本發(fā)明涉及一種船機(jī)排氣(即：船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排氣)多污染物協(xié)同治理的裝置,屬于船舶大氣污染物治理的
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：中國(guó)是一個(gè)內(nèi)河航運(yùn)資源比較豐富的國(guó)家。截至2013年底，中國(guó)擁有水上運(yùn)輸船舶17.26萬(wàn)艘，凈載重量2.44億噸。全球十大港口，中國(guó)占據(jù)八席，吞吐量約占全球四分之一。船舶運(yùn)輸所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。據(jù)測(cè)算，2013年全國(guó)船舶二氧化硫排放量約占全國(guó)排放總量的8.4％，氮氧化物排放量占11.3％。受船舶污染影響最大的是港口城市，其次是江河沿岸城市。根據(jù)上海2012年的研究結(jié)果，船舶排放產(chǎn)生的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和細(xì)顆粒物(PM2.5)分別占到上海市排放總量的12.4％、11.6％以及5.6％。在香港，2012年的數(shù)據(jù)顯示，船舶廢氣排放是全市可吸入顆粒物(PM10)、NOx和SO2的最大排放源，其中前兩者占到約30％，SO2則達(dá)到50％。船舶燃用含硫量高的劣質(zhì)燃油是造成污染物排放的最大影響因素。目前，中國(guó)船用燃料消耗中有60-65％為船用燃料油，少量用輕柴油(普通柴油)。根據(jù)《船用燃料油》(GB/T17411-2012)標(biāo)準(zhǔn)，目前，中國(guó)的船用燃料油含硫量在1-3.5％(10000-35000ppm)，是國(guó)四柴油(含硫量50ppm)的200-700倍。使用高硫油的船舶如同燃燒劣質(zhì)煤、沒(méi)有尾氣處理裝置的\\移動(dòng)火電廠”。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，船舶大氣污染物排放控制將分兩個(gè)階段實(shí)施：第一階段，與中國(guó)船舶排放現(xiàn)狀相比，PM排放將削減70％左右，NOx排放將削減20％以上；第二階段，PM和NOx將在第一階段基礎(chǔ)上，分別進(jìn)一步降低40％和20％。因此，研究和開(kāi)發(fā)治理船機(jī)排氣污染物的技術(shù)和裝置是十分重要的。目前，對(duì)于船機(jī)排氣污染物的治理還沒(méi)有系統(tǒng)的裝置或方法，僅僅通過(guò)提高船用燃油品質(zhì)的辦法效果不佳，而且會(huì)顯著推高船東的成本，如果提供一種裝置，能夠系統(tǒng)的去除或降低船機(jī)排氣中各項(xiàng)污染物的含量，達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，針對(duì)船機(jī)排氣提供一種裝置，能夠系統(tǒng)的去除或降低各項(xiàng)污染物的含量，達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)降低對(duì)船舶燃油品質(zhì)的要求，降低船東的成本。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種船機(jī)排氣多污染物協(xié)同治理的裝置，包括直立的筒狀吸收塔，所述吸收塔下部設(shè)有與船機(jī)排氣連通的進(jìn)氣口，頂部設(shè)有對(duì)外排放的出氣口；所述吸收塔自下而上依次設(shè)有擾流氧化區(qū)、填料區(qū)、海水分布系統(tǒng)、除霧區(qū)；所述吸收塔底部還設(shè)有海水排放口；所述擾流氧化區(qū)位于吸收塔底部且位于液面以下，擾流氧化區(qū)內(nèi)設(shè)置多層水平的錯(cuò)列或順列布置的擾流管，各擾流管相互平行；所述海水分布系統(tǒng)與外部的海水供水管路連通，海水供水管路上設(shè)有堿液添加系統(tǒng)與氧化劑添加系統(tǒng)，海水分布系統(tǒng)將添加了堿液與氧化劑的海水向下噴淋；所述填料區(qū)呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，用于提升噴淋液體與氣體接觸的范圍。