一种船舶尾气脱硫混合处理系统的制作方法

本实用新型涉及船舶尾气处理领域，具体涉及一种船舶尾气脱硫混合处理系统。

背景技术：

随着航运业的发展，以柴油、燃料油为燃料的船舶，由于其油品的性质，以及燃料条件等因素，造成了污染物的排放，其污染物主要为so2和nox；根据国际海事组织(imo)2014年的统计数据显示，船舶尾气其排放的so2和nox占全球总排放量的13％和15％。

为了减低船舶尾气污染物的排放，国际公约marpol公约已经做出规定：从2015年1月1日起，在排放控制区行驶的船舶使用的燃料油的含硫量最大不能超过0.1％(质量分数)；从2020年1月1日起，在排放控制区外行驶的船舶使得燃料油的含硫量最大不超过0.5％(质量分数)。

采用高品质的燃油虽然可以减少污染物的排放，但不仅会导致燃料的成本大幅度增加，而且低硫燃油的润滑性能和粘度等指标均发生变化，从而导致对船舶的燃烧系统进行改进；这将会增大船舶运营公司的成本。因此在控制船舶尾气污染方面，其尾气处理技术具有更好的优势，即通过对船舶尾气处理后，其so2的排放量达到与0.1％含硫量燃料油的燃烧后排的so2的量相似；从而达到相同的效果。

目前对船舶尾气的脱硫技术主要有：海水脱硫、淡水+氢氧化钠、干法、氧化镁-海水法等。干法脱硫虽然不产生废水，但气固反应的速率很低，停留时间很长，导致干法脱硫装置的体积很大，占用空间大，不适用于在船舶上使用。氧化镁—海水法在应用过程总，需要提高氧化镁的溶解度，很好的控制其ph值，才能提高脱硫剂—氧化镁的利用率，保证其脱硫效率；该方法对船员的技术水平要求较高。

由于远洋船舶需在不同海域行驶，现有技术中的湿法脱硫系统无法很好的满足各种使用需求，容易造成原料浪费、不能满足始终采用合理的脱硫方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种船舶尾气脱硫混合处理系统，以解决现有技术中船舶脱硫系统无法满足不同海域的使用需求的问题，实现灵活方便的切换脱硫方式，提高船舶尾气脱硫效率的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种船舶尾气脱硫混合处理系统，包括海水泵，所述海水泵的输出端连接至洗涤塔的进液口，所述洗涤塔的排液口连接至排海管路，所述洗涤塔的排液口还连接至循环槽，所述循环槽的排出端分别连接至过滤器、循环泵的上水端，所述过滤器的排水端连接至循环槽与循环泵的连接管路上，所述循环泵的输出端连接至洗涤塔的进液口；还包括碱液罐，所述碱液罐连接至循环槽与循环泵的连接管路上。

针对现有技术中船舶脱硫系统无法满足不同海域的使用需求的问题，本实用新型提出一种船舶尾气脱硫混合处理系统，海水泵、洗涤塔与排海管路构成了常规的开式脱硫系统：将船舶尾气通入至洗涤塔内，由海水在洗涤塔内进行脱硫即可，脱出so2的烟气从洗涤塔排出，吸收了so2的洗涤水从塔下部排出，通过排海管路直接排出舷外即可。为了解决在海水碱度不够或不可外排海域的排放问题，本实用新型还设置循环槽、过滤器、循环泵，它们与洗涤塔一起形成闭式脱硫系统：循环槽与洗涤塔的排液口连接，因此洗涤塔的排液口除了直接向排海管路导通外，还能够将洗涤水排至循环槽内，循环槽的排出端分别连接至过滤器、循环泵的上水端，循环槽内的部分液体直接被循环泵抽走，而另外部分液体进入过滤器，经过滤器过滤出盐分后，再由过滤器的排水端进入到循环槽与循环泵的连接管路上被循环泵抽走，从而通过过滤器对盐分的过滤，来调节闭式系统中的洗涤液的碱度。当然，在闭式脱硫系统中，洗涤液的碱度必然会不断降低，因此本申请还设置碱液罐，所述碱液罐连接至循环槽与循环泵的连接管路上，从而在循环泵的上游端为洗涤液补充碱液。

本申请在作为开式脱硫系统使用时，关闭循环泵、启动海水泵，切断洗涤塔与循环槽之间的通路，此时海水泵抽取海水作为洗涤液在洗涤塔内进行脱硫，洗涤塔的排液口排出的液体直接排海即可。

