一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵工藝及一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于煙氣脫硫除塵技術(shù)，具體涉及一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵工藝及一體化裝置，解決了現(xiàn)有船用煙氣脫硫除塵工藝及裝備存在的問(wèn)題。煙氣脫硫除塵裝置，包括多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床，貧液槽，貧液循環(huán)泵，曝氣池等。煙氣脫硫工藝包括開(kāi)式的海水法煙氣脫硫工藝和閉式的堿液法煙氣脫硫工藝。兩種工藝可以聯(lián)合使用，與旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)合，具有脫硫率高、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行穩(wěn)定、開(kāi)停車方便，實(shí)現(xiàn)脫硫除塵一體化等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵工藝及一體化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣脫硫除塵的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵工藝及一體化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]船舶動(dòng)力裝置(大型柴油機(jī))使用的是含硫量極高的重油，導(dǎo)致其尾氣中含有大量的SOx，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。為了對(duì)船用柴油機(jī)排放造成的污染加以控制，國(guó)際海事組織(MO)對(duì)MARP0L73/78公約附則VI “防止船舶造成大氣污染規(guī)則”進(jìn)行了修訂，對(duì)船用燃油含量的規(guī)定更加嚴(yán)苛:對(duì)于硫氧化物排放控制區(qū)，從2015年I月I日開(kāi)始不得超過(guò)0.1% ;對(duì)于非控制區(qū)，從2012年I月I日開(kāi)始，全球船用重質(zhì)燃油的硫含量從附則VI的4.5%降低至3.5%ο
[0003]在船舶上加裝煙氣脫硫裝置，是應(yīng)對(duì)國(guó)際船舶排放標(biāo)準(zhǔn)最有前途的途徑。因?yàn)?，要真正降低船用燃油的硫含量并不容易。考慮到煉油公司對(duì)重油進(jìn)行深度脫硫要增加約1000元/t的燃油成本，而低硫輕油又油源不足，其高昂的費(fèi)用也令船東無(wú)法承受。然而，據(jù)測(cè)算，采用煙氣脫硫裝置，脫硫成本折算成燃油成本為50~100元/t，為重油深度脫硫稱本的1/10，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)明顯，切不需要改變煉油與油品供應(yīng)方案。
[0004]船舶煙氣脫硫設(shè)備是一種對(duì)船舶柴油機(jī)的排煙進(jìn)行洗滌等后處理的裝置，該裝置需要達(dá)到一種“等效性”，即船舶主機(jī)的排煙經(jīng)過(guò)廢氣洗滌設(shè)備脫硫后，煙氣中SOx含量降低，使得主機(jī)使用含量3.5%的燃油產(chǎn)生的排放等效于使用含硫量0.1%的燃油，設(shè)備的脫硫率為97.2%。由于船舶的條件所限，船舶廢氣脫硫設(shè)備必須滿足經(jīng)濟(jì)性好、輕便小巧、不對(duì)海洋環(huán)境造成污染等要求。
[0005]目前國(guó)外開(kāi)發(fā)出來(lái)的煙氣洗滌設(shè)備都是洗滌塔。PureS0x、BELC0、Hamworthy這3種洗滌器的脫硫效率都滿足最高的等效性(即脫硫率超過(guò)97.2%)ο PureSOx和Hamworthy兩種設(shè)備都采用主洗滌塔外配用一個(gè)類似文丘里管的裝置，其作用是對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻和預(yù)洗滌。一般船舶主機(jī)的排煙溫度在200~300° C，經(jīng)過(guò)預(yù)洗滌后高溫?zé)煔獗焕淠禍剡_(dá)到飽和狀態(tài)，有利于主塔內(nèi)脫硫效率的提高。BELCO設(shè)備采用錐形水幕噴淋起到冷卻煙氣的效果。煙氣從塔體下部進(jìn)入，使得塔體更小巧，安裝更加靈活，有利于并聯(lián)使用，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)，該設(shè)備的適用范圍最大。然而，這三種洗滌塔的直徑均為5 m左右，塔高均在10 m以上，龐大的設(shè)備體積無(wú)疑大大增加了脫硫成本。
