[发明专利]船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统

说明书

本发明属于船舶尾气处理与节能环保领域，具体为一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统，当船舶使用低硫油时，船舶尾气脱硝工艺及系统能够实现较高的脱硝效率，节省能耗，而当船舶使用硫含量较高时，将脱硫和脱硝结合在一起，达到较高的脱硫脱硝效率的同时大大节省了成本，满足尾气排放标准，船舶尾气脱硝工艺，包括：（1）尾气降温（2）NO_X吸附（3）脱附吸附在吸附剂上的NO_X（4）低温等离子体分解（5）吸收还原，船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，包括：（1）尾气降温（2）洗涤水洗涤（3）钠碱吸收（4）NO_X吸附（5）脱附吸附在吸附剂上的吸附水（6）脱附吸附在吸附剂上的NO_X（7）低温等离子体分解（8）吸收还原。

技术领域

本发明属于船舶尾气处理与节能环保领域，具体为一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统。

背景技术

21世纪我国面临的最严峻挑战之一就是环境问题，其中大气污染因严重破坏地球生态系统健康以及威胁人体健康安全而越来越受到人们的高度关注。随着全球船舶航运业的快速发展，船舶排放的尾气对大气造成的污染也日趋严重。船舶排放的尾气主要以硫氧化物（SO_x）和氮氧化物（NO_x）为主，它们能够引起环境酸化，破坏对流层臭氧，营养富集等不良影响，对全球人类健康造成危害。为了防止船舶造成的空气污染以及加强对海洋生态环境的保护，国际海事组织（IMO）制定了一系列船舶防污染公约以限制船舶尾气的排放。为了满足IMO的排放限值，必须对船舶排放的尾气进行净化处理。因此，船舶尾气处理已迫在眉睫，研发高效、节能、环保的脱硫脱硝处理系统具有重大的现实意义。

目前，船舶尾气处理技术大致可以分为三大类：单独脱硫、单独脱硝和脱硫脱硝一体化。

脱硫技术主要有石膏法、旋转喷雾干燥法、海水法、钠碱法等。石膏法是利用石灰石浆液吸收SO₂生成CaSO₃，经氧化转变为CaSO₄排出收回，但存在初期投资大、设备占地面积大、系统复杂、需要在船上储备石灰石等问题。旋转喷雾干燥法是利用旋转喷雾吸收塔将雾化的尾气与熟石灰浆液接触进行脱硫，但存在脱硫效率不高，脱硫后产物容易腐蚀、堵塞设备等问题。海水法是利用海水自身的碱度来吸收SO₂，该方法高效环保、经济性和可靠性高，但存在设备占地大、脱硫效果受海水盐度影响大、腐蚀设备等问题。钠碱法是利用NaOH和SO₂生成Na₂SO₃，经氧化转变为Na₂SO₄排出收回，该法是目前脱硫的主流的方法，已经成功应用到船舶尾气脱硫处理中。

脱硝技术主要有液体吸收法、固体吸附法和催化法等。液体吸收法主要是利用酸、碱和络合物吸收NO_x，该方法具有工艺设备简单、能耗低、一次性投资成本低等特点，但存在脱硝效率不高、需要投加额外氧化剂、吸收剂循环再生困难等问题。固体吸附法是通过物理吸附的方式来脱除NO_x，吸附剂的性能是影响NO_x脱除的关键。随着新型吸附剂不断的被研发出来，使得该方法具有一定的应用前景。催化法是目前较为成熟的脱硝技术，又可分为选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。SCR法是利用还原剂氨类物质在催化剂作用下，将NO_x还原为无毒污染的N₂和H₂O，该法脱硝效率能够达到90%以上，但存在设备庞大、初期投资巨大和运行费用高等问题，且氨在船上储运会给船舶安全带来隐患，特别是当尾气中有SO₂存在时，会和氨反应生成硫酸氨，污染催化剂和堵塞催化反应器的通道。SNCR法是在高温（通常在900~1200^oC）、无催化剂的条件下向尾气中喷射还原剂将NO_x还原为N₂和H₂O，该方法最主要的特点是不需要使用催化剂，但存在脱硝效率不高（一般只能达到50%）、能耗高、过量的还原剂造成二次污染等问题。