本申请在作为闭式脱硫系统使用时，关闭海水泵，启动循环泵，切断洗涤塔与排海管路之间的通路，此时洗涤液循环使用，洗涤液从洗涤塔的排液口排出后进入循环槽，之后部分洗涤液进入过滤器过滤；无论经过过滤与否，循环槽内的洗涤液最终都被循环泵抽回，并在途中通过碱液罐补充碱液，补充碱液后的洗涤液由循环泵再次泵送至洗涤塔内，进而实现闭式循环工作。

还包括连接在循环泵与洗涤塔之间的冷却器，所述冷却器用于对循环泵所输出的液体进行冷却。在作为闭式脱硫系统使用时，循环泵输出的液体先经过冷却器冷却后再进入洗涤塔内，能够使得进入洗涤塔的洗涤液温度处于较低水平，有利于so2的反应吸收，提高脱硫效率。

所述冷却器内的冷却液为海水泵提供的海水。即是本方案中使用液体换热式的冷却器，直接由海水泵抽取海水作为冷却液即可，如海水泵抽取海水从外管通过并进入排海管路持续排走，而循环泵泵送的洗涤液从内管内流过，即可实现换热冷却的效果。

还包括与过滤器的残渣排泄口相连的残渣罐。过滤器中过滤出的盐分与杂质排至残渣罐内进行储存即可。

所述循环槽的排出端、过滤器的排水端均能够与所述排海管路导通。在需要时将循环槽、过滤器直接与排海管路连通，便于进行清理、冲洗等作业。

所述洗涤塔的进液管路、碱液罐的排液管路、以及循环槽与过滤器之间的连接管路上均设置电磁阀。洗涤塔的进液管路上的电磁阀用于调节进入洗涤塔中的洗涤液的液量；碱液罐的排液管路上的电磁阀用于控制补充碱液的流量大小；循环槽与过滤器之间的连接管路上的电磁阀用于控制进入过滤器内过滤盐分或杂质的液量。

所述洗涤塔包括塔体、废气入口、废气出口，所述废气入口的上方、废气出口的下方设置位于塔体内部的填料层，所述填料层上方设置喷淋装置，喷淋装置上方设置除雾器，所述除雾器的上方设置冲洗管道，所述喷淋装置、冲洗管道的输入端均伸出至塔体外侧；还包括位于填料层下方的若干个辅机废气入口、位于塔体底部的排液口。现有技术中船舶脱硫塔的结构与控制系统都很复杂，而本方案废气入口在废气出口的下方，且两者之间设置填料层，其中填料层使用现有技术中其余化工排放领域内填料塔中的现有填料即可。在填料层上方设置喷淋装置，用于自上而下的向填料层喷洒海水或碱液。喷淋装置上方设置除雾器，用于减少从废气出口排走的烟气中的含水量。经过一段时间的运行，除雾器内会积累烟气颗粒，因此在除雾器的上方设置冲洗管道，在需要时向冲洗管道中通水冲洗除雾器。所述喷淋装置、冲洗管道的输入端均伸出至塔体外侧，便于从塔体外侧向喷淋装置、冲洗管道中通入海水或其他所需的液体。船舶行驶过程中除了发动机外，其余一些耗能部件同样会产生废气，本方案特地在填料层下方设置若干个辅机废气入口，用户能够根据需要将各辅机的排气端接入辅机废气入口，从而将各辅机排放的废气也引入塔体内部进行处理。塔体底部设置排液口，喷淋装置、冲洗管道所排出的液体最后经由排液口排出，进行排海或进入循环槽中。本方案在脱硫时，废气进入塔体后向上流动，流经填料层，填料层上方的喷淋装置又在不断喷洒海水或碱液，因此能够在填料层处进行湿法脱硫。相较于现有的空塔喷淋脱硫结构，在同等脱硫效率的情况下(脱硫效率≥98％)，有效降低了洗涤海水或碱液的用量(约降低10～30％)，进而降低了洗涤泵的电耗，节约了运行成本。同时采用填料层能够增大烟气中so2与洗涤海水的接触面积，在同等洗涤水量的情况下，其脱硫效率高于喷空塔喷淋。此外，本方案只有一层喷淋装置，无需在喷淋装置上设置自动阀，只需将向喷淋装置供液的洗涤泵设置成变频泵，便可调整洗涤水的用量，因此与传统空塔喷淋系统相比，本方案在配置及控制上更加简单方便。此外，由于本方案没有传统空塔喷淋中多层喷淋层的布置，塔体的高度要低于空塔喷淋，从而使得向喷淋装置供液的洗涤泵的扬尘低于空塔喷淋的洗涤泵的扬尘，使洗涤泵的能耗更低。

