專利名稱：一種船舶聯合防污染系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及船舶防污染技術領域，特別是一種用于船舶壓載水處理-船舶柴油機尾氣脫硫的聯合防污染系統。
背景技術：
IMO資料表明，船舶年排放SOx達634萬噸，約占世界排放總量的4%。船舶大氣污 染已到不容忽視的地步，特別是港口、海峽和一些航線密集海區(qū)，船舶廢氣甚至成為該區(qū)主 要污染源。1997年的空氣污染防止國際會議通過了 MARPOL公約1997年議定書及8個決議 案，議定書納入了 “防止船舶造成大氣污染規(guī)則”并使之成為公約附則VI。該附則于2006 年8月23日在我國生效。MARPOL附則VI對于船舶廢氣中的SOx排放含量作了限制，規(guī)定 了燃油中硫含量的全球上限，并規(guī)定了硫排放控制區(qū)。MEPC 58通過了 MARPOL附則VI修正 案，對船舶大氣污染物的排放提出了進一步的要求。修正案要求從2012年1月1日開始， 全球重質燃油的硫含量從現在的4. 50%降至3. 50%;并在2018年之前作出可行性評估，若 評估通過，到2020年1月1日，將要求全球船用重質燃油的硫含量降到0.5%。對于硫排放 控制區(qū)，從2010年7月1日開始，該區(qū)域船舶所用燃油硫含量不得超過1.00%;從2015年 1月1日起不得超過0. 10%。目前船舶減少SOx排放量的主要方法有1.使用低硫燃油由于受地球資源的限制，低硫燃油的存儲量無法滿足航運的需 求；2.燃油脫硫由于工藝十分復雜，運行成本昂貴，這種方法極大地增加了船舶的 運營成本；3.煙氣脫硫由于工藝比較簡單、脫硫效率較高、運行成本較低等特點，將是今后 船舶減少SOx排放的主要研究方向。煙氣脫硫的主要方法有石灰石膏法，氫氧化鎂法，堿性水溶液法，海水脫硫法，活 性炭吸收法等。這些方法主要應用于陸地的火力發(fā)電廠，目前還未見有關應用于實船煙氣 脫硫的報道。就船舶自身特點而言，海水脫硫法是一種非常適合的方法，而且該方法用天然 海水作吸收劑，工藝比較簡單；吸收系統不會產生結垢、堵塞等問題，系統可用率高；洗滌 后的海水經處理符合環(huán)境要求后排人大海，無脫硫灰渣生成，不需要灰渣處理設施；投資和 運行費用較低，通常比石灰石膏法低三分之一以上。據相關報道，該方法的脫硫率可達90% 以上。但該方法需要消耗大量的海水作為吸收劑，因此需要配備大功率的海水泵來維持系 統的正常運行。此外，脫硫后海水呈酸性，不但腐蝕設備，而且還需加入堿性物質進行后處 理才能排放。隨著船舶壓載水造成的海洋物種對海洋環(huán)境的侵害，已被全球環(huán)境基金組織確認 為危害海洋的四大威脅之一。為此IMO于2004年2月通過了《國際船舶壓載水及沉積物管 理與控制公約》。該公約致力于減少和控制船舶壓載水的排放造成的外來生物和病原體轉 移的威脅。截止到2009年5月底加入公約的國家有18個。船舶承擔了全球80%的商品量的運輸，每年轉移的壓載水有100億噸之多，每天至少有7000種海洋生物隨船舶壓載水在全球范圍內傳播。在一個壓載艙內存活的腰鞭毛 蟲包囊約有3億個，至今已有約500種生物物種是由船舶壓載水的排放而新出現的。有數 據表明，僅美國一個國家每年因外來生物入侵造成的經濟損失就超過1400億美元。在美 國，歐洲斑馬貝在大湖區(qū)大批滋生，占據了 40%的排水通道，迫使美國政府不得不每年花費 超過1億美元的資金來采取措施控制其生長。在澳大利亞，由于生長在亞洲北部的藻類的 入侵及其瘋狂生長，使其迅速取代本地海床生物群落，造成諸多生態(tài)問題。1997年，澳洲檢 疫(AQIs)估計，僅雙鞭毛藻就造成8000萬美元的損失。目前至少有不少于25種船舶壓載 水的處理方法，如置換、漩流分離、加熱、紫外線處理、超聲波處理、電解、羥基氧化法等，但是沒有一種單一的處理技術能滿足IMO提出的五項標準，即安全、實用、經濟、有效且環(huán)境 容許。目前尚未有商品化的成型技術或產品可直接使用且完全滿足上述要求。電解法處理 壓載水作為一種較為行之有效的方法，在大多數現代化船舶上，采用電解海水法殺死海水 冷卻系統中的海生物效果非常明顯。但該方法直接電解海水需要消耗大量的電能和海水， 同時電解后的海水呈堿性，不但腐蝕船舶管路，而且需要進一步處理后才能排入大海。

