一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法
2023-06-01 09:58:36 2
專利名稱：一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，尤其是指一種將噴霧 增溼冷卻、放電氧化和海水洗滌三個過程串聯為一體的海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝方 法，屬於大氣汙染控制和海洋船舶尾氣排放控制領域。
背景技術：
對於海洋船舶柴油機排放尾氣中NOj^P SOx的淨化，目前主要有分別針對兩種汙染 物的SCR法和海水洗滌法，但這兩種方法均不能高效率地一體化脫除NOx和S0X，這樣就難 以完全單獨利用其中的某一種方法使船舶尾氣同時滿足國際海事組織MARP0L73/78公約 附則VI修正案中分別對NOx和SOx濃度的限值要求，因此需要在船舶上同時使用兩套系統 來分別進行脫硫脫硝，這就勢必極大地增加船舶尾氣脫硫脫硝的成本。為使用同一套系統一體化脫除NOx和S0X，楊國華等(楊國華，胡文佳，周江華， 胡海剛.船舶尾氣臭氧氧化-海水吸收的脫硫脫硝工藝研究.內燃機學報，2008，26 (3) 278-282)提出用臭氧氧化結合海水洗滌工藝來實現海洋船舶尾氣的一體化脫硫脫硝，該工 藝利用臭氧氧化將尾氣中的NO氧化為NO2，然後在洗滌吸收塔中利用海水噴淋將NO2和SO2 轉化為硝酸鹽和含硫鹽，從而完成船舶尾氣脫硫脫硝的關鍵步驟。但該臭氧氧化結合海水洗滌工藝還存在兩個需要解決的問題①該工藝所需的臭 氧發生器功耗過大、體積龐大、價格昂貴。以3000kW船用柴油機為例，如果尾氣中NO排量 為llg/(kW.h)，那麼按照O3摩爾數NO摩爾數=1 1的原則，計算得到氧化NO所需的 臭氧發生器的產量應該為52. 8kg/h，而目前臭氧產量為50kg/h的大型氧氣源臭氧發生器 的功率為400kW、外形尺寸為4900mmX4000mmX 3000mm、價格超過400萬，可見，如果採用 該工藝，僅氧氣源臭氧發生器的功耗就佔柴油機功率的13. 33%，如果採用空氣源臭氧發生 器，則其功耗將增加一倍，另外可以看出，該臭氧發生器體積龐大、價格昂貴。②該工藝還需 要附加一個處理洗滌廢海水的海水水質恢復系統，這不僅會額外消耗大量的電能，而且會 使整個尾氣脫硫流程延長。這是由於臭氧在乾燥氣流中氧化SO2的效率極低，因此它在洗 滌塔中被海水內的鹼性物質中和後，以SO:的形式存在於洗滌廢海水中，使其呈酸性，不能 直接排入海洋，所以需要將洗滌廢海水送至海水水質恢復系統與大量海水原液在曝氣池中 混合，在池中，S032_被鼓入的大量空氣氧化成S042_，最後將PH值達到一定標準的廢海水排 入海洋。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，該方法不 採用功耗過大、體積巨大、價格昂貴臭氧發生器，而且無需附加海水水質恢復系統，從而使 該海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝方法更加實用化。為達到上述目的，本發明的技術方案如下—種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，由噴霧增溼降溫、放電氧化和海
3水洗滌三個步驟串聯組成，相應地，可以將利用本發明提供的方法進行海洋船舶尾氣同步 脫硫脫硝的系統分成噴霧增溼降溫區、放電氧化區和海水洗滌區。將船用柴油機產生的溫 度為200°C 490°C的尾氣引入尾氣增溼降溫管道，利用一臺小海水泵將少量海水從海洋 吸上並通過此管道壁上的噴嘴噴入此管道，高溫尾氣與少量海水接觸換熱後，海水變為氣 態水，使尾氣含水量增大到20%以上，同時高溫尾氣溫度降到120°C以上；然後將經過增溼 降溫後的尾氣引入一臺等離子體發生器，在該等離子體發生器內，尾氣中的大量氣態水分 子被高能電子撞擊後產生大量H02、· OH等氧化性自由基，這些氧化性自由基經過一系列反 應，分別將將SO2和NO氧化為硫酸和硝酸；然後將從等離子體發生器流出的尾氣引入海水 洗滌塔的下部，洗滌塔的上部向下噴淋通過一臺大海水泵吸上來的海水，尾氣與海水在洗 滌塔內的填料中接觸後，在此過程中，硫酸和硝酸轉化為硫酸鹽和硝酸鹽，處理後的尾氣經 除霧後由洗滌塔上部出口流往煙 ，將洗滌後的含硫酸鹽和硝酸鹽的海水經洗滌塔下部出 口排入海洋，從而完成海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝。本發明的技術效果如下①與臭氧發生器相比，相應的等離子體發生器功耗低、體積小、價格便宜。仍以 3000kW船用柴油機為例，用於該柴油機尾氣放電氧化處理的放電反應器總功率為40kW，僅 佔柴油機功率的1. 33%，且其外形尺寸不大於2000mmX2000mmX2000mm、價格不超過60 萬，可見這些指標均大大低於臭氧發生器的指標。②能夠省去海水水質恢復系統。由於在 增溼冷卻區噴入的海水被高溫尾氣蒸發為氣態水，氣態水在等離子體反應器中被高能電子 撞擊產生大量H02、· OH等氧化性自由基，而這些自由基具有極強的氧化能力，能夠經過一 系列反應後，將SO2和NO分別快速氧化為硫酸和硝酸，可見，由於尾氣中的SO2和NO在等離 子體反應器中提前氧化為硫酸和硝酸，因此在海水洗滌塔中洗滌後的海水含有的本身就是 S042—，這就省去了海水水質恢復系統。
