[发明专利]一种适用于船舶废气海水脱硫的供氧方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及船舶防污染技术领域，特别涉及一种海水脱硫的供氧方法以及实施该方法的装置。

背景技术

目前大型远洋船舶多以劣质渣油作为燃料，燃油的平均含硫量为2.7%，有的高达3.5%甚至4.5%。据报道，每年船舶排放SOx达634万吨，约占世界排放总量的4%，其排放烟气中的硫氧化物对周边环境造成了严重的污染，因而引起国际海事组织（IMO）的重视。为减少船舶硫氧化物排放造成的大气污染，MARPL公约附则Ⅵ修正案对硫氧化物（SOx）排放标准进行了严格的限制，对船舶废气中硫氧化物的排量进行了限制。为达到硫排放指标有两种控制方法：一是采用低硫燃油，二是进行废气脱硫净化系统。对于大型远洋船舶，使用低硫燃料每年将增加燃料成本百万美元以上，且不同地区对船舶进港所用燃油的硫含量要求不同，切换使用硫含量不同的燃油会因相容性不佳而导致燃烧性能不稳定。这些因素都促进了烟气脱硫净化系统在船舶上的推广应用。

考虑船舶特定的条件，主要体现在：可利用空间小、相对燃煤电厂而言废气排放量较小且含氧量高（O₂>12%）、不允许大量堆积耗材和副产物等。海水脱硫技术是利用天然纯海水作为烟气中二氧化硫的吸收剂，无需其他任何添加剂，原料来源方便，也不产生任何废弃物，符合船用柴油机脱硫系统对成本、稳定性等要求，是一种理想的船舶废气脱硫控制技术。而在海水脱硫工艺过程中，曝气池是海水水质恢复系统中的独立构筑物和关键工艺环节。曝气工艺将海水中亚硫酸盐氧化成硫酸盐，并驱除海水中的CO₂，提高海水的pH值，实现海水水质恢复的目的。然而曝气所采用的风机和空气管设备复杂、结构体积大、氧利用率低、运行费用高、鼓风机的噪声高，而且曝气池占地面积大，导致海水脱硫装置过于庞大。由于船舶上可利用空间有限，对设备的安装尺寸要求严格，这直接影响海水脱硫在船舶废气排放上应用。因此，如何缩小或省掉曝气池是决定海水脱硫能否应用于船舶领域的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于船舶废气海水脱硫的供氧方法和装置，解决现有海水脱硫工艺中曝气池占地面积大、结构复杂、成本较高等技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于船舶废气海水脱硫的供氧方法，其特征在于：利用烟气自身的压力将含氧的烟气通过烟道和进气主管压入吸收塔浆液池，利用设在吸收塔浆液池内的多层多根水平设置的进气支管上的周向喷嘴，在吸收塔浆液池内形成浆液旋流，能够起到搅拌作用，强化了浆液的扰动；同时利用向下喷嘴喷出夹带烟气的浆液向下冲击后再折流向上延长了烟气的停留时间，增加了烟气中氧气的利用率。

一种实施所述的适用于船舶废气海水脱硫的供氧方法的装置，其特征在于：包括烟道、吸收塔浆液池、进气主管、进气支管、周向喷嘴和向下喷嘴，烟道与进气主管的一端垂直连接，多根进气主管上下间隔均匀地设置在吸收塔浆液池内部，在进气主管的两侧连通有多根水平设置的进气支管，在进气支管的同一侧设有朝向一个圆周方向的周向喷嘴，在进气支管的下面设有数个向下喷嘴。

所述进气支管呈机翼状布置，并与进气主管形成15~75°夹角；进气主管两侧的进气支管分布以进气主管中心线对称，同时以进气主管的水平面的垂直平分线也对称；在每一进气支管的水平方向设有若干个均匀分布、并全部朝向顺时针圆周方向的周向喷嘴；在每一进气支管下面设有若干个均匀分布的向下喷嘴；周向喷嘴垂直于进气支管。

所述进气主管根据浆液池的高度平行设置2~6根；所述进气支管则根据吸收塔截面积设置8~16根；喷嘴所述的数量根据进气支管的直径设置2~8个。

所述进气主管和进气支管采用ERP、PP或类似材质；所述喷嘴采用SiC或其他耐磨、耐腐蚀的材质。

本发明的有益效果是：

1、该供氧方法将氧化所需的烟气压缩后喷出造成浆液扰动剧烈，促进气液两相混合，形成很大的物料交换表面，使得烟气中的氧气在浆液中分布均匀，延长氧化所需要的停留时间，从而最大限度提高氧化效率。

2、由于将氧化过程与吸收过程整合配置，充分利用了烟气中的过量氧气，同时浆液池的低pH值也有利于亚硫酸盐的氧化，大大强化了氧化效果，省掉海水脱硫的曝气池环节，从而减少了海水脱硫装置的占地面积，实现其在船舶上的应用。

3、利用烟气中过量氧来提供氧化动力，不另增加氧化动力装置，可以取代鼓风机氧化，既降低了噪音，又节约了能耗和运行成本。而且通过气泡湍流形成浆液的旋流，还可以省去搅拌装置，进一步简化系统和节约能耗。