發(fā)明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種可以同時處理船舶壓載水和 船舶柴油機尾氣脫硫的船舶聯合防污染系統。為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下一種船舶聯合防污染系統，包括電解 法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統，所述的電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系 統通過管路連接；所述的電解法壓載水處理系統包括電解槽、鹽水泵、電加熱器和緩沖柜， 所述的鹽水泵安裝在緩沖柜中、通過管路與電解槽連接，電加熱器布置在緩沖柜底部，所述 的緩沖柜與海水制淡裝置的排鹽泵出口通過管路連接，所述的電解槽通過管路及閥門與海 水泵連接；所述的堿水煙氣脫硫系統包括儲存柜、堿水泵、堿水煙氣吸收裝置、換熱器、稀釋 柜、空氣泵和曝氣池，所述的儲存柜通過管路經堿水泵與堿水煙氣吸收裝置連接，所述的堿 水煙氣吸收裝置通過管路經稀釋柜與曝氣池連接，所述的空氣泵通過管路與曝氣池的底部 連接，所述的換熱器分別與堿水煙氣吸收裝置的進氣口和出氣口連接；所述的稀釋柜還通 過管路、閥門與海水泵連接。本發(fā)明所述的電解法壓載水處理系統的電解槽的堿水出口與堿水煙氣脫硫系統 的儲存柜通過管路連接。本發(fā)明所述的電解法壓載水處理系統中的電解槽采用立式隔膜電解槽，電解槽的 陽極為耐腐蝕的、具有良好導電性能及氯氣過電壓很小的石墨電極；陰極為氫氣過電壓小、 耐堿腐蝕且導電性能良好的鐵絲網，在鐵絲網上布置一層石棉絨作為隔膜，該隔膜位于石 墨電極與鐵絲網之間。本發(fā)明所述的堿水煙氣脫硫系統中的堿水煙氣吸收裝置采用耐堿腐蝕的金屬材 料制造。本發(fā)明所述的耐堿腐蝕的金屬材料優(yōu)先選用銅鎳合金鑄鐵。本發(fā)明所述的緩沖柜外部包覆保溫層。與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、由于本發(fā)明通過管路將電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統連接起來，從而構成了一個可以同時處理船舶壓載水和船舶柴油機尾氣脫硫的船舶聯合防污染系統。2、由于本發(fā)明中用于船舶的防污染系統是一個由電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統聯合組成的防污染系統，充分利用了海水制淡裝置所產生的高濃度鹽水和電 解法壓載水處理系統所產生的堿水，提高了電解法壓載水處理系統中的產氯量和堿水煙氣 脫硫系統的吸收率。在滿足整個系統運行的情況下，大大減少海水使用量，從而減小所需泵 的功率，節(jié)約電能，減少船舶的運營成本。同時，海水制淡裝置所產生的高濃度鹽水和電解 法壓載水處理系統所產生的堿水均屬船舶廢水，若直接排放將會對船舶航行海域，特別是 港口附近海域的生態(tài)環(huán)境造成影響。本發(fā)明既解決了船舶廢水的排放，又以廢治廢，實現了 船舶的“零排放”。3、由于本發(fā)明中的電解法壓載水處理系統利用海水制淡裝置所產生的高濃度鹽 水作為電解制氯的原料，在產氯量相同的情況下，所需海水量約為電解普通海水的1/8左
右ο4、由于本發(fā)明中堿水煙氣脫硫系統利用電解法壓載水處理系統所產生的堿水作 為吸收劑，中和煙氣中硫的氧化物。本發(fā)明中堿水煙氣脫硫系統與普通海水煙氣脫硫系統 相比具有較高的吸收率，該方法的脫硫率可達95%以上，可以較徹底地吸收煙氣中硫的氧 化物。在提高吸收率的同時可以減少所需海水量，縮小設備尺寸，節(jié)約船舶空間。