[0006]由于受到船上特定環(huán)境的限制，加上船舶脫硫指標(biāo)嚴(yán)格于一般煙氣脫硫，因此船用煙氣脫硫應(yīng)用技術(shù)和工藝?yán)щy很大。如何減少整個(gè)設(shè)備的體積是海水脫硫能否應(yīng)用于船舶領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0007]在達(dá)到要求的脫硫效率的前提下，控制廢氣脫硫設(shè)備的成本是主要目標(biāo)。采用混合系統(tǒng)的洗滌液供排方式具有廣泛的適用性和較高的經(jīng)濟(jì)性，是廢氣洗滌脫硫設(shè)備的首選。
[0008]專利CN 102698583 A發(fā)明了一種電解法海水脫硫方法和裝置用于船用燃機(jī)尾氣處理。將天然海水由電解制氯設(shè)備電解產(chǎn)生次氯酸鈉海水溶液，作為吸收劑替代天然海水，利用次氯酸鈉的氧化性，將溶解于海水中的亞硫酸鈉氧化為硫酸根，提高了海水對(duì)二氧化硫的吸收速率。省卻了現(xiàn)有技術(shù)的曝氣池，提尚了單位體積海水的SO2吸收效率，大大減小了吸收塔的體積，實(shí)現(xiàn)了海水脫硫工藝在船舶的應(yīng)用。但該方法使用電解裝置，能耗較高。專利CN103007691 A發(fā)明了一種船用燃機(jī)煙氣脫硫脫硝一體化方法及設(shè)備，該方法利用二氧化氯濃溶液與天然海水混合作為SOjP NO x的吸收劑，二氧化氯由二氧化氯發(fā)生器制得，實(shí)現(xiàn)了用同一吸收劑脫除兩種污染氣體，減小了設(shè)備占地面積，提高了船舶空間利用率；同樣省卻了原海水脫硫工藝流程中的曝氣池，提高了單位體積海水的SO2K收效率，減小了吸收塔的體積。但是，該方法使用二氧化氯發(fā)生器，成本難免較高。
[0009]目前，PM2.5(2.5 μm以下顆粒物)的污染已成為熱點(diǎn)話題，其危害性已被人們所重視。國(guó)際海事組織對(duì)于船舶尾氣中微粒排放限制條例還在制定當(dāng)中。研宄表明:燃油硫含量將決定船舶排煙中微粒的含量。船舶尾氣的微粒中有40%~80%的組分是硫酸鹽，因?yàn)榱蛩猁}易溶于水，所以考慮運(yùn)用濕法除塵技術(shù)將部分顆粒物洗下是可行的。PureSOx、BELC0、Hamworthy等設(shè)備也聲稱可以去除30%~80%的PM。然而，船舶排煙中的顆粒物有70%在0.4μπι以下，普通濕法除塵技術(shù)對(duì)于這種粒徑范圍內(nèi)的顆粒物去除效果并不好。因此，要采用濕法在同一洗滌塔內(nèi)同時(shí)脫除SOx和PM，如何加強(qiáng)濕法對(duì)于超細(xì)微粒的捕集能力將是研宄的重點(diǎn)和難點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的是提供一種船用燃機(jī)煙氣脫硫除塵一體化方法及實(shí)施該方法的設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的投資成本高，占地面積大，設(shè)備的操作難度大，除塵效果不佳的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，包括旋轉(zhuǎn)填料床，旋轉(zhuǎn)填料床有液體進(jìn)口、氣體進(jìn)口、液體出口以及氣體出口，液體進(jìn)口連接吸收液來(lái)源，氣體進(jìn)口連接船舶煙氣輸出管路，所述的旋轉(zhuǎn)填料床包括外殼、轉(zhuǎn)軸、旋流板除霧器以及兩個(gè)或者兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或者一個(gè)以上靜止的填料定子，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝、自上而下同軸設(shè)置、以填料轉(zhuǎn)子始、以填料轉(zhuǎn)子終，最上部的填料轉(zhuǎn)子上方設(shè)置旋流板除霧器，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，各液體分布器與連接各自的液體進(jìn)口，外殼頂部連接氣體出口、底部連接液體出口和氣體進(jìn)口。
[0012]所述的填料定子與外殼相連，填料轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸下端裝有被動(dòng)皮帶輪連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)軸的上下兩端與外殼連接的部分均通過(guò)軸承座進(jìn)行動(dòng)密封。
[0013]所述的旋流板除霧器包括除霧器筋板，除霧器筋板與轉(zhuǎn)軸通過(guò)上軸承座連接，旋流板除霧器上方安裝在旋轉(zhuǎn)填料床外殼頂部的橢圓封頭，氣體出口設(shè)置于橢圓封頭頂部。
[0014]所述的填料轉(zhuǎn)子和填料定子由填料支撐進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開(kāi)孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋為斜葉片或直條筋；填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸焊接連為一體，填料定子的填料支撐與外殼內(nèi)壁焊接連為一體。