圖1是利用本發明提供的方法進行海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的系統組成示 意圖。圖1中標號名稱1、船用柴油機；2、小海水泵；3、尾氣增溼降溫管道；4、噴嘴；5、 等離子體發生器；6、海水洗滌塔；7、填料；8、大海水泵；9、海洋；10、海水洗滌區；11、放電 氧化區；12、噴霧增溼降溫區。
具體實施例方式結合附圖1和一個實施例對本發明的一種對海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方 法作進一步說明如下如圖1所示，一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，由噴霧增溼降溫、放 電氧化和海水洗滌三個步驟串聯組成，相應地將利用本發明提供的方法進行海洋船舶尾氣 同步脫硫脫硝的系統分成噴霧增溼降溫區12、放電氧化區11和海水洗滌區10，使船用柴油 機1產生的溫度為200°C 490°C的尾氣按噴霧增溼降溫區12、放電氧化區11和海水洗滌 區10的順序依次通過，從而完成尾氣的一體化脫硫脫硝。所述的噴霧增溼降溫區12由一臺小海水泵2、尾氣增溼降溫管道3和噴嘴4組成，
4將船用柴油機尾氣接入尾氣增溼降溫管道3，利用一臺小海水泵2將少量海水從海洋11中 吸上並通過此管道3壁上的噴嘴4噴入此管道3，高溫尾氣與少量海水接觸換熱後，海水變 為氣態水，使尾氣含水量增大到20%以上，同時高溫尾氣溫度降到120°C以上。所述的放電氧化區11由放電反應器5組成，將經過增溼降溫後的尾氣引入等離子 體發生器5，在等離子體發生器5中，氣態水被高能電子撞擊產生大量H02、· OH等氧化性自 由基，這些自由基經過一系列反應後，將SO2和NO分別氧化為硫酸和硝酸。所述的海水洗滌區10由海水洗滌塔6、填料7、一臺大海水泵8組成，將從等離子 體發生器5流出的尾氣接入海水洗滌塔6的下部，從洗滌塔6的上部向下噴淋通過大海水 泵8吸上來的海水，尾氣與海水在洗滌塔6內的填料7表面發生接觸，在此過程中，硫酸和 硝酸轉化為硫酸鹽和硝酸鹽，處理後的尾氣經除霧後由洗滌塔6的上部出口流出排空或者 流向煙 ，洗滌後的含硫酸鹽和硝酸鹽的海水經洗滌塔6的下部出口排入海洋9，從而完成 海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝。本實施例應用的海洋船舶柴油機功率為3000kW，脫硫脫硝之前尾氣中NOx濃度 為118/(kff. h)，SO2濃度為30kg/h，尾氣溫度為200°C 490°C，等離子體反應器內徑為 2000mm，高度為2000mm，海水洗滌塔內徑為1320mm，高度為3500mm，利用本發明提供的方法 進行船舶尾氣一體化脫硫脫硝之後NOx濃度為1. lg/(kff. h)，SO2濃度為1. 3kg/h。利用本發明形成的一體化脫硫脫硝系統具有能耗低、體積小、價格便宜、無需海水 水質恢復系統、無需原料儲運、產物可直排海洋等優點，適用於船舶尾氣脫硫脫硝。
權利要求
一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，其特徵在於，將船用柴油機產生的尾氣按噴霧增溼降溫區、放電氧化區和海水洗滌區的順序依次通過，完成尾氣一體化脫硫脫硝。
2.根據權利要求1所述的一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，其特徵在 於，噴霧增溼降溫區由小海水泵、尾氣增溼降溫管道和噴嘴組成。
3.根據權利要求1所述的一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，其特徵在 於，放電氧化區由等離子體發生器組成。
4.根據權利要求1所述的一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，其特徵在 於，海水洗滌區由海水洗滌塔、填料、大海水泵組成。
全文摘要
本發明公開了一種用於海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的方法，屬於大氣汙染控制和海洋船舶尾氣排放控制領域，是將尾氣按噴霧增溼降溫區、放電氧化區和海水洗滌區的順序依次通過，完成一體化脫硫脫硝。由小海水泵、尾氣增溼降溫管道和噴嘴組成的噴霧增溼降溫區使尾氣增溼降溫；由等離子體發生器組成的放電氧化區使SO2和NO被大量HO2、·OH等氧化性自由基轉化為硫酸和硝酸；由海水洗滌塔、填料、大海水泵組成的海水洗滌區使硫酸和硝酸轉化為硫酸鹽和硝酸鹽，並將達標尾氣和洗滌水排放。利用本發明形成的一體化尾氣脫硫脫硝系統具有能耗低、體積小、價格便宜、無需海水水質恢復系統和原料儲運、產物可直排海洋等優點。
文檔編號B01D53/60GK101972605SQ201010299518
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者餘剛, 餘奇 申請人:武漢紡織大學