所述废气入口从塔体外侧至塔体内部，自上而下倾斜设置；还包括位于填料层上方的塔体侧壁的防壁流圈。废气中含有大量烟气颗粒，在沿着废气入口自上而下的进入塔体过程中，能够利用重力进行加速，使得烟气颗粒在进入塔体后具有更大的倾斜向下的惯性，从而减少颗粒物随废气上浮的量，使得更多的颗粒物在进入壳体后能够自然下沉，降低填料层的处理压力，降低对填料层和除雾器的冲洗频率。防壁流圈位于填料层上方，避免喷淋装置、冲洗管道所排出的液体在塔体内壁汇聚直接向下流动，确保脱硫与清洗效果。其中防壁流圈使用现有技术即可，本领域技术人员均可实现。

所述填料层的上下两侧均设置有用于工作人员进入塔体的人孔；所述填料层下方设置液位计；所述填料层的上下两侧或/和除雾器的上下两侧设置压差计。液位计用于监控塔体液位，防止液位过高倒灌进入废气入口。压差计用于监测整个塔的压差，使其在允许的范围内。同时，用户可以根据填料层的上下两侧的压差或除雾器上下两层的压差来判断填料层或除雾器内的颗粒废物含量，压差越大，表明颗粒废物越多，从而使得用户能够准确判断是否向冲洗管道内冲水清洗。

所述废气出口位于塔体顶部。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种船舶尾气脱硫混合处理系统，可以根据行驶在不同海域不同的情况下采用不同的方法净化尾气中的so2，实现了在不同条件下的有效脱硫，节约了脱硫的成本，使得船舶能在全球各大海域航行，满足各国海事管理机构的环保要求。

2、本实用新型一种船舶尾气脱硫混合处理系统，在作为闭式脱硫系统使用时，循环泵输出的液体先经过冷却器冷却后再进入洗涤塔内，能够使得进入洗涤塔的洗涤液温度处于较低水平，有利于so2的反应吸收，提高脱硫效率。

3、本实用新型一种船舶尾气脱硫混合处理系统，洗涤塔相较于现有的空塔喷淋结构，在同等脱硫效率的情况下，有效降低了洗涤海水的用量，降低了洗涤泵的电耗，节约了运行成本。同时增大了烟气中so2与洗涤海水的接触面积，在同等洗涤水量的情况下，其脱硫效率高于现有的喷空塔喷淋。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例1和2的系统示意图；

图2为本实用新型具体实施例3中洗涤塔的立面图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示的一种船舶尾气脱硫混合处理系统，包括海水泵1，所述海水泵1的输出端连接至洗涤塔3的进液口，所述洗涤塔3的排液口连接至排海管路，所述洗涤塔3的排液口还连接至循环槽6，所述循环槽6的排出端分别连接至过滤器7、循环泵4的上水端，所述过滤器7的排水端连接至循环槽6与循环泵4的连接管路上，所述循环泵4的输出端连接至洗涤塔3的进液口；还包括碱液罐5，所述碱液罐5连接至循环槽6与循环泵4的连接管路上。

实施例2：

在实施例1的基础上，还包括连接在循环泵4与洗涤塔3之间的冷却器2，所述冷却器2用于对循环泵4所输出的液体进行冷却。所述冷却器2内的冷却液为海水泵1提供的海水。还包括与过滤器7的残渣排泄口相连的残渣罐8。所述循环槽6的排出端、过滤器7的排水端均能够与所述排海管路导通。所述洗涤塔3的进液管路、碱液罐5的排液管路、以及循环槽6与过滤器7之间的连接管路上均设置电磁阀。

