專利名稱：船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫方法及裝置，尤其是指一種并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋-湍流球船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)對船舶柴油機(jī)尾氣中硫氧化物的去除。
背景技術(shù)：
船用燃油中含有0.1% 7%的硫，由于含硫量較低，柴油機(jī)煙氣中硫氧化物濃度很低；但通常船舶航行距離長，消耗燃油總量大，所以船舶排放硫氧化物的總量巨大。為防止船舶運(yùn)行而造成硫氧化物排放對大氣的污染，國際海事組織(MO)制定了 MARPOL公約附則VK防止船舶造成大氣污染規(guī)則)，其中規(guī)定了船舶必須采取措施將硫氧化物的總排放量減少至6.0g/ (kwh)或以下。船舶柴油機(jī)尾氣硫氧化物排放如果超標(biāo)，其航行將受到MARP0L73/78公約限值，造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失。為減少船舶運(yùn)行過程中硫氧化物的排放，滿足公約日益嚴(yán)格的要求，對船舶柴油機(jī)尾氣進(jìn)行脫硫勢在必行?，F(xiàn)有技術(shù)中，在船舶上安裝尾氣脫硫裝置是保障硫氧化物排放達(dá)標(biāo)的主要手段。海水脫硫工藝主要利用海水的堿性對硫氧化物進(jìn)行吸收固定，具有建設(shè)和運(yùn)行成本相對較低、不產(chǎn)生固體廢物和污泥、脫硫塔不易堵塞結(jié)垢、壓力損失較小、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)特點(diǎn)符合船用脫硫裝置的基本要求。海水脫硫所需的主要設(shè)備為吸收塔，目前船用海水吸收塔多采用噴淋塔和固定填料的填料塔結(jié)構(gòu)，采用兩相逆流的氣液接觸方式，這一點(diǎn)目前多項(xiàng)專利均有記載，包括實(shí)用新型專利第201110177073.4號《船用尾排氣處理系統(tǒng)的海水脫硫裝置》、實(shí)用新型專利第200810048002.2號《海船排煙脫硫方法及裝置》、以及實(shí)用新型專利第200710012371.1號《對船舶尾氣進(jìn)行海水洗滌處理的裝置及方法》。由于噴淋塔結(jié)構(gòu)的吸收塔內(nèi)氣液傳質(zhì)速率低，海水易發(fā)生壁流造成氣液接觸不充分而損失脫硫效率，需要?dú)?、液兩相在脫硫裝置內(nèi)停留較長時(shí)間，因而塔高巨大不易裝船；另外固定填料的填料塔運(yùn)行時(shí)壓力損失大，運(yùn)行能耗高，同樣易發(fā)生壁流現(xiàn)象。此二類脫硫裝置液氣比均較大，為獲得95%脫硫效率時(shí)，板式噴淋塔液氣比為10L/m3，填料塔液氣比為5.55L/m3。綜上所述，脫硫塔高度過大、壓力損失大、液氣比大等缺陷限制了海水脫硫裝置在船舶柴油機(jī)尾氣脫硫中的應(yīng)用。克服上述缺陷的通行做法是對作為硫氧化物吸收劑的海水進(jìn)行改質(zhì)，這種技術(shù)方案目前也有多項(xiàng)專利已經(jīng)記載，包括實(shí)用新型專利CN201210211165.4號《用于船用燃機(jī)尾氣處理的電解法海水脫硫方法和裝置》，和實(shí)用新型專利CN201110039565.7號《鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)》。但是，海水在改質(zhì)的過程中需要使用額外的設(shè)備或堿性添加劑，操作相對復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，對噴淋方式進(jìn)行獨(dú)立直管式優(yōu)化，可在不增加設(shè)備和操作的前提下減小脫硫裝置高度、壓力損失和氣液比，有效提聞脫硫效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其包含外殼，安裝在外殼底部的氣流入口法蘭，安裝在外殼內(nèi)部且位于氣流入口法蘭上方的尾液收集槽，安裝在外殼內(nèi)部且位于尾液收集槽上方的尾液分離器，安裝在外殼內(nèi)部且位于尾液分離器上方的氣流均布器，安裝在外殼內(nèi)部且位于氣流均布器上方的瑞流球?qū)樱惭b在外殼內(nèi)部且位于湍流球?qū)由戏降牟⒙?lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置，安裝在外殼內(nèi)部且位于并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置上方的除濕裝置，以及安裝在除濕裝置上方且位于外殼頂部的氣流出口法蘭。