本發(fā)明共有附圖4張，其中圖1是船舶聯合防污染系統的結構示意圖。圖2是電解槽的結構示意圖。圖3是堿水煙氣吸收裝置結構示意圖的主視圖。圖4是堿水煙氣吸收裝置結構示意圖的A-A視圖。圖中1、海水泵，2、海水制淡裝置，3、排鹽泵，4、緩沖柜，5、鹽水泵，6、電加熱器，
7、電解槽，8、儲存柜，9、堿水泵，10、堿水煙氣吸收裝置，11、換熱器，12、稀釋柜，13、空氣泵， 14、曝氣池，15、陰極，16、陽極，17、鹽水入口，18、氯氣出口，19、氫氣出口，20、陰極室，21、陽 極室，22、堿水出口，23、進氣口，24、噴水孔，25、出氣口，26、進水口，27、出水口。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細闡述。如圖1-4所示，一種船舶聯合防污染 系統，包括電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統，所述的電解法壓載水處理系統和 堿水煙氣脫硫系統通過管路連接；所述的電解法壓載水處理系統包括電解槽7、鹽水泵5、 電加熱器6和緩沖柜4，所述的鹽水泵5安裝在緩沖柜4中、通過管路與電解槽7連接，電加 熱器6布置在緩沖柜4底部，所述的緩沖柜4與海水制淡裝置2的排鹽泵3出口通過管路連 接，所述的電解槽7通過管路及閥門與海水泵1連接；所述的堿水煙氣脫硫系統包括儲存柜
8、堿水泵9、堿水煙氣吸收裝置10、換熱器11、稀釋柜12、空氣泵13和曝氣池14，所述的儲 存柜8通過管路經堿水泵9與堿水煙氣吸收裝置10連接，所述的堿水煙氣吸收裝置10通 過管路經稀釋柜12與曝氣池14連接，所述的空氣泵13通過管路與曝氣池14的底部連接， 所述的換熱器11分別與堿水煙氣吸收裝置10的進氣口和出氣口連接；所述的稀釋柜12還通過管路、閥門與海水泵1連接。所述的電解法壓載水處理系統的電解槽7的堿水出口 22 與堿水煙氣脫硫系統的儲存柜8通過管路連接。所述的電解法壓載水處理系統中的電解槽 7采用立式隔膜電解槽7，電解槽7的陽極16為耐腐蝕的、具有良好導電性能及氯氣過電壓 很小的石墨電極；陰極15為氫氣過電壓小、耐堿腐蝕且導電性能良好的鐵絲網，在鐵絲網 上布置一層石棉絨作為隔膜，該隔膜位于石墨電極與鐵絲網之間。所述的堿水煙氣脫硫系 統中的堿水煙氣吸收裝置10采用銅鎳合金鑄鐵制造。所述的緩沖柜4外部包覆保溫層。本發(fā)明所述的電解法壓載水處理系統以海水制淡裝置2產生的高濃度鹽水為原 料進行電解制氯；堿水煙氣脫硫系統以電解法壓載水處理系統所產生的堿水為吸收介質。 其具體工作過程如下在海水制淡裝置2內，因被主機缸套水加熱汽化而濃縮了的海水由 排鹽泵3送往電解法壓載水處理系統的緩沖柜4。在緩沖柜4中，高濃度的海水被電加熱 器6加熱至電解所需溫度。然后由鹽水泵5經鹽水入口 17將這部分鹽水送往電解槽7中 電解。其總反應方程式為2NaCl+2H20 = Cl2 個 +H2 個 +2Na0H在電解槽7中，陽極室21內陽極16產生的氯氣通過氯氣出口 18經閥Vl送往壓 載艙對壓載水進行處理，陰極室20內陰極15產生的氫氣通過氫氣出口 19經閥V2送往廚 房作為生活燃料。電解過程中，陰極室20內產生的堿水通過堿水出口 22經閥V3進入堿水 煙氣脫硫系統的儲存柜8。當主機處于工作狀態(tài)時，開啟堿水泵9，儲存在儲存柜8中的堿 水經堿水泵9通過進水口 26進入堿水煙氣吸收裝置10中對主機的排煙進行脫硫處理。其 總反應方程式為 20H_ + SO2 S02i + H2O和20ΙΓ + SO3 — SO2' + H2O堿水煙氣吸收裝置10中的噴水孔24按一定角度布置。來自主機排煙總管的煙氣 首先經閥V4在換熱器11中降溫，而后通過進氣口 23進入堿水煙氣吸收裝置10中、與從噴 水孔24噴入堿水煙氣吸收裝置10中的堿水進行混合吸收，然后由堿水煙氣吸收裝置10上 部的出氣口 25排出，經換熱器11升溫后排入大氣中。經混合吸收的溶液經出水口 27排入 稀釋柜12中，被來自閥V8的海水稀釋后，經閥V6進入曝氣池14中進行后處理。空氣泵13 向曝氣池14中供入大量的空氣，使SO:氧化成S042—，同時驅除海水中的C02，PH值可提高 到6. 5以上，并使海水中的溶解氧達到飽和，最后將處理后的海水經閥V7排出舷外。本發(fā)明所述各系統裝置的尺寸、功率、流量等參數根據船舶類型、載重量、主機功 率來確定。
