[發(fā)明專利]一種船舶煙氣光電催化海水脫硫工藝及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110228108.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112933883A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉昌豹;李春虎;李棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威海普益船舶環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14;B01D53/18;B01D53/94;B01D53/50
• 代理公司: 威海恒譽(yù)潤(rùn)達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37260
• 代理人: 林楠

一種船舶煙氣光電催化海水脫硫工藝及系統(tǒng)，用于對(duì)含硫船舶柴油機(jī)排出的煙氣進(jìn)行脫硫處理，包括以下步驟：在洗滌塔的內(nèi)部裝入高比表面積親水填料，高比表面積親水填料上方設(shè)置激發(fā)光源，海水經(jīng)電催化反應(yīng)后，從洗滌塔的上部向洗滌塔的內(nèi)部噴淋；將煙氣注入到洗滌塔的下部，煙氣與海水、高比表面積親水填料及激發(fā)光源在所述洗滌塔的內(nèi)部逆流接觸，進(jìn)行脫硫反應(yīng)，得到廢海水和潔凈煙氣；廢海水經(jīng)洗滌塔的底部排出，潔凈煙氣經(jīng)洗滌塔的頂部排放，解決了傳統(tǒng)的脫硫方法存在著因脫硫設(shè)備體積較大和脫硫方式復(fù)雜，從而導(dǎo)致脫硫效果較差的技術(shù)問(wèn)題，可廣泛的應(yīng)用于船舶廢氣處理與節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及船舶廢氣處理與節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶煙氣光電催化海水脫硫工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，全球范圍內(nèi)有85％的貨物是通過(guò)海上運(yùn)輸完成的，全球有AIS船位的船舶大約有38萬(wàn)艘，萬(wàn)噸以上的船舶約有2.6萬(wàn)艘。中國(guó)籍國(guó)際航行船舶4309艘，萬(wàn)噸以上船舶1345艘，中國(guó)船東控制的船舶6103艘，萬(wàn)噸級(jí)以上船舶2517艘。中國(guó)境內(nèi)一周活躍船舶12.17萬(wàn)艘。全球1萬(wàn)載重噸以上的船舶中，干散貨船占38.85％，集裝箱船占17.09％，油船占13.16％。這些船舶中以重質(zhì)柴油為燃料的柴油機(jī)船舶保有量最多，船舶柴油機(jī)技術(shù)成熟，全球燃料供應(yīng)鏈和船舶維修保養(yǎng)鏈最為完善，分布最廣，技術(shù)人員和操作規(guī)程配置最好，幾乎可以全球港口任意到達(dá)。據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)航運(yùn)船只每年約消耗3億噸燃料油，由此產(chǎn)生大量含硫、硝和二氧化碳的廢氣。另?yè)?jù)英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志的文章，15艘噸位最大的遠(yuǎn)洋巨輪排放的硫、氮氧化物就超出全球汽車的排放。因此全球遠(yuǎn)洋貨輪都必須進(jìn)行改造才能滿足IMO排放限制。目前船舶煙氣脫硫有多種可選對(duì)策：1、使用清潔低硫燃油，但清潔低硫燃油的高價(jià)格，如含硫0.5％海運(yùn)輕柴油比含硫3.5％海運(yùn)輕柴油的價(jià)格高1.16倍，由于高熱值和高粘度的重質(zhì)柴油含有大量2,4二苯并噻吩等高位阻硫化物，其脫硫費(fèi)用很高，這一差價(jià)一般會(huì)長(zhǎng)期保持70-300美元/噸，高昂的低硫價(jià)格船運(yùn)公司難以接受，況且低硫柴油對(duì)柴油機(jī)的工作參數(shù)、熱值、管道泄漏、潤(rùn)滑性以及船員健康等均有一定的影響，也不利于船用柴油機(jī)的保養(yǎng)。2、安裝洗滌器脫除煙氣中的污染物質(zhì)，目前該法是普遍公認(rèn)的最有前途的方法之一。通過(guò)在煙氣出口安裝洗滌塔將煙氣中的各種有害污染物統(tǒng)統(tǒng)脫除，包括，煙碳、SO2、NOx、VOCs以及部分CO2等，其運(yùn)行成本和投資與燃油硫含量成反比，燃油硫含量低，相應(yīng)的洗滌塔投資和運(yùn)行成本也低。這就避免了低硫燃油與高硫燃油的差價(jià)變小，選用低硫燃油可能導(dǎo)致的運(yùn)行成本上漲，而是選用低硫燃油時(shí)煙氣凈化洗滌塔同步運(yùn)行費(fèi)用也急劇下降；3、采用雙燃料系統(tǒng)，在公海航行中采用高含硫的重油，而在離海岸200海里內(nèi)采用低含硫量的輕柴油，顯然該法只能是一個(gè)過(guò)渡措施，隨著實(shí)時(shí)檢測(cè)手段的完善，船舶在公海航行中的煙氣污染排放也將受到限制；4、岸電使用技術(shù)，船舶在靠泊期間停止使用船舶上的柴油發(fā)電機(jī)，改用陸地電源供電，從而減少?gòu)U氣排放量，很顯然，該法只能船舶靠岸才有效；5、廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)與共軌電控燃油噴射技術(shù)，可以降低部分NOx的排放，但增加燃油消耗與PM含量，目前還沒(méi)有大規(guī)模采用；6、采用LNG動(dòng)力系統(tǒng)，脫硫可滿足IMO要求，但脫硝無(wú)法滿足，船舶建造費(fèi)用高，對(duì)安全性要求高。其經(jīng)濟(jì)性和安全性仍有待時(shí)間檢驗(yàn)。

通過(guò)以上分析，可以得出安裝海水洗滌器脫除船舶煙氣中的污染物質(zhì)是普遍公認(rèn)的最好方法之一。2020年2月20日在倫敦的一次研討會(huì)上討論了洗滌塔的可靠性及其降低排放的效率，歐洲三大船東以其200多艘船裝脫硫洗滌塔實(shí)際總結(jié)，煙氣洗滌塔處理廢氣應(yīng)用前景廣泛。

海水脫硫技術(shù)始于上世紀(jì)70年代，并很快在歐洲、美洲、亞洲等沿海電廠推廣應(yīng)用。眾所周知，天然海水中含有大量的可溶性鹽，通常呈堿性，自然堿度為1.2～2.5mmol/L,具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO₂的能力，這是海水直接用于煙氣脫硫的理論依據(jù)。