所述氣流入口法蘭與氣流出口法蘭分別與船舶排氣管法蘭連接，將海水脫硫裝置接入船舶排氣管中。所述尾液分離器采用旋流式尾液分離器，通過支架固定安裝在外殼的內(nèi)壁上。所述湍流球?qū)拥牡撞堪惭b有下格柵，該下格柵位于氣流均布器與湍流球?qū)又g；所述湍流球?qū)拥捻敳堪惭b有上格柵，該上格柵位于湍流球?qū)优c并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置之間。所述并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置包含:若干并聯(lián)的獨(dú)立直管，分別在海水脫硫裝置的外殼內(nèi)沿徑向垂直設(shè)置，且在該海水脫硫裝置的徑向截面內(nèi)均勻分布；若干海水管，上下間隔分布，每根海水管垂直穿過外殼引入海水脫硫裝置內(nèi)部、且分別垂直穿過每個獨(dú)立直管引入各獨(dú)立直管內(nèi)部；若干噴頭，其分別安裝在每個獨(dú)立直管內(nèi)部的每根海水管上，形成若干級噴淋裝置。在每根海水管位于外殼外部的一端上安裝有海水管法蘭，其與海水供給系統(tǒng)相連接。所述噴頭垂直于海水管向下安裝，且位于各獨(dú)立直管的橫截面圓心處；所述噴頭的噴淋角α的角度范圍為15° 180°，由該噴頭噴出的海水在獨(dú)立直管內(nèi)部形成空心錐體或?qū)嵭腻F體的海水水幕。所述除濕裝置包含若干旋流式除濕器，分別安裝在每個獨(dú)立直管內(nèi)，且位于最頂部海水管的上方。每個獨(dú)立直管內(nèi)可上下間隔設(shè)置若干個旋流式除濕器，形成若干級除濕裝置。所述尾液收集槽圍繞并覆蓋外殼的內(nèi)壁設(shè)置；在所述尾液收集槽下部的外殼上設(shè)置有尾液排出口，在該尾液排出口的一端設(shè)置有尾液排出法蘭，用于外接脫硫尾液接收設(shè)備；在所述尾液排出口和尾液排出法蘭之間還設(shè)置有閥門。本實(shí)用新型所提供的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，對噴淋方式進(jìn)行獨(dú)立直管式優(yōu)化，可在不增加設(shè)備和操作的前提下減小脫硫裝置高度、壓力損失和氣液比，有效提高脫硫效率。

圖1為本實(shí)用新型中的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中的并聯(lián)獨(dú)立直管的布局示意圖。
具體實(shí)施方式
[0020]以下結(jié)合圖1和圖2，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例。如圖1所示，為本實(shí)用新型所提供的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該海水脫硫裝置包含外殼18，安裝在外殼18底部的氣流入口法蘭1，安裝在外殼18內(nèi)部且位于氣流入口法蘭I上方的尾液收集槽2，安裝在外殼18內(nèi)部且位于尾液收集槽2上方的尾液分離器6,安裝在外殼18內(nèi)部且位于尾液分離器6上方的氣流均布器8,安裝在外殼18內(nèi)部且位于氣流均布器8上方的瑞流球?qū)?0,安裝在外殼18內(nèi)部且位于瑞流球?qū)?0上方的并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置，安裝在外殼18內(nèi)部且位于并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置上方的除濕裝置，以及安裝在除濕裝置上方且位于外殼18頂部的氣流出口法蘭17。