權利要求
一種船舶聯合防污染系統，其特征在于包括電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統，所述的電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統通過管路連接；所述的電解法壓載水處理系統包括電解槽(7)、鹽水泵(5)、電加熱器(6)和緩沖柜(4)，所述的鹽水泵(5)安裝在緩沖柜(4)中、通過管路與電解槽(7)連接，電加熱器(6)布置在緩沖柜(4)底部，所述的緩沖柜(4)與海水制淡裝置(2)的排鹽泵(3)出口通過管路連接，所述的電解槽(7)通過管路及閥門與海水泵(1)連接；所述的堿水煙氣脫硫系統包括儲存柜(8)、堿水泵(9)、堿水煙氣吸收裝置(10)、換熱器(11)、稀釋柜(12)、空氣泵(13)和曝氣池(14)，所述的儲存柜(8)通過管路經堿水泵(9)與堿水煙氣吸收裝置(10)連接，所述的堿水煙氣吸收裝置(10)通過管路經稀釋柜(12)與曝氣池(14)連接，所述的空氣泵(13)通過管路與曝氣池(14)的底部連接，所述的換熱器(11)分別與堿水煙氣吸收裝置(10)的進氣口和出氣口連接；所述的稀釋柜(12)還通過管路、閥門與海水泵(1)連接。
2.根據權利要求1所述的一種船舶聯合防污染系統，其特征在于所述的電解法壓載 水處理系統的電解槽(7)的堿水出口(22)與堿水煙氣脫硫系統的儲存柜(8)通過管路連 接。
3.根據權利要求1或2所述的一種船舶聯合防污染系統，其特征在于所述的電解法 壓載水處理系統中的電解槽(7)采用立式隔膜電解槽(7)，電解槽(7)的陽極(16)為耐腐 蝕的、具有良好導電性能及氯氣過電壓很小的石墨電極；陰極(15)為氫氣過電壓小、耐堿 腐蝕且導電性能良好的鐵絲網，在鐵絲網上布置一層石棉絨作為隔膜，該隔膜位于石墨電 極與鐵絲網之間。
4.根據權利要求1所述的一種船舶聯合防污染系統，其特征在于所述的堿水煙氣脫 硫系統中的堿水煙氣吸收裝置(10)采用耐堿腐蝕的金屬材料制造。
5.根據權利要求4所述的一種船舶聯合防污染系統，其特征在于所述的耐堿腐蝕的 金屬材料優(yōu)先選用銅鎳合金鑄鐵。
6.根據權利要求1所述的一種船舶聯合防污染系統，其特征在于所述的緩沖柜(4) 外部包覆保溫層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船舶聯合防污染系統，包括電解法壓載水處理系統和堿水煙氣脫硫系統，所述的電解法壓載水處理系統的電解槽的堿水出口與堿水煙氣脫硫系統的儲存柜通過管路連接，從而構成了一個可以同時處理船舶壓載水和船舶柴油機尾氣脫硫的船舶聯合防污染系統。本發(fā)明充分利用了海水制淡裝置所產生的高濃度鹽水和電解法壓載水處理系統所產生的堿水，提高了電解法壓載水處理系統中的產氯量和堿水煙氣脫硫系統的吸收率。在滿足整個系統運行的情況下，大大減少海水使用量，從而減小所需泵的功率，節(jié)約電能，減少船舶的運營成本。本發(fā)明脫硫率可達95％以上，可以縮小設備尺寸，節(jié)約船舶空間。
文檔編號C02F1/00GK101810994SQ20101012323
公開日2010年8月25日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權日2010年3月11日
發(fā)明者潘新祥, 董景明 申請人:大連海事大學