[发明专利]一种船舶烟气光电催化海水脱硫工艺及系统

说明书

一种船舶烟气光电催化海水脱硫工艺及系统，用于对含硫船舶柴油机排出的烟气进行脱硫处理，包括以下步骤：在洗涤塔的内部装入高比表面积亲水填料，高比表面积亲水填料上方设置激发光源，海水经电催化反应后，从洗涤塔的上部向洗涤塔的内部喷淋；将烟气注入到洗涤塔的下部，烟气与海水、高比表面积亲水填料及激发光源在所述洗涤塔的内部逆流接触，进行脱硫反应，得到废海水和洁净烟气；废海水经洗涤塔的底部排出，洁净烟气经洗涤塔的顶部排放，解决了传统的脱硫方法存在着因脱硫设备体积较大和脱硫方式复杂，从而导致脱硫效果较差的技术问题，可广泛的应用于船舶废气处理与节能环保领域。

技术领域

本申请涉及船舶废气处理与节能环保领域，尤其涉及一种船舶烟气光电催化海水脱硫工艺及系统。

背景技术

目前，全球范围内有85％的货物是通过海上运输完成的，全球有AIS船位的船舶大约有38万艘，万吨以上的船舶约有2.6万艘。中国籍国际航行船舶4309艘，万吨以上船舶1345艘，中国船东控制的船舶6103艘，万吨级以上船舶2517艘。中国境内一周活跃船舶12.17万艘。全球1万载重吨以上的船舶中，干散货船占38.85％，集装箱船占17.09％，油船占13.16％。这些船舶中以重质柴油为燃料的柴油机船舶保有量最多，船舶柴油机技术成熟，全球燃料供应链和船舶维修保养链最为完善，分布最广，技术人员和操作规程配置最好，几乎可以全球港口任意到达。据计算和统计航运船只每年约消耗3亿吨燃料油，由此产生大量含硫、硝和二氧化碳的废气。另据英国《经济学人》杂志的文章，15艘吨位最大的远洋巨轮排放的硫、氮氧化物就超出全球汽车的排放。因此全球远洋货轮都必须进行改造才能满足IMO排放限制。目前船舶烟气脱硫有多种可选对策：1、使用清洁低硫燃油，但清洁低硫燃油的高价格，如含硫0.5％海运轻柴油比含硫3.5％海运轻柴油的价格高1.16倍，由于高热值和高粘度的重质柴油含有大量2,4二苯并噻吩等高位阻硫化物，其脱硫费用很高，这一差价一般会长期保持70-300美元/吨，高昂的低硫价格船运公司难以接受，况且低硫柴油对柴油机的工作参数、热值、管道泄漏、润滑性以及船员健康等均有一定的影响，也不利于船用柴油机的保养。2、安装洗涤器脱除烟气中的污染物质，目前该法是普遍公认的最有前途的方法之一。通过在烟气出口安装洗涤塔将烟气中的各种有害污染物统统脱除，包括，烟碳、SO2、NOx、VOCs以及部分CO2等，其运行成本和投资与燃油硫含量成反比，燃油硫含量低，相应的洗涤塔投资和运行成本也低。这就避免了低硫燃油与高硫燃油的差价变小，选用低硫燃油可能导致的运行成本上涨，而是选用低硫燃油时烟气净化洗涤塔同步运行费用也急剧下降；3、采用双燃料系统，在公海航行中采用高含硫的重油，而在离海岸200海里内采用低含硫量的轻柴油，显然该法只能是一个过渡措施，随着实时检测手段的完善，船舶在公海航行中的烟气污染排放也将受到限制；4、岸电使用技术，船舶在靠泊期间停止使用船舶上的柴油发电机，改用陆地电源供电，从而减少废气排放量，很显然，该法只能船舶靠岸才有效；5、废气再循环技术(EGR)与共轨电控燃油喷射技术，可以降低部分NOx的排放，但增加燃油消耗与PM含量，目前还没有大规模采用；6、采用LNG动力系统，脱硫可满足IMO要求，但脱硝无法满足，船舶建造费用高，对安全性要求高。其经济性和安全性仍有待时间检验。

通过以上分析，可以得出安装海水洗涤器脱除船舶烟气中的污染物质是普遍公认的最好方法之一。2020年2月20日在伦敦的一次研讨会上讨论了洗涤塔的可靠性及其降低排放的效率，欧洲三大船东以其200多艘船装脱硫洗涤塔实际总结，烟气洗涤塔处理废气应用前景广泛。

海水脱硫技术始于上世纪70年代，并很快在欧洲、美洲、亚洲等沿海电厂推广应用。众所周知，天然海水中含有大量的可溶性盐，通常呈碱性，自然碱度为1.2～2.5mmol/L,具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO₂的能力，这是海水直接用于烟气脱硫的理论依据。