[0015]填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是環(huán)形套管，套于轉(zhuǎn)軸之上，每個(gè)液體分布器上根據(jù)煙氣處理量非對(duì)稱開(kāi)4~8個(gè)孔，保證液體以2?5 m/s流速噴灑在轉(zhuǎn)子內(nèi)緣。
[0016]填料定子與外殼內(nèi)壁間距占外殼內(nèi)徑的0.59^10%,比填料轉(zhuǎn)子與外殼內(nèi)壁的間距小，靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有梯形圓筒，梯形圓筒與外殼一起構(gòu)成集液槽，梯形圓筒的底部連接填料定子的外緣。
[0017]液體出口的頂部與外殼底部齊平。
[0018]氣體進(jìn)口伸進(jìn)外殼底部，氣體進(jìn)口的頂部高出外殼底部，設(shè)置氣體進(jìn)口的進(jìn)氣管進(jìn)入外殼前的一端安裝有擋板，在進(jìn)氣管末端、氣體進(jìn)口處也設(shè)置有擋板，擋板之前的進(jìn)氣管上開(kāi)有一組格柵孔。
[0019]所述吸收液來(lái)源為天然海水或者裝有天然海水的海水池，海水池經(jīng)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)連接旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口經(jīng)過(guò)濾裝置連接曝氣池，曝氣池設(shè)對(duì)外的排液口。
[0020]所述吸收液來(lái)源為裝有堿性吸收液的緩沖罐，緩沖罐通過(guò)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)連接旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口經(jīng)過(guò)濾裝置連接緩沖罐，緩沖罐連接曝氣池，曝氣池設(shè)對(duì)外排液口、同時(shí)底部連接污泥柜。
[0021]一種用于船舶上煙氣脫硫除塵工藝，基于如上所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置完成，其為開(kāi)式的海水法煙氣脫硫工藝，步驟如下:
a.船舶鍋爐煙氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口，
b.海水按與船舶鍋爐煙氣0.1?5 L/m3的液氣比用水泵從海洋或海水池中直接增壓至旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口，
c.海水在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)經(jīng)過(guò)液體分布器向周圍噴灑，被轉(zhuǎn)速為200~1600r/min的高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子剪切成尺度極小的液滴、液膜、液絲；液體從填料轉(zhuǎn)子中心甩出到殼體內(nèi)緣，與軸向而來(lái)的煙氣錯(cuò)流接觸，最后，從填料轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)床的外殼截獲并沿殼壁流下，外殼底部的液體出口排出，而氣體則通過(guò)旋轉(zhuǎn)填料床頂部的旋流板除霧器后由氣體出口排出，
d.當(dāng)處理氣量不足最大處理量的1/3時(shí)，需要的液量也小，且氣速較低，一級(jí)即可達(dá)到高效脫硫，僅在下方液體進(jìn)口通入海水，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用；
e.從液體出口排出的液體進(jìn)入過(guò)濾裝置，將煙氣中洗滌下來(lái)的粉塵過(guò)濾掉，然后進(jìn)入曝氣池，
f.向曝氣池中通入適量空氣，進(jìn)行脫硫后海水的稀釋，經(jīng)過(guò)20~30min的曝氣，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大海。
[0022]一種用于船舶上煙氣脫硫除塵工藝，基于所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置完成，其為閉式的堿液法煙氣脫硫工藝，步驟如下:
a.將船舶鍋爐煙氣由鼓風(fēng)機(jī)送入旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口:
b.同時(shí)將緩沖罐中的堿性吸收液按與船舶鍋爐煙氣0.2~5 L/m3的液氣比用水泵泵入旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口；
