一种高效脱除船舶废气中硫氧化物的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于船舶废气污染防治技术领域，具体涉及到一种利用海水脱除船舶废气中硫氧化物的系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着世界贸易量的增加，船舶作为重要的运输工具，其运输能力在21世纪得到了快速的发展，目前全球吨位超过loot的船舶已达85000多艘。然而，因船舶行业发展所带来的废气排放污染令人堪忧，尤其是硫氧化物的污染。据统计，全球船舶硫氧化物的年排放量达到900多万吨，约占世界硫氧化物排放总量的7%，约占整个运输行业硫氧化物排放的60%。
[0003]目前降低船舶硫氧化物排放量的方法主要有两种:使用低硫燃料和进行废气脱硫。低硫燃料使用成本高，并且使用这种燃料需对船舶的燃油设备进行改造，从经济上和技术上看这种方法都不是降低硫氧化物排放量的最佳选择。MARPOL公约附则VI指出，船舶可使用经主管机关按MO制订的导则认可的废气净化系统。基于海水脱硫技术在火电厂等陆用设施上的成功应用，近十几年人们开始考虑将其应用到船舶上。海水脱硫技术具有运行成本低，无固体废弃物、无需任何人工化学脱硫剂等突出优点。对于在海洋上航行的船舶而言，海水资源丰富，船舶可就地取材，脱硫后的海水经处理达标后又可排回海洋，节约资源，因此海水脱硫技术在船舶废气脱硫上具有非常好的应用前景。
[0004]虽然海水脱硫技术具有上述优点，但将该技术应用在船舶上还面临着一些技术障碍。海水脱硫技术应用在陆用设施如火电厂、炼油厂等能达到90%以上的脱硫效率。然而不同于陆用设施，船舶是移动污染源，整个脱硫系统都必须安装在船舶上。而船舶有限的可用空间严重限制了脱硫系统的规模，这意味着海水需在很短的停留时间内吸收大量的硫氧化物。然而海水对硫氧化物的吸收能力在短时间内是极有限的，因此海水脱硫技术应用在船舶上的脱硫效率普遍低于90%。
[0005]而目前用于海水脱硫技术的脱硫方式大多为喷淋和填料方式。喷淋方式虽然经济性好，能耗低，结构简单，但气体分布不均匀，存在边际效应，导致脱硫效率较低。在船舶上应用时为达到90%以上的脱硫效率常需布置3层以上的喷淋管束，增加了系统复杂性以及维修难度。同时还需外设多个循环装置来实现海水的循环喷淋，不仅能耗大，还占用船舶额外的空间。而填料方式虽然控制简单，气液接触好，但由于阻力较大，易产生壁流现象，导致脱硫效率有限，并且还需占用船舶额外的空间存储填料。MES公司发明的Ecosilencer海水脱硫装置采用的鼓泡脱硫方式将吸收及中和作用集成于鼓泡池，减小了整个装置的占用面积，但由于该脱硫方式用同一池海水来实现高温废气的冷却作用和硫氧化物的吸收过程，导致气液传质作用减弱，海水脱硫效率较低。
[0006]综上，目前在船舶上应用海水脱硫技术面临的问题主要是:
[0007]I)海水脱硫效率普遍较低；
[0008]2)脱硫方式存在气体分布不均以及装置占用面积较大的问题；
[0009]3)现有的技术方案均存在不同程度的系统空间占用率与脱硫效率之间的矛盾。
[0010]若以上问题得不到有效的解决，则海水脱硫技术在船舶上的应用将得不到推广。而没有安装海水脱硫系统的船舶将无法到达对船舶硫氧化物排放有严格限制的区域，严重阻碍了不同国度间的贸易发展。为使得远洋船舶能够自由进出世界各个海域，更好的实现多元化的国际贸易，本发明综合以上脱硫方式的优缺点提出一种在不增加海水脱硫系统空间占用率的前提下高效脱除船舶废气中硫氧化物的方法。
【发明内容】
[0011]针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高效脱除船舶废气中硫氧化物的系统及方法，以解决海水脱硫技术在船舶上应用时脱硫效率普遍较低的问题，缓解海水脱硫系统的空间占用率与脱硫效率之间的矛盾。
[0012]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0013]一种高效脱除船舶废气中硫氧化物的系统，包括新鲜海水池、曝气池、预喷淋室、脱硫塔，所述新鲜海水池分别与曝气池、预喷淋室以及脱硫塔连接，所述预喷淋室与船舶废气出口连接，并通过管道连接脱硫塔，脱硫塔下部为海水鼓泡区，其内设置有气体分布管，气体分布管的底部连接有第一曝气风机，脱硫塔底部还通过海水栗连接曝气池，曝气池底部连接有第二曝气风机，脱硫塔的顶部还连接有烟囱。
