近绝热饱和状态； (2)、离开蒸发冷却段的接近绝热饱和状态的船舶尾气经过第一除雾装置并通过第一通气阻液器进入主洗涤段后与由洗涤液开式系统或者洗涤液循环系统供给的低温洗涤液接触，船舶尾气中以硫氧化物为主的酸性物质被洗涤液吸收，并且由于洗涤液温度低且与船舶尾气之间温差大，船舶尾气在气液接触过程中形成过饱和水汽状态，进而促使船舶尾气中大量水汽分子以尾气中的微粒的表面为核化中心相变凝结，再加上扩散泳和热泳的作用使得微粒碰撞团聚进而增重增粗，促使洗涤液将微粒捕获并高效脱除； 经过主洗涤段洗涤后的船舶尾气通过第二通气阻液器进入副洗涤段被洗涤液进一步洗涤，洗涤液由洗涤液开式系统或者洗涤液循环系统供给； 其中，当船舶航行海域脱硫要求不高且允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液开式系统连通，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向主洗涤段供液，副洗涤段关闭或者副洗涤段与洗涤液开式系统连通，且当副洗涤段与洗涤液开式系统连通时，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求不高且不允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液循环系统连通，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向主洗涤段供液，副洗涤段关闭或者副洗涤段与洗涤液循环系统连通，且当副洗涤段与洗涤液循环系统连通时，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求高且允许外排洗涤液时，主洗涤段与洗涤液开式系统连通，副洗涤段与洗涤液循环系统连通，洗涤液开式系统以海水为洗涤液向主洗涤段供液，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液向副洗涤段供液；当船舶航行海域脱硫要求高且不允许外排洗涤液时，主洗涤段和副洗涤段分别与洗涤液循环系统连通，洗涤液循环系统以碱液为洗涤液分别向主洗涤段和副洗涤段供液； (3)、上述经过主洗涤段和副洗涤段洗涤后的船舶尾气依次通过第二除雾装置和尾气加热器后从船舶尾气出气口排出。
【文档编号】B01D53/50GK103432886SQ201310344800
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】杨国华 申请人:宁波大学