c.堿性吸收液在在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)經(jīng)過(guò)液體分布器向周圍噴灑，被轉(zhuǎn)速為200~1600r/min的高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子剪切成尺度極小的液滴、液膜、液絲；液體從填料轉(zhuǎn)子中心甩出到殼體內(nèi)緣，與軸向而來(lái)的煙氣錯(cuò)流接觸，最后，從填料轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)填料床的外殼截獲并沿殼壁流下，從床體底部的液體出口排出，而氣體則通過(guò)旋轉(zhuǎn)床頂部的旋流板除霧器后由氣體出口排出，堿性吸收液從底部排液管排出；
d.當(dāng)處理氣量不足最大處理量的1/3時(shí)，需要的液量也小，一級(jí)即可達(dá)到高效脫硫，因而僅在下方液體進(jìn)口通入堿液，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用；
e.排出的堿性吸收液進(jìn)入沉降過(guò)濾裝置，將煙氣中洗滌下來(lái)的粉塵過(guò)濾掉；
f.過(guò)濾后的吸收液回到緩沖罐，進(jìn)行循環(huán)吸收，當(dāng)pH值低于5-7，添加淡水和堿性添加劑，堿性添加劑是NaOH或似20)3或NaHCO 3;
g.循環(huán)使鹽濃度達(dá)到飽和時(shí)，將產(chǎn)生的殘液稀釋和曝氣處理后，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后的殘液直接排入大海，殘液中的污泥用污泥柜存儲(chǔ)以待排岸。
[0023]旋轉(zhuǎn)填料床的處理氣速可達(dá)傳統(tǒng)塔設(shè)備的3倍，大大減小了設(shè)備直徑，本發(fā)明能直接安裝在煙囪內(nèi)部，相比塔設(shè)備而言，大大節(jié)省了設(shè)備的占地面積。
[0024]本發(fā)明中的兩種工藝在船舶上都可以獨(dú)立使用，又可以聯(lián)合使用。對(duì)于VLCC、ULCC、萬(wàn)箱輪等長(zhǎng)期航行于開(kāi)放海域的船舶，擁有充足的海水資源，可以采用開(kāi)式的海水法煙氣脫硫除塵工藝。對(duì)于航行于內(nèi)河河口的船舶來(lái)說(shuō)，水質(zhì)堿度較低，甚至都是淡水，為滿足脫硫要求，可采用舷外水或自身淡水添加堿性化學(xué)添加劑，如NaOH或似20)3等，增加吸收劑的堿性，使脫硫效率提高，即采用閉式的堿液法煙氣脫硫除塵工藝。對(duì)于頻繁出入內(nèi)河和外海的船舶，淡水添加堿性物和海水脫硫兩種系統(tǒng)混合使用，根據(jù)海水水質(zhì)或港口嚴(yán)格硫排放控制要求，靈活切換使用。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:首先，兩種煙氣脫硫除塵工藝既可以獨(dú)立使用，又可以聯(lián)合使用，靈活切換，適用性強(qiáng)；其次，多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床能夠?qū)⒁后w分散成微米級(jí)的液膜、液滴和液絲，氣體通過(guò)填料轉(zhuǎn)子和填料定子的多次分布使得氣液兩相得到極強(qiáng)的微觀混合混合，從而強(qiáng)化氣-液間的傳質(zhì)過(guò)程，提高脫硫率和PM2.5的捕集率，填料床上部的旋流板除霧器與殼體連為一體，橢圓形封頭既加強(qiáng)了殼體強(qiáng)度，又可以消除霧沫夾帶現(xiàn)象，使脫硫除塵實(shí)現(xiàn)一體化。
[0026]本發(fā)明所述多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床具有設(shè)備體積小，處理氣量范圍寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，與傳統(tǒng)塔器相比，該工藝具有脫硫率高、除塵率高、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)脫硫除塵一體化、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行穩(wěn)定、基本不受船舶顛簸傾斜的影響、開(kāi)停車方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0027]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為海水法開(kāi)式煙氣脫硫除塵流程；圖3為堿法閉式煙氣脫硫除塵流程。
[0028]圖中:1、氣體出口 ；2-1、液體進(jìn)口 I ;2-2、液體進(jìn)口 II ;3_1、填料轉(zhuǎn)子I ;3_2、填料轉(zhuǎn)子II ;4-1、轉(zhuǎn)子填料支撐I ;4-2、轉(zhuǎn)子填料支撐II ;5、外殼；6、液體出口 ；7、橢圓封頭；8、上軸承座；9、旋流板除霧器；10_1、液體分布器I ;10_2、液體分布器II ;11、集液槽；12、填料定子；13、定子填料支撐；14、擋板；15、氣體進(jìn)口 ；16、下軸承座；17、轉(zhuǎn)軸；18、被動(dòng)皮帶輪；19、海水池;20、水泵;21、調(diào)節(jié)閥I ;22、調(diào)節(jié)閥II ;23、調(diào)節(jié)閥III，24、流量計(jì)I，25、流量計(jì)II ;26、過(guò)濾裝置；27、曝氣池；28、緩沖罐，29、污泥柜。