本实施例中碱液罐5内为naoh溶液，其上有加料口便于补充配置好的碱液或清水。

本实施例实质上可以分为三个部分：尾气脱硫系统、废液存储系统、监测控制系统。其中：

尾气脱硫系统：具有开式脱硫和闭式脱硫功能，包括海水泵1、洗涤塔3、碱液罐5、循环槽6、过滤器7、冷却器2、循环泵4；其中海水泵1出口有两路，一路连接naoh溶液循环的冷却器2，用于与循环泵泵送的循环液进行换热、另一路经过管道上的三通阀9连接到洗涤塔；所述的洗涤塔3出口有两路，一路进入循环系统的循环槽6，一路直接外排进入大海；所述循环槽6的出口有两路，一路通过电磁阀23进入到过滤器7，一路连接三通阀12的一个入口，三通阀12的出口与三通阀11相连；三通阀11的两个出口，一个与排放管路相连，另一个出口通过三通的连接到循环泵4，该三通的另一入口连接到电磁阀10的出口，碱液罐5的出口与电磁阀10相连，naoh溶液在该三通处进入循环，经过循环泵4后，进入到冷却器2，冷却器2的循环液出口与海水进入洗涤塔3的管道上的可控三通电磁阀9相连接，该可控三通电磁阀9的出口直接连接洗涤塔；过滤器的出口有两路，一路进入残渣罐8，一路连接到排出管路的三通阀13，该三通阀13的另外两个出口，一路与循环液管路上的三通阀12另一入口连接进入循环，一路通过海水排放管路上的三通进入海水排放管路。

废液存储系统：包括过滤器7与残渣罐8。

监测控制系统：包括控制器21、控制器22、可控三通转换电磁阀9、可控电磁阀10、可控电磁阀23、海水流量计14、循环液流量计15、循环液的ph计16、循环液盐浓度检测计17、水质检测计18、烟气在线监测计19；通过不同的输入信号，对不同的脱硫模式选择和阀门的自动切换。

当船舶航行在可外排海水且碱度正常的海域时，采用开式系统脱硫，即海水为吸收剂进行脱硫；控制器21切换到海水脱硫系统模式，可控三通转换电磁阀9联通海水管路，海水泵1从船舷外抽取海水，根据so2浓度检测分析仪19的信号，调节海水泵2的流量，经过可控三通转换电磁阀9进入到脱硫洗涤塔3上部，喷淋到填料表面，与从洗涤塔3下部进入的船舶尾气，在塔中逆流接触，吸收船舶尾气中的so2，从而实现船舶尾气的脱硫；经过洗涤塔3塔顶的除雾器除去烟气中的细小雾滴后，从塔顶的so2浓度检测分析仪19测定后排出；洗涤后的海水经过海水水质分析仪检测后，直接外排进入大海。

当船舶航行在不可外排海域或海水碱度较低的海域时，采用闭式系统，氢氧化钠溶液脱硫；控制器21切换到闭式系统模式，可控三通转换电磁阀9关闭海水管路，联通循环液吸收液管路；根据so2浓度检测分析仪19的信号，调节循环泵4循环液的流量，进入到洗涤冷却器2，被海水冷却后，流过三通转换电磁阀9进入到脱硫洗涤塔上部，喷淋到填料表面，与从洗涤塔3下部进入的船舶尾气，在塔中逆流接触，吸收船舶尾气中的so2，从而实现船舶尾气的脱硫；经过洗涤塔3塔顶的除雾器除去烟气中的细小雾滴后，从塔顶的so2浓度检测分析仪19测定后排出；洗涤后的脱硫液进入到循环液槽6中；根据循环液中盐浓度检测仪17的信号，控制器22调节电磁阀23的开度，将部分循环液中的盐排入到过滤器7中，经过过滤后的盐进入到残渣罐8中，过滤的滤液经过三通阀13和三通阀12，回到循环液管路中；没有经过滤器7的循环液则经过三通阀12、三通阀11和三通后，经过循环液管路到循环泵4中，实现吸收液或洗涤液的循环使用；根据循环液ph计16的信号，控制器22调节可控电磁阀10，将碱液罐5中的naoh溶液在对应的三通处进入到循环液，从而调节循环吸收液的ph值，使其进入到洗涤塔3的吸收液的ph值为6-8，根据循环液流量计15指示，可从碱液罐5处适当补充新鲜水到循环液中，保证循环吸收液的流量稳定，保证吸收效果。

实施例3：

如图2所示，在上述任一实施例的基础上，所述洗涤塔3包括塔体301、废气入口302、废气出口303，所述废气入口302的上方、废气出口303的下方设置位于塔体301内部的填料层304，所述填料层304上方设置喷淋装置305，喷淋装置305上方设置除雾器306，所述除雾器306的上方设置冲洗管道307，所述喷淋装置305、冲洗管道307的输入端均伸出至塔体301外侧；还包括位于填料层304下方的若干个辅机废气入口308、位于塔体301底部的排液口309。

优选的，所述废气入口302从塔体301外侧至塔体301内部，自上而下倾斜设置；还包括位于填料层304上方的塔体301侧壁的防壁流圈310。

优选的，所述填料层304的上下两侧均设置有用于工作人员进入塔体301的人孔311；所述填料层304下方设置液位计312；所述填料层304的上下两侧或/和除雾器306的上下两侧设置压差计313。

优选的，所述废气出口303位于塔体301顶部。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。