所述氣流入口法蘭I與氣流出口法蘭17分別與船舶排氣管法蘭連接，將海水脫硫裝置接入船舶排氣管中。所述尾液分離器6采用旋流式尾液分離器，通過支架7固定安裝在外殼18的內(nèi)壁上。所述湍流球?qū)?0的底部安裝有下格柵9，該下格柵9位于氣流均布器8與湍流球?qū)?0之間；所述湍流球?qū)?0的頂部安裝有上格柵11，該上格柵11位于湍流球?qū)?0與并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置之間。所述并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置包含若干并聯(lián)的獨(dú)立直管12，如圖2所示，若干所述獨(dú)立直管12在海水脫硫裝置的外殼18內(nèi)沿徑向垂直設(shè)置，且在該海水脫硫裝置的徑向截面內(nèi)均勻分布。所述并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置還包含若干海水管14，上下間隔分布，每根海水管14垂直穿過外殼18引入海水脫硫裝置內(nèi)部、且分別垂直穿過每個獨(dú)立直管12引入各獨(dú)立直管12內(nèi)部；在每根海水管14位于外殼18外部的一端上安裝有海水管法蘭15，其與海水供給系統(tǒng)相連接。所述并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置還包含若干噴頭13，其分別安裝在每個獨(dú)立直管12內(nèi)部的每根海水管14上，從而形成一級或多級噴淋裝置；該噴頭13垂直于海水管14向下安裝，且位于各獨(dú)立直管12的橫截面圓心處；所述噴頭13的噴淋角α的角度范圍為15° 180°，由該噴頭13噴出的海水在獨(dú)立直管12內(nèi)部形成空心錐體或?qū)嵭腻F體的海水水眷19。所述除濕裝置包含若干旋流式除濕器16，分別安裝在每個獨(dú)立直管12內(nèi)，且位于最頂部海水管14的上方。進(jìn)一步，每個獨(dú)立直管12內(nèi)可上下間隔設(shè)置多個旋流式除濕器16，從而形成多級除濕裝置。所述尾液收集槽2圍繞并覆蓋外殼18的內(nèi)壁設(shè)置；在所述尾液收集槽2下部的外殼18上設(shè)置有尾液排出口 3，在該尾液排出口 3的一端設(shè)置有尾液排出法蘭5，用于外接脫硫尾液接收設(shè)備，在所述尾液排出口 3和尾液排出法蘭5之間還設(shè)置有閥門4。本實(shí)用新型所提供的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其具體脫硫過程和方法如下所述。首先，將氣流入口法蘭I和氣流出口法蘭17與船舶排氣管對應(yīng)法蘭對接固定，使得船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置接入船舶排氣管中，船舶柴油機(jī)尾氣按圖1所示氣流方向由氣流入口法蘭I處進(jìn)入海水脫硫裝置內(nèi)部。船舶柴油機(jī)尾氣首先經(jīng)過旋流式尾液分離器6，帶動旋流式尾液分離器6旋轉(zhuǎn)；并進(jìn)一步經(jīng)過氣流均布器8，使得即將進(jìn)入湍流球?qū)?0的船舶柴油機(jī)尾氣氣流沿海水脫硫裝置的徑向均勻分布。隨后，當(dāng)船舶柴油機(jī)尾氣氣流進(jìn)入湍流球?qū)?0時(shí)，吹動湍流球在上格柵9和下格柵11之間進(jìn)行湍流運(yùn)動，在湍流球表面發(fā)生氣液傳質(zhì)過程。接著，船舶柴油機(jī)尾氣氣流分別進(jìn)入各獨(dú)立直管12，由于海水管法蘭15外接海水供給系統(tǒng)，海水經(jīng)過海水管14進(jìn)入噴頭13，并由噴頭13向獨(dú)立直管12內(nèi)壁噴射形成海水水幕19，從而使得海水與穿過海水水幕19的船舶柴油機(jī)尾氣氣流發(fā)生氣液傳質(zhì)過程，去除船舶柴油機(jī)尾氣氣流中的硫氧化物。最后，氣流經(jīng)過旋流式除濕器16進(jìn)行除濕處理，除去脫硫后氣流中的水汽，并由氣流出口法蘭17排出進(jìn)入船舶排氣管中。