【具體實(shí)施方式】
[0029]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]用于船舶上煙氣脫硫除塵工藝及一體化裝置，多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床作為煙氣脫硫除塵的核心反應(yīng)器。以二級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床，包括兩級(jí)填料轉(zhuǎn)子、一級(jí)填料定子為例，如附圖1所示，其主體包括兩個(gè)可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子3-1、3-2和一個(gè)靜止不動(dòng)的填料定子12。填料轉(zhuǎn)子中心分別設(shè)置液體分布器10-1、10-2，分別與進(jìn)液管2-1、2-2連接，旋轉(zhuǎn)填料床頂部安裝有旋流板除霧器9，與殼體連為一體。除霧器上方的殼體頂部安裝有橢圓封頭7，封頭頂部設(shè)有排氣管。在轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處均設(shè)有軸承座，軸承座內(nèi)含有動(dòng)密封。氣體進(jìn)口管末端裝有擋板，擋板之前一段管上開(kāi)有一組格柵孔，可實(shí)現(xiàn)煙氣在轉(zhuǎn)子下方的初次分布，避免直吹轉(zhuǎn)子填料和氣體短路。
[0031]填料轉(zhuǎn)子由填料支撐組件進(jìn)行支撐，填料支撐4-1、轉(zhuǎn)子填料支撐II 4-2、定子填料支撐13為中間開(kāi)孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋可以為斜葉片或直條筋。轉(zhuǎn)子3-1和3-2的填料支撐4-1、4-2與轉(zhuǎn)軸17焊接連為一體，定子12的填料支撐13與殼體5內(nèi)壁焊接連為一體。
[0032]填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器10-1和10-2是環(huán)形套管，每個(gè)液體分布器上對(duì)稱開(kāi)6個(gè)孔，開(kāi)孔孔徑5 mm。
[0033]工作狀態(tài)下，液體從兩個(gè)進(jìn)液管2-1、2-2分別通過(guò)液體分布器10-1、10-2噴灑進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的填料，液體受到填料的高速剪切作用，成為尺度非常小的液膜、液滴、液絲，氣體從進(jìn)口管進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3-2，受到高速剪切之后螺旋上升，通過(guò)中間靜止的定子12時(shí)再次受到其中填料的剪切，得到了氣體的再分布，最后氣體通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3-1再次受到高速剪切。最后，從轉(zhuǎn)子3-1、3-2甩出的液體被旋轉(zhuǎn)床的外殼5截獲并沿殼壁流下，集液槽11可以收集含有顆粒的吸收液，液體從填料床底部的排液管6排出，而氣體通過(guò)三層填料后再旋轉(zhuǎn)通過(guò)旋流板除霧器，經(jīng)過(guò)除霧器板葉片時(shí)氣體夾帶的液滴在慣性作用下甩向外側(cè)的殼體。最后通過(guò)旋轉(zhuǎn)床頂部的排氣管I排出。當(dāng)處理氣量小的時(shí)候，需要的液量也小，可以僅在下方的液體進(jìn)口管2-2通入液體，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用。
[0034]本發(fā)明的兩種脫硫除塵工藝流程，分別為:
對(duì)于開(kāi)式的海水法煙氣脫硫工藝，結(jié)合其工藝流程圖2，具體步驟如下:
a.將船舶鍋爐煙氣由鼓風(fēng)機(jī)送入多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口15，與此同時(shí):
b.將天然海水按液氣比0.1?5 L/m3用水泵20輸入多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床的兩個(gè)液體進(jìn)口 2_1和2_2。
[0035]c.天然海水在多級(jí)錯(cuò)流床內(nèi)被轉(zhuǎn)速為200~1600 r/min的高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子剪切成尺度極小的液滴、液膜、液絲；液體從轉(zhuǎn)子中心甩出到殼體內(nèi)緣，與軸向而來(lái)的煙氣錯(cuò)流接觸，最后，從填料轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)床的外殼截獲并沿殼壁流下，從外殼底部的排液管6排出，而氣體則通過(guò)旋轉(zhuǎn)床頂部的旋流板式除霧器除霧后經(jīng)排氣管I排出。
