[发明专利]一种用于船舶尾气一步脱硫脱硝方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制领域，具体的说是一种用于船舶尾气一步脱硫脱硝及回收高附加值产品的方法及其专用装置。

背景技术

在世界货物运输中，海洋运输占据了很大的比例。而船舶发动机所产生的废气排放给沿海、沿河区域环境空气质量带来巨大挑战。船舶柴油机中的燃料特别是远洋船舶劣质杂油燃料多为一些高黏度、高含硫量、高残碳的重油，其尾气中NO_x和SO_x占有很大比重。据国际海事组织(IMO)2014年统计数据显示，仅2012年船用柴油机NO_x排放量约1900万吨，SOx排放量约为1024万吨，分别占全球NO_x、SO_x排放量的15％和13％。船舶柴油机排放废气中的SOx和NO_x等不仅对大气环境造成严重污染，同时每年因船舶污染死亡的人数达64000人之多，引起国际社会的高度重视。为此，国际海事组织制定了一系列防污染公约(如MARPOL公约)，对船舶尾气中有害成分的排放进行限制。同时公约中对燃油中不超过0.1％含硫量以及NO_x需满足Tier III的标准都极为苛刻，已经远非单纯的改善燃油品质和改进柴油机燃烧过程所能达到的，因此，对海洋船舶尾气进行燃烧后脱硫脱硝成为另一个可行的控制途径。

海洋船舶尾气中脱硫脱硝的控制技术分别是针对NO_x的选择性催化还原(SCR)法和针对SO_x的湿法洗涤法。虽然SCR技术脱硝效率高且运行稳定，但存在许多问题：催化剂的失活、还原性物质(如氨水等)的储存和泄露、运行和投资费用高、设备尺寸大且粉尘颗粒容易引起堵塞等问题。SO_x的湿法洗涤法主要是石灰石-石膏法和海水洗涤法，然而由于原料的储运困难等客观原因的存在使设备运行投资费用高。如果在海洋船舶上同时使用两套系统来分别进行脱硫脱硝，这不仅增加投入费用，设备尺寸太大不适合海洋船舶的脱硫脱硝，因此开发低成本、高效率的同时脱硫脱硝技术，将有效改善船舶尾气治理现状，推动船舶尾气治理行业的发展。

近年来出现了一些尾气或烟气同时脱硫脱硝的技术，例如杨国华等(内燃机学报，2008,26(3):278-282)提出用臭氧氧化-海水洗涤工艺，实现了海洋船舶尾气的一体化脱硫脱硝，然而该工艺无法有效氧化SO₂，并且NO₂和SO₂需要在洗涤吸收塔中利用海水喷淋，最重要是此工艺需要附加海水水质恢复系统，且回收高附加值产品困难。白敏菂等(申请号为200810012741.6)和余刚等(申请号为201010174281.4)为解决在燃煤锅炉烟气和海洋船舶尾气中臭氧难以有效氧化SO₂的难题，提出了尾气在被臭氧氧化之前先通入气态水，使SO₂在臭氧氧化区在水蒸气氛围下直接被臭氧氧化(SO₂+O₃+H₂O→H₂SO₄+O₂)，同时NO也可以直接被臭氧氧化(NO+O₃+H₂O→HNO₃+O₂)，从而实现SO₂和NO在同一装置中被臭氧同步氧化后再进行处理。在后处理过程中，白敏菂等用荷电装置、交变电场凝并器、电除雾器及其电源组成收集系统对酸雾进行收集，再经化学方法分离提纯化学原产品硫酸、硝酸；余刚等将酸雾直接在海水洗涤塔中进行喷淋中和稀释将海水排向大海，最终达到脱硫脱硝的目的。然而如果将该工艺应用于海洋船舶尾气脱硫脱硝，仍存在许多问题：白敏菂等的工艺存在荷电装置、交变电场凝并器、电除雾器及其电源组成收集系统的占用空间过大，化学分离混和酸液比较困难；余刚等工艺存在海水吸收塔的占地空间过大，硝酸盐和硫酸盐无法回收，造成大量浪费。

发明内容

鉴于目前船舶尾气处理存在的上述不足，本发明提供一种用于船舶尾气一步脱硫脱硝及回收高附加值产品的方法及其专用装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于船舶尾气一步脱硫脱硝的方法，将船舶尾气顺序通过臭氧氧化区进行氧化，喷雾洗涤分离区的Na₂S溶液洗涤分离实现一步NO_x和SO₂的同时脱除。