[0014]进一步的，所述曝气池中设置有pH值监控仪。
[0015]进一步的，所述预喷淋室布置在连接于船舶废气出口的废气管道中。
[0016]进一步的，所述气体分布管为喷射管或盘管。
[0017]进一步的，所述新鲜海水池与脱硫塔的上部连接。
[0018]一种高效脱除船舶废气中硫氧化物的方法，硫氧化物的脱除过程包含三个阶段，即预处理阶段、鼓泡一级脱硫阶段和喷淋二级脱硫阶段，具体包括以下步骤:
[0019]a).来自海洋中的新鲜海水经管道分别被送入预喷淋室、脱硫塔和曝气池；
[0020]b).预处理阶段:利用引风机将船舶动力装置产生的高温废气经管道送入预喷淋室，新鲜海水在此对废气进行喷淋；
[0021]c).鼓泡一级脱硫阶段:经过冷却和预脱硫的废气经气体分布管均匀喷入脱硫塔内的海水鼓泡区，海水鼓泡区内气液接触充分，实现鼓泡高效一级脱硫；
[0022]d).喷淋二级脱硫阶段:完成鼓泡一级脱硫后的废气经脱硫塔中的上升通道进入上部喷淋区，与经喷淋雾化后的海水液滴接触，完成废气中硫氧化物的进一步脱除；
[0023]e).脱硫后的废气经安装在喷淋区上部的除雾器除雾后，通过船舶烟囱排入大气;
[0024]f).海水恢复阶段:通过安装在脱硫塔底部的曝气装置对脱硫后的海水进行第一阶段曝气，实现部分亚硫酸盐的氧化，减少外部曝气池的处理负荷，然后将经一级曝气后的海水送入曝气池，在曝气池中进行第二阶段曝气氧化和海水稀释，海水经检测达标后排入海洋。
[0025]进一步的，所述的预处理阶段将高温废气冷却至60_120°C。
[0026]进一步的，所述的鼓泡一级脱硫阶段中的鼓泡方式为喷射鼓泡或盘管鼓泡方式。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]本发明对比已有技术具有以下显著优点:
[0029]1.采用海水预处理阶段，不仅预先脱除部分硫氧化物，降低脱硫塔中单位体积海水的脱硫负荷，还对高温废气进行了冷却，解决传统鼓泡方式冷却高温废气和海水低温吸收的矛盾；
[0030]2.采用海水鼓泡作为主脱硫阶段，一方面将硫氧化物的吸收和脱硫海水的氧化集成于同一塔体完成，有效减少脱硫系统的占用面积；另一方面通过气体分布管将气体均匀鼓入海水中，不发生壁流现象，产生高度扩散的小气泡，反应强烈，强化气液间的传质，较于其他脱硫方式，单位体积海水的脱硫率增加，整体脱硫效率提尚;
[0031]3.采用海水鼓泡作为主脱硫阶段，海水喷淋作为辅助脱硫阶段，大量减少了喷淋所需的海水量，一方面省去传统喷淋方式所需的海水循环装置，降低系统能耗，减少占用空间；另一方面可减少喷淋管束的层数，在提高脱硫效率的同时未增加系统的复杂性；
[0032]4.在脱硫塔中进行一级曝气，预先完成部分亚硫酸盐的氧化，一方面提高传质速率，利于海水鼓泡区内硫氧化物的吸收；另一方面可减少曝气池的新鲜海水需求量，从而减少曝气池的占用面积；
[0033]5.综上，不同于传统海水脱硫技术采用的单一脱硫方式，本发明方法采用三个脱硫阶段，即预处理阶段、鼓泡一级脱硫阶段和喷淋二级脱硫阶段，在不增加海水脱硫系统空间占用率的前提下显著提高海水的脱硫效率，对海水脱硫技术在船舶上的应用具有良好的推广和应用价值。
【附图说明】
[0034]图1为本发明高效脱除船舶废气中硫氧化物方法的工艺示意图；
[0035]图2为本发明高效脱除船舶废气中硫氧化物方法的一个实施例系统示意图；
[0036]图3为本发明高效脱除船舶废气中硫氧化物方法的又一个实施例系统示意图。
[0037]图中，1-烟囱；2_预喷淋室；3_第一曝气风机；4_第二曝气风机；5-曝气池；61-喷射管；62_盘管；7_海水栗；8-pH值监控仪；9_脱硫塔；10_新鲜海水池。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0039]如图1所示为本的发明的一种高效脱除船舶废气中硫氧化物的方法，包括三个脱除阶段，即预处理阶段、鼓泡一级脱硫阶段和喷淋二级脱硫阶段，具体