[0036]d.當(dāng)處理氣量小(不足最大處理量的1/3)的時(shí)候，需要的液量也小，可以僅由下方的液體進(jìn)口管2-2通入天然海水，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用；
e.從旋轉(zhuǎn)床出來(lái)的液體進(jìn)入過(guò)濾裝置26，將煙氣中洗滌下來(lái)的粉塵過(guò)濾掉，然后液體進(jìn)入曝氣池27 ；
f.為了快速地將海水中的亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，并減小曝氣池27的尺寸，向曝氣池27中通入適量空氣，并利用類似于壓載水的溢流置換法，進(jìn)行脫硫后海水的稀釋，經(jīng)過(guò)20~30 min的曝氣，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大海。
[0037]對(duì)于閉式的堿液法煙氣脫硫工藝，結(jié)合其工藝流程圖3，具體步驟如下:
a.將船舶鍋爐煙氣由鼓風(fēng)機(jī)送入多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口15，
b.將緩沖罐28中的堿性吸收液按液氣比0.2-5 L/m3用水泵20泵入多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床的液體進(jìn)口 2-1和2-2。
[0038]c.堿性吸收液在多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床中與煙氣錯(cuò)流接觸，與海水法步驟2 (C)相同，吸收后煙氣從頂部氣體出口 I排除，堿性吸收液從底部液體出口管6排出。
[0039]d.排出的的堿性吸收液同樣進(jìn)入過(guò)濾裝置26，同步驟2 (e)o
[0040]e.過(guò)濾后的吸收液回到緩沖罐28，進(jìn)行循環(huán)吸收，當(dāng)pH值低于5_7，添加淡水和堿性添加劑，堿性添加劑是NaOH或似20)3或NaHCO 3;
f.循環(huán)一定的時(shí)間，當(dāng)鹽的濃度達(dá)到飽和時(shí)，將產(chǎn)生的殘液在曝氣池27稀釋和曝氣處理后，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后的殘液直接排入大海，殘液中的污泥用專門的污泥柜29存儲(chǔ)以待排岸。
[0041]實(shí)施例1:
煙氣中SO2濃度為2000 ppm，進(jìn)口煙氣溫度為140° C ;海水法液氣比為6 L/m3時(shí)，脫硫率為99.3%，除塵率為99.8%ο堿液法液氣比為2 L/m3時(shí)，脫硫率為99.5%，除塵率為99.6%。
[0042]實(shí)施例2:
煙氣中SO2濃度為1500 ppm，進(jìn)口煙氣溫度為80° C ;海水法液氣比為3 L/m3時(shí)，脫硫率為99.1%，除塵率為99.5%ο堿液法液氣比為I L/m3時(shí)，脫硫率為99.2%，除塵率為99.4%。
[0043]實(shí)施例3:
煙氣中SO2濃度為800 ppm，進(jìn)口煙氣溫度為50° C ;海水法液氣比為2 L/m3時(shí)，脫硫率為98.9%，除塵率為99.2%ο堿液法液氣比為0.5 L/m3時(shí)，脫硫率為98.8%，除塵率為99.1%。
[0044]而相比其他煙氣洗滌裝置，例如PureS0x、BELC0、Hamworthy、EcosiIencer分別采用的填料塔、兩級(jí)串聯(lián)的噴淋塔、泡沫塔和鼓泡塔，前三個(gè)裝置采用混合系統(tǒng)，最后一個(gè)采用開(kāi)環(huán)即海水脫硫系統(tǒng)，它們的脫硫率分別為99%、>97%、99%、90%，雖然已經(jīng)取得良好的效果，但這些塔設(shè)備的尺寸均在Φ5 mX10 m左右，龐大的設(shè)備體積占用大量的船舶空間，并且投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較高，2006年公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?00810048002.2名稱為“海船排煙脫硫方法及裝置”采用填料式洗滌器進(jìn)行海水法脫硫，在燃油含硫量3%的條件下，能夠減排SO2到等效燃油含硫量為0.1%，即脫硫率達(dá)到96.7%，然而，當(dāng)重質(zhì)燃油的含硫量為3.5%時(shí)，其脫硫效率將難以滿足要求，另外，該洗滌器同樣存在直徑大，設(shè)備占用空間大，成本高等難題，且運(yùn)行在顛簸環(huán)境中，煙氣的凈化效果將大大降低。
