[发明专利]一种用于海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝的方法，尤其是指一种将喷雾增湿冷却、放电氧化和海水洗涤三个过程串联为一体的海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝方法，属于大气污染控制和海洋船舶尾气排放控制领域。

背景技术

对于海洋船舶柴油机排放尾气中NO_x和SO_x的净化，目前主要有分别针对两种污染物的SCR法和海水洗涤法，但这两种方法均不能高效率地一体化脱除NO_x和SO_x，这样就难以完全单独利用其中的某一种方法使船舶尾气同时满足国际海事组织MARPOL73/78公约附则VI修正案中分别对NO_x和SO_x浓度的限值要求，因此需要在船舶上同时使用两套系统来分别进行脱硫脱硝，这就势必极大地增加船舶尾气脱硫脱硝的成本。

为使用同一套系统一体化脱除NO_x和SO_x，杨国华等(杨国华，胡文佳，周江华，胡海刚.船舶尾气臭氧氧化-海水吸收的脱硫脱硝工艺研究.内燃机学报，2008，26(3)：278-282)提出用臭氧氧化结合海水洗涤工艺来实现海洋船舶尾气的一体化脱硫脱硝，该工艺利用臭氧氧化将尾气中的NO氧化为NO₂，然后在洗涤吸收塔中利用海水喷淋将NO₂和SO₂转化为硝酸盐和含硫盐，从而完成船舶尾气脱硫脱硝的关键步骤。

但该臭氧氧化结合海水洗涤工艺还存在两个需要解决的问题：①该工艺所需的臭氧发生器功耗过大、体积庞大、价格昂贵。以3000kW船用柴油机为例，如果尾气中NO排量为11g/(kW.h)，那么按照O₃摩尔数∶NO摩尔数＝1∶1的原则，计算得到氧化NO所需的臭氧发生器的产量应该为52.8kg/h，而目前臭氧产量为50kg/h的大型氧气源臭氧发生器的功率为400kW、外形尺寸为4900mm×4000mm×3000mm、价格超过400万，可见，如果采用该工艺，仅氧气源臭氧发生器的功耗就占柴油机功率的13.33％，如果采用空气源臭氧发生器，则其功耗将增加一倍，另外可以看出，该臭氧发生器体积庞大、价格昂贵。②该工艺还需要附加一个处理洗涤废海水的海水水质恢复系统，这不仅会额外消耗大量的电能，而且会使整个尾气脱硫流程延长。这是由于臭氧在干燥气流中氧化SO₂的效率极低，因此它在洗涤塔中被海水内的碱性物质中和后，以SO₃^2-的形式存在于洗涤废海水中，使其呈酸性，不能直接排入海洋，所以需要将洗涤废海水送至海水水质恢复系统与大量海水原液在曝气池中混合，在池中，SO₃^2-被鼓入的大量空气氧化成SO₄^2-，最后将PH值达到一定标准的废海水排入海洋。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝的方法，该方法不采用功耗过大、体积巨大、价格昂贵臭氧发生器，而且无需附加海水水质恢复系统，从而使该海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝方法更加实用化。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝的方法，由喷雾增湿降温、放电氧化和海水洗涤三个步骤串联组成，相应地，可以将利用本发明提供的方法进行海洋船舶尾气同步脱硫脱硝的系统分成喷雾增湿降温区、放电氧化区和海水洗涤区。将船用柴油机产生的温度为200℃～490℃的尾气引入尾气增湿降温管道，利用一台小海水泵将少量海水从海洋吸上并通过此管道壁上的喷嘴喷入此管道，高温尾气与少量海水接触换热后，海水变为气态水，使尾气含水量增大到20％以上，同时高温尾气温度降到120℃以上；然后将经过增湿降温后的尾气引入一台等离子体发生器，在该等离子体发生器内，尾气中的大量气态水分子被高能电子撞击后产生大量HO₂、·OH等氧化性自由基，这些氧化性自由基经过一系列反应，分别将将SO₂和NO氧化为硫酸和硝酸；然后将从等离子体发生器流出的尾气引入海水洗涤塔的下部，洗涤塔的上部向下喷淋通过一台大海水泵吸上来的海水，尾气与海水在洗涤塔内的填料中接触后，在此过程中，硫酸和硝酸转化为硫酸盐和硝酸盐，处理后的尾气经除雾后由洗涤塔上部出口流往烟囱，将洗涤后的含硫酸盐和硝酸盐的海水经洗涤塔下部出口排入海洋，从而完成海洋船舶尾气一体化脱硫脱硝。

本发明的技术效果如下：