在上述過程中，大部分與船舶柴油機(jī)尾氣氣流發(fā)生氣液傳質(zhì)的海水液滴在重力作用下向下運(yùn)動或在各獨(dú)立直管12內(nèi)壁形成向下壁流并進(jìn)入湍流球?qū)?0，在湍流球表面與后續(xù)流入的船舶柴油機(jī)尾氣氣流發(fā)生氣液傳質(zhì)過程。而另外小部分海水液滴被氣流夾帶入旋流式除濕器16中，并且被旋流式除濕器16從氣流中除濕分離，從而在各獨(dú)立直管12內(nèi)壁形成向下壁流并進(jìn)入湍流球?qū)优c后續(xù)流入的氣流發(fā)生氣液傳質(zhì)。最終，全部的海水液滴在向下經(jīng)過湍流球?qū)?0后形成脫硫尾液，脫硫尾液繼續(xù)向下運(yùn)動經(jīng)過尾液分離器6時(shí)從后續(xù)流入的船舶柴油機(jī)尾氣氣流中被分離，并在外殼18內(nèi)壁形成向下壁流從而進(jìn)入尾液收集槽2。當(dāng)尾液收集槽2內(nèi)收集的脫硫尾液液面低于尾液排出口 3上沿時(shí)，閥門4保持關(guān)閉，防止后續(xù)流入的尚未經(jīng)脫硫處理的船舶柴油機(jī)尾氣氣流從尾液排出口 3漏出；而當(dāng)尾液收集槽2內(nèi)收集的脫硫尾液的液面高于尾液排出口 3上沿時(shí)，開啟閥門4，脫硫尾液從尾液排出口 3排出至通過尾液排出法蘭5外接的脫硫尾液接收設(shè)備中。綜上所述，本實(shí)用新型所提供的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果。1、在并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置內(nèi)，尾氣氣流與海水錯流運(yùn)動，提高氣液傳質(zhì)速率，克服了壁流對脫硫效率的負(fù)面影響，減小吸收塔塔高，減小壓力損失。2、在并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置內(nèi)，采用獨(dú)立直管結(jié)構(gòu)，降低氣液分布的不均勻性，增加氣液接觸幾率，提高脫硫效率。3、尾氣氣流在運(yùn)行過程中，湍流球?qū)颖３滞牧鳡顟B(tài)，減小壓力損失，增加氣液接觸幾率和接觸時(shí)間而提高了吸收效率。4、除濕器和尾液分離器均采用旋流式，減小壓力損失，使脫硫尾液全部形成壁流。5、另外設(shè)置有尾液收集槽2，有效收集形成壁流的脫硫尾液，結(jié)構(gòu)簡單不易損壞；并且設(shè)置閥門以避免未經(jīng)處理的尾氣氣流從尾液排出口漏出。因此，本實(shí)用新型所提供的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，脫硫效率不低于90%，裝置總體高度不高于2m，壓力損失不高于300mmHg，液氣比不高于4L/m3。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，包含: 外殼(18)； 安裝在外殼(18)底部的氣流入口法蘭(I)； 安裝在外殼(18 )內(nèi)部且位于氣流入口法蘭(I)上方的尾液收集槽(2 ) 安裝在外殼(18)內(nèi)部且位于尾液收集槽(2)上方的尾液分離器(6)； 安裝在外殼(18)內(nèi)部且位于尾液分離器(6)上方的氣流均布器(8)； 安裝在外殼(18)內(nèi)部且位于氣流均布器(8)上方的湍流球?qū)?10)； 安裝在外殼(18)內(nèi)部且位于湍流球?qū)?10)上方的并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置； 安裝在外殼(18)內(nèi)部且位于并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置上方的除濕裝置；以及 安裝在除濕裝置上方且位于外殼(18)頂部的氣流出口法蘭(17)。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述氣流入口法蘭(I)與氣流出口法蘭(17)分別與船舶排氣管法蘭連接，將海水脫硫裝置接入船舶排氣管中。
3.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述尾液分離器(6)采用旋流式尾液分離器，通過支架(7)固定安裝在外殼(18)的內(nèi)壁上。