[0045]本方法可在一個(gè)多級(jí)錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫及除塵，設(shè)備體積小，可直接安裝于煙囪內(nèi)部，并且脫硫除塵效果基本不受船舶航行期間顛簸傾斜的影響。同時(shí)，該方法還將開(kāi)式和閉式的兩種脫硫除塵工藝聯(lián)合使用，可以靈活切換，既適用于遠(yuǎn)洋航行，也適用于內(nèi)河行駛，實(shí)用性強(qiáng)。該發(fā)明在處理煙氣中SO2濃度在2000 ppm以下時(shí)，脫硫率可保持在98%以上，除塵率可達(dá)99%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，包括旋轉(zhuǎn)填料床，旋轉(zhuǎn)填料床有液體進(jìn)口、氣體進(jìn)口( 15 )、液體出口(6)以及氣體出口(I)，液體進(jìn)口連接吸收液來(lái)源，氣體進(jìn)口(15)連接船舶煙氣輸出管路，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)填料床包括外殼(5)、轉(zhuǎn)軸(17)、旋流板除霧器(9)以及兩個(gè)或者兩個(gè)以上可以高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子和一個(gè)或者一個(gè)以上靜止的填料定子(12)，填料轉(zhuǎn)子與填料定子交替安裝、自上而下同軸設(shè)置、以填料轉(zhuǎn)子始、以填料轉(zhuǎn)子終，最上部的填料轉(zhuǎn)子上方設(shè)置旋流板除霧器(9)，填料轉(zhuǎn)子中心都設(shè)置有液體分布器，各液體分布器與連接各自的液體進(jìn)口，外殼(5)頂部連接氣體出口( I)、底部連接液體出口(6)和氣體進(jìn)口(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝備，其特征在于所述的填料定子(12)與外殼(5)相連，填料轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸(17)相連，轉(zhuǎn)軸(17)下端裝有被動(dòng)皮帶輪(18)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)軸(17)的上下兩端與外殼連接的部分均通過(guò)軸承座進(jìn)行動(dòng)密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于所述的旋流板除霧器(9)包括除霧器筋板，除霧器筋板與轉(zhuǎn)軸(17)通過(guò)上軸承座連接，旋流板除霧器(9 )上方安裝在旋轉(zhuǎn)填料床的外殼(5 )頂部的橢圓封頭(7 )，氣體出口( 15 )設(shè)置于橢圓封頭(7)頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于所述的填料轉(zhuǎn)子和填料定子由填料支撐進(jìn)行支撐，填料支撐為中間開(kāi)孔的不銹鋼板或支撐筋，支撐筋為斜葉片或直條筋；填料轉(zhuǎn)子的填料支撐與轉(zhuǎn)軸(17)焊接連為一體，填料定子的填料支撐與外殼(5)內(nèi)壁焊接連為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于填料轉(zhuǎn)子中心的液體分布器是環(huán)形套管，套于轉(zhuǎn)軸(17)之上，每個(gè)液體分布器上根據(jù)煙氣處理量非對(duì)稱開(kāi)4~8個(gè)孔，保證液體以2?5 m/s流速噴灑在轉(zhuǎn)子內(nèi)緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于填料定子與外殼內(nèi)壁間距占外殼內(nèi)徑的0.59^10%,比填料轉(zhuǎn)子與外殼內(nèi)壁的間距小，靜止不動(dòng)的填料定子上方安裝有梯形圓筒，梯形圓筒與外殼一起構(gòu)成集液槽，梯形圓筒的底部連接填料定子的外緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于液體出口(6)的頂部與外殼(5)底部齊平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于氣體進(jìn)口(15)伸進(jìn)外殼(5)底部，氣體進(jìn)口(15)的頂部高出外殼底部，設(shè)置氣體進(jìn)口的進(jìn)氣管進(jìn)入外殼前的一端安裝有擋板，在進(jìn)氣管末端、氣體進(jìn)口處也設(shè)置有擋板，擋板之前的進(jìn)氣管上開(kāi)有一組格柵孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于所述吸收液來(lái)源為天然海水或者裝有天然海水的海水池(19)，海水池(19)經(jīng)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)連接旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口經(jīng)過(guò)濾裝置(26 )連接曝氣池(27),曝氣池(27)設(shè)對(duì)外的排液口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置，其特征在于所述吸收液來(lái)源為裝有堿性吸收液的緩沖罐(28)，緩沖罐(28)通過(guò)水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)連接旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口經(jīng)過(guò)濾裝置(26)連接緩沖罐(28)，緩沖罐(28 )連接曝氣池(27 )，曝氣池(27 )設(shè)對(duì)外排液口、同時(shí)底部連接污泥柜(29 )。