進(jìn)一步的，所述擾流氧化區(qū)的頂部位置設(shè)有液位傳感器，所述海水排放口設(shè)有電控閥門，所述電控閥門根據(jù)液位自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度，從而控制吸收塔內(nèi)部的液面高度。進(jìn)一步的，所述海水供水管路上設(shè)有海水泵。進(jìn)一步的，還包括排氣馳放系統(tǒng)，所述排氣馳放系統(tǒng)兩端分別與吸收塔中部及海水排放管路連通。進(jìn)一步的，所述海水分布系統(tǒng)上均勻分布多個(gè)向下噴射海水的噴頭。一種船機(jī)排氣多污染物協(xié)同治理裝置的工作方法，包括以下步驟：S1、船機(jī)排氣自進(jìn)氣口進(jìn)入擾流氧化區(qū)，在擾流氧化區(qū)內(nèi)進(jìn)行充分的氧化脫硝，同時(shí)去除大部分PM顆粒物；S2、船機(jī)排氣離開(kāi)擾流氧化區(qū)向上在填料區(qū)接受海水分布系統(tǒng)的噴淋，利用海水自身的弱堿性以及添加的堿液對(duì)氣體進(jìn)行脫硫，同時(shí)進(jìn)一步去除PM顆粒物；S3、海水脫硫后，在擾流氧化區(qū)內(nèi)對(duì)脫硫后的海水進(jìn)行氧化和曝氣，使外排至海洋的海水滿足溶解氧DO和化學(xué)需氧量COD的要求。進(jìn)一步的，步驟S1中：氧化脫硝發(fā)生如下反應(yīng)：2NO+O2＝2NO2，3NO2+H2O＝2HNO3+NO；NO和NO2能夠做到1:1的脫除，即NOX的脫除效率能達(dá)到50％以上。進(jìn)一步的，步驟S2中，脫硫發(fā)生如下反應(yīng)：SO2的吸收：SO2(氣)+H2O(液)＝H2SO3(液)，H2SO3＝H++HSO3-，HSO3-＝H++SO32-；與海水的反應(yīng)：H++HCO3-＝H2O+CO2，HSO3-+HCO3-＝H2O+SO32-+CO2；與堿液的反應(yīng)：H++OH-＝H2O，HSO3-+OH-＝H2O+SO32-。進(jìn)一步的，步驟S3中，氧化和曝氣發(fā)生如下反應(yīng)：氧化：SO32-+1/2O2＝SO42-；氣提：CO2(溶解)＝CO2(氣態(tài))。本發(fā)明的有益效果在于：1)能夠系統(tǒng)的去除或降低船機(jī)排放的各項(xiàng)污染物的含量，達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)；2)降低對(duì)船舶燃油品質(zhì)的要求，降低船東的成本；3)結(jié)合海水+堿液脫硫工藝，可以適用船舶在不同水域的航行，均能滿足船機(jī)排氣的排放要求。4)采用壓艙水消毒劑作為海水脫硫的氧化劑和濕法脫硝的氧化劑，既能起到脫硫過(guò)程的海水恢復(fù)功能，又能起到脫硝過(guò)程的氧化和脫硝作用，一舉兩得。5)巧妙的利用具有天然弱堿性的海水，有利于脫硫的效果。6)設(shè)置液位傳感器和電控閥門，控制吸收塔內(nèi)的液位高度。7)海水排放管路上設(shè)置排氣馳放系統(tǒng)，將被外排海水?dāng)y帶的船機(jī)排氣重新送回吸收塔，避免污染泄露，更加安全可靠。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明船機(jī)排氣多污染物協(xié)同治理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是海水中添加堿液和氧化劑的工藝流程示意圖。圖3是圖1中擾流管柵模塊的a-a向、b-b向剖視圖。圖4是海水分布系統(tǒng)的平面圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。一、海水+堿液脫硫海水法煙氣脫硫技術(shù)是利用海水的天然堿性來(lái)吸收煙氣中SO2的一種脫硫工藝。