4.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述湍流球?qū)?10)的底部安裝有下格 柵(9)，該下格柵(9)位于氣流均布器(8)與湍流球?qū)?10)之間；所述湍流球?qū)?10)的頂部安裝有上格柵(11)，該上格柵(11)位于湍流球?qū)?10)與并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置之間。
5.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置包含: 若干并聯(lián)的獨(dú)立直管(12)，分別在海水脫硫裝置的外殼(18)內(nèi)沿徑向垂直設(shè)置，且在該海水脫硫裝置的徑向截面內(nèi)均勻分布； 若干海水管(14)，上下間隔分布，每根海水管(14)垂直穿過外殼(18)引入海水脫硫裝置內(nèi)部、且分別垂直穿過每個獨(dú)立直管(12)引入各獨(dú)立直管(12)內(nèi)部； 若干噴頭(13)，其分別安裝在每個獨(dú)立直管(12)內(nèi)部的每根海水管(14)上，形成若干級噴淋裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，在每根海水管(14)位于外殼(18)外部的一端上安裝有海水管法蘭(15)，其與海水供給系統(tǒng)相連接。
7.如權(quán)利要求5所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述噴頭(13)垂直于海水管(14)向下安裝，且位于各獨(dú)立直管(12)的橫截面圓心處；所述噴頭(13)的噴淋角的角度范圍為15° 180°，由該噴頭(13)噴出的海水在獨(dú)立直管(12)內(nèi)部形成空心錐體或?qū)嵭腻F體的海水水幕(19 )。
8.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述除濕裝置包含若干旋流式除濕器(16)，分別安裝在每個獨(dú)立直管(12)內(nèi)，且位于最頂部海水管(14)的上方。
9.如權(quán)利要求8所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，每個獨(dú)立直管(12)內(nèi)可上下間隔設(shè)置若干個旋流式除濕器(16)，形成若干級除濕裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其特征在于，所述尾液收集槽(2)圍繞并覆蓋外殼(18)的內(nèi)壁設(shè)置； 在所述尾液收集槽(2)下部的外殼(18)上設(shè)置有尾液排出口( 3)，在該尾液排出口( 3)的一端設(shè)置有尾液排出法蘭(5 )，用于外接脫硫尾液接收設(shè)備； 在所述尾液 排出口( 3 )和尾液排出法蘭(5 )之間還設(shè)置有閥門(4 )。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種船舶柴油機(jī)尾氣海水脫硫裝置，其包含外殼，安裝在外殼底部的氣流入口法蘭，安裝在外殼內(nèi)部且位于氣流入口法蘭上方的尾液收集槽，安裝在外殼內(nèi)部且位于尾液收集槽上方的尾液分離器，安裝在外殼內(nèi)部且位于尾液分離器上方的氣流均布器，安裝在外殼內(nèi)部且位于氣流均布器上方的湍流球?qū)樱惭b在外殼內(nèi)部且位于湍流球?qū)由戏降牟⒙?lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置，安裝在外殼內(nèi)部且位于并聯(lián)獨(dú)立直管錯流式噴淋裝置上方的除濕裝置，以及安裝在除濕裝置上方且位于外殼頂部的氣流出口法蘭。本實(shí)用新型對噴淋方式進(jìn)行獨(dú)立直管式優(yōu)化，可在不增加設(shè)備和操作的前提下減小脫硫裝置高度、壓力損失和氣液比，有效提高脫硫效率。
文檔編號B01D53/92GK202983515SQ20122073124
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者宿鵬浩, 許樂平, 馬義平, 夏同友 申請人:上海海事大學(xué)