11.一種用于船舶上煙氣脫硫除塵工藝，基于如權(quán)利要求9所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置完成，其特征在于其為開(kāi)式的海水法煙氣脫硫工藝，步驟如下: a.船舶鍋爐煙氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口， b.海水按與船舶鍋爐煙氣0.1~5 L/m3的液氣比用水泵從海洋或海水池中直接增壓至旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口， c.海水在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)經(jīng)過(guò)液體分布器向周圍噴灑，被轉(zhuǎn)速為200~1600r/min高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子剪切成尺度極小的液滴、液膜、液絲；液體從填料轉(zhuǎn)子中心甩出到外殼內(nèi)緣，與軸向而來(lái)的煙氣錯(cuò)流接觸，最后，從填料轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)床的外殼截獲并沿殼壁流下，從外殼底部的液體出口排出，而氣體則通過(guò)旋轉(zhuǎn)填料床頂部的旋流板除霧器后由氣體出口排出， d.當(dāng)處理氣量不足最大處理量的1/3時(shí)，需要的液量也小，且氣速較低，一級(jí)即可達(dá)到高效脫硫，僅在下方液體進(jìn)口通入海水，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用； e.從液體出口排出的液體進(jìn)入過(guò)濾裝置，將煙氣中洗滌下來(lái)的粉塵過(guò)濾掉，然后進(jìn)入曝氣池， f.向曝氣池中通入適量空氣，進(jìn)行脫硫后海水的稀釋，經(jīng)過(guò)20~30min的曝氣，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大海。
12.一種用于船舶上煙氣脫硫除塵工藝，基于如權(quán)利要求10所述的適用于船舶上的煙氣脫硫除塵一體化裝置完成，其特征在于其為閉式的堿液法煙氣脫硫工藝，步驟如下: a.將船舶鍋爐煙氣由鼓風(fēng)機(jī)送入旋轉(zhuǎn)填料床底部的氣體進(jìn)口: b.同時(shí)將緩沖罐中的堿性吸收液按與船舶鍋爐煙氣0.2~5 L/m3的液氣比用水泵泵入旋轉(zhuǎn)填料床的各個(gè)液體進(jìn)口； c.堿性吸收液在在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)經(jīng)過(guò)液體分布器向周圍噴灑，被轉(zhuǎn)速為200~1600r/min的高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子剪切成尺度極小的液滴、液膜、液絲；液體從填料轉(zhuǎn)子中心甩出到殼體內(nèi)緣，與軸向而來(lái)的煙氣錯(cuò)流接觸，最后，從填料轉(zhuǎn)子甩出的液體被旋轉(zhuǎn)填料床的外殼截獲并沿殼壁流下，從床體底部的液體出口排出，而氣體則通過(guò)旋轉(zhuǎn)床頂部的旋流板除霧器后由氣體出口排出，堿性吸收液從底部排液管排出； d.當(dāng)處理氣量不足最大處理量的1/3時(shí)，需要的液量也小，一級(jí)即可達(dá)到高效脫硫，因而僅在下方液體進(jìn)口通入堿液，上邊的兩層填料可同時(shí)充當(dāng)除霧器的作用； e.排出的堿性吸收液進(jìn)入沉降過(guò)濾裝置，將煙氣中洗滌下來(lái)的粉塵過(guò)濾掉； f.過(guò)濾后的吸收液回到緩沖罐，進(jìn)行循環(huán)吸收，當(dāng)pH值低于5-7，添加淡水和堿性添加劑，堿性添加劑是NaOH或似20)3或NaHCO 3; g.循環(huán)使鹽濃度達(dá)到飽和時(shí)，將產(chǎn)生的殘液稀釋和曝氣處理后，達(dá)到入海排放標(biāo)準(zhǔn)后的殘液直接排入大海，殘液中的污泥用污泥柜存儲(chǔ)以待排岸。
【文檔編號(hào)】B01D53/78GK104492210SQ201410672154
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月22日
【發(fā)明者】劉有智, 袁志國(guó), 祁貴生, 栗秀萍, 張巧玲, 申紅艷, 羅瑩, 高璟, 焦緯洲, 宋衛(wèi) 申請(qǐng)人:中北大學(xué)