船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于船舶尾气处理与节能环保领域，具体为一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统。
【背景技术】
[0002]21世纪我国面临的最严峻挑战之一就是环境问题，其中大气污染因严重破坏地球生态系统健康以及威胁人体健康安全而越来越受到人们的高度关注。随着全球船舶航运业的快速发展，船舶排放的尾气对大气造成的污染也日趋严重。船舶排放的尾气主要以硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)为主，它们能够引起环境酸化，破坏对流层臭氧，营养富集等不良影响，对全球人类健康造成危害。为了防止船舶造成的空气污染以及加强对海洋生态环境的保护，国际海事组织(MO)制定了一系列船舶防污染公约以限制船舶尾气的排放。为了满足IMO的排放限值，必须对船舶排放的尾气进行净化处理。因此，船舶尾气处理已迫在眉睫，研发高效、节能、环保的脱硫脱硝处理系统具有重大的现实意义。
[0003]目前，船舶尾气处理技术大致可以分为三大类:单独脱硫、单独脱硝和脱硫脱硝一体化。
[0004]脱硫技术主要有石膏法、旋转喷雾干燥法、海水法、钠碱法等。石膏法是利用石灰石浆液吸收SO2生成CaSO3，经氧化转变为CaSO4排出收回，但存在初期投资大、设备占地面积大、系统复杂、需要在船上储备石灰石等问题。旋转喷雾干燥法是利用旋转喷雾吸收塔将雾化的尾气与熟石灰浆液接触进行脱硫，但存在脱硫效率不高，脱硫后产物容易腐蚀、堵塞设备等问题。海水法是利用海水自身的碱度来吸收S02，该方法高效环保、经济性和可靠性高，但存在设备占地大、脱硫效果受海水盐度影响大、腐蚀设备等问题。钠碱法是利用NaOH和SO2生成Na2SO3,经氧化转变为Na2SO4排出收回，该法是目前脱硫的主流的方法，已经成功应用到船舶尾气脱硫处理中。
[0005]脱硝技术主要有液体吸收法、固体吸附法和催化法等。液体吸收法主要是利用酸、碱和络合物吸收N0X，该方法具有工艺设备简单、能耗低、一次性投资成本低等特点，但存在脱硝效率不高、需要投加额外氧化剂、吸收剂循环再生困难等问题。固体吸附法是通过物理吸附的方式来脱除N0X，吸附剂的性能是影响NOJ兑除的关键。随着新型吸附剂不断的被研发出来，使得该方法具有一定的应用前景。催化法是目前较为成熟的脱硝技术，又可分为选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR) ACR法是利用还原剂氨类物质在催化剂作用下，将NOx还原为无毒污染的仏和出0，该法脱硝效率能够达到90%以上，但存在设备庞大、初期投资巨大和运行费用高等问题，且氨在船上储运会给船舶安全带来隐患，特别是当尾气中有SO2存在时，会和氨反应生成硫酸氨，污染催化剂和堵塞催化反应器的通道。SNCR法是在高温(通常在900?1200°C)、无催化剂的条件下向尾气中喷射还原剂将NOx还原为N2和H2O,该方法最主要的特点是不需要使用催化剂，但存在脱硝效率不高(一般只能达到50%)、能耗高、过量的还原剂造成二次污染等问题。
[0006]针对船舶尾气处理，若采用单项脱除，不但占地面积大、能耗高，且投资、操作和运行费用高。因此，脱硫脱硝一体化处理系统势必是船舶尾气综合治理的发展方向，具有广阔的实际应用前景。现有脱硫脱硝一体化技术主体思路是将上述单独脱硫或单独脱硝技术有机结合使用，但无论是先脱硫还是先脱硝普遍存在脱硫、脱硝效率不高、投资与运行费用较高、固体物质在船上储存困难、能耗高、脱硫脱硝技术难以有效衔接等问题。由于船舶尾气处理技术受船舶类型、船舶空间、能耗等因素的限制，陆地上使用的脱硫脱硝技术无法在船舶上应用。因此，通过技术革新、改进或优化，研发出高效、经济的船舶尾气处理系统具有现实和重大的意义。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提供了一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统，当船舶使用低硫油时，可采用本发明的船舶尾气脱硝工艺，船舶尾气脱硝工艺及系统能够实现较高的脱硝效率，节省能耗，而当船舶使用硫含量较高时，本发明的脱硫脱硝一体化工艺及系统将脱硫和脱硝结合在一起，达到较高的脱硫脱硝效率的同时大大节省了成本，满足尾气排放标准。
[0008]—种船舶尾气脱硝工艺，其包括以下步骤:
(1)尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
(2)N0x吸附
降温后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOx被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOx后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端监测到NOx穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
(3)脱附吸附在吸附剂上的NOx
吸附剂升温，脱附NOx时，开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOx脱附，脱附的NOx被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
(4)低温等离子体分解
脱附出来的NOx气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOx部分分解成N2，部分被氧化为
NO2;
(5)吸收还原
步骤(4)中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过Na2S03溶液喷淋，将N02还原成N2，同时Na2SO3溶液被氧化成Na2SO4溶液;处理后的气体组分为N2和少量残余NOx，处理后的气体被送回至吸附塔前与船舶尾气混合，重复步骤(2)-(5)。
[0009]其进一步特征在于，步骤(I)中降温包括油气换热器换热降温和海水冷却两个步骤，海水冷却步骤具体为:经油气换热器换热后的船舶尾气进入。海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却。
[0010]吸附塔包括两个或两个以上，当进行吸附工作的吸附塔排出的尾气经排气管末端烟气监测仪监测到NOx穿透浓度达到排放限值时关闭该吸附塔的尾气进口和出口，进行步骤(4)的脱附工作，脱附工作完成的吸附塔重新打开尾气进口和出口进行吸附工作;两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续吸附； 吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤(4)中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附剂上的NOx脱附；步骤(4)中的脉冲等离子体放电电极与步骤(5)中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一个电极布置于吸附塔内，另一个布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器。
[0011]—种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其包括以下步骤:
(1)尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
(2)洗涤水洗涤
降温后的船舶尾气进入洗涤塔，向洗涤塔内喷淋洗涤水洗涤船舶尾气中的PM;
(3)钠碱吸收
经淡水洗涤后的船舶尾气进入钠碱吸收塔，向钠碱吸收塔喷淋NaOH溶液吸收船舶尾气的SOx，NaOH溶液吸收SOx后生成Na2SO3溶液并收集；
(4)N0x吸附
去除PM和SOx后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOx被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOx后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端烟气监测仪监测到NOx穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
(5)脱附吸附在吸附剂上的吸附水
当吸附塔内不再通入船舶尾气时，对吸附塔内吸附剂加热至100度，吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气通过负压风机抽走；
(6)脱附吸附在吸附剂上的NOx
吸附剂继续升温，同时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOx脱附，脱附的NOx被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
(7)低温等离子体分解
脱附出来的NOx气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOx部分分解成N2，部分被氧化为
NO2;
(8)吸收还原
步骤(7)中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过步骤(3)中产生的Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时溶液中的Na2SO3被氧化成Na2SO4;处理后的气体组分为N2和少量残余NOx，处理后的气体被送回至淡水洗涤塔前与船舶尾气混合，重复步骤(2)-(8)。
[0012]其进一步特征在于，步骤(2)中洗涤塔喷淋的洗涤水为淡水，步骤(3)钠碱吸收与步骤(4)N0x吸附之间还包括海水冷却步骤:
步骤(3)中去除SOx后的船舶尾气进入海水