天然海水通常呈堿性，PH值一般大于7，其主要成分是氯化物、硫酸鹽和一部分可溶性碳酸鹽，以重碳酸鹽(HCO3-)計(jì)，自然堿度約為1.2～2.5mmol/L，這使得海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力。當(dāng)船舶航行在海洋或近海時(shí)，海水可作為脫除船機(jī)排氣中SO2等酸性污染物的天然吸收劑；當(dāng)船舶航行在內(nèi)河時(shí)，如果內(nèi)河水的堿性不強(qiáng)，不足以作為SO2等酸性污染物的吸收劑時(shí)，可以添加部分堿液(氫氧化鈉溶液)作為補(bǔ)充的吸收劑。反應(yīng)原理如下：SO2的吸收：SO2(氣)+H2O(液)＝H2SO3(液)H2SO3＝H++HSO3-HSO3-＝H++SO32-與海水的反應(yīng)：H++HCO3-＝H2O+CO2HSO3-+HCO3-＝H2O+SO32-+CO2與堿液的反應(yīng)：H++OH-＝H2OHSO3-+OH-＝H2O+SO32-本裝置結(jié)合海水+堿液脫硫工藝，可以適用船舶在不同水域的航行，均能滿足船機(jī)排氣的排放要求。二、氧化劑氧化海水脫硫后，外排至海洋的海水要滿足溶解氧DO和化學(xué)需氧量COD的要求，需對(duì)脫硫后的海水進(jìn)行氧化和曝氣。發(fā)生如下反應(yīng)：氧化SO32-+1/2O2＝SO42-；氣提CO2(溶解)＝CO2(氣態(tài))；如果采用常規(guī)的空氣氧化和曝氣，需要采用曝氣風(fēng)機(jī)和曝氣池，電耗較多，占地面積較大，不適合船舶的實(shí)際情況。本裝置采用壓艙水消毒劑作為脫硫后海水的氧化劑，結(jié)合圖3的擾流氧化曝氣系統(tǒng)，滿足外排海水的溶解氧DO和化學(xué)需氧量COD的要求。三、氧化劑濕法脫硝壓艙水消毒劑不僅作為海水脫硫的氧化劑，同時(shí)還是濕法脫硝的氧化劑。主要發(fā)生如下反應(yīng)：2NO+O2＝2NO2(3-1)3NO2+H2O＝2HNO3+NO(3-2)NOX中NO約占95％，NO2約占5％，反應(yīng)式(3-1)和(3-2)在常溫下均能快速發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)海水介質(zhì)中含有足夠的氧化劑時(shí)，NO和NO2能夠做到1:1的脫除，即NOX的脫除效率能達(dá)到50％以上。本裝置采用壓艙水消毒劑作為海水脫硫的氧化劑和濕法脫硝的氧化劑，既能起到脫硫過(guò)程的海水恢復(fù)功能，又能起到脫硝過(guò)程的氧化和脫硝作用。四、填料塔脫硫和除塵作為海水脫硫，既可采用噴淋塔又可采用填料塔，本裝置采用填料塔，填料可以采用不銹鋼材質(zhì)，主要優(yōu)點(diǎn)有：1、填料區(qū)的氣液接觸面積遠(yuǎn)比噴淋區(qū)大，脫硫效率比噴淋塔高；2、填料區(qū)可以除塵；3、填料塔的煙氣流速只有噴淋塔的一半左右，塔體阻力小，節(jié)約能源；4、上方海水分布系統(tǒng)采用常壓噴淋，海水泵的揚(yáng)程較低，節(jié)約能源。五、擾流氧化系統(tǒng)參見(jiàn)圖1、3，未經(jīng)處理的船機(jī)排氣經(jīng)過(guò)海水液相時(shí)，高溫?zé)煔夂秃ＫM(jìn)行激烈的熱交換，產(chǎn)生大量的水汽和氣泡，通過(guò)擾流氧化曝氣裝置(三組管排)，與海水、氧化劑等充分接觸，一方面起到50％以上的脫硝作用，另一方面亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽等，同時(shí)降低海水中的CO2，使脫硫脫硝后的海水達(dá)到排放要求。下面具體介紹實(shí)施的效果，以10000Nm3/h，160℃的船機(jī)排氣為例：船機(jī)排氣的主要污染物成分如下：NOXSOXPMppmppmppm<800<1000<200經(jīng)過(guò)協(xié)同治理裝置后，排放指標(biāo)如下：項(xiàng)目NOXSOXPM單位ppmppmppm治理前<800<1000<200治理后<400<50<50當(dāng)前第1頁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