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博九船用柴油机排气脱硫I型脱硫塔的制作方法

时间:2020-12-22 11:23

  由国际海事组织IMO推行的限制硫排放相关法规实将于2020年1月1日准时实施,该法规要求实现全球0.5%限硫,排放控制区实现0.1%限硫。其中排气洗涤脱硫成为船用柴油机废气SOX后处理的主流技术,该技术通过柴油机排气与碱性洗涤液的逆向接触、酸碱中和化学反应吸收而实现将SOX脱除。而洗涤塔作为该项技术的核心设备,是实现排气中SOX在洗涤液中物理溶解和化学吸收的关键场所,洗涤塔结构设计对塔内柴油机排气与洗涤液的气液两相流场分布、温度场的分布、酸碱中和化学反应效率等均具有重要影响,是实现柴油机排气脱硫效率最关键的设备。

  目前,关于船用脱硫洗涤塔的设计是2008年前后欧美国家研制试验成功,并经过大量的实船试验后改进而成。国内对船用脱硫洗涤塔的设计可公开获得的技术主要源于陆用锅炉电站脱硫系统领域,然而船用柴油机排气因其燃烧所用燃料与陆用锅炉电站差异较大排气组成成分不同,柴油机与锅炉的使用要求的差异,再加上应用在船体环境的特殊性因此在洗涤塔设计时需重点考虑船用柴油机排气的特性。

  本实用新型克服背景技术的不足提供了船用柴油机排气脱硫I型脱硫塔,设计开发本装置的目的在于,大大的减少柴油机排气中的硫氧化物气体的含量,使得排气达标排放,保护大气自然环境。

  本实用新型提供了下述技术方案:船用柴油机排气脱硫I型脱硫塔,其特征在于,所述脱硫塔包括顶部单元1、中间段单元2、底部单元3,所述脱硫塔呈I型,所述脱硫塔的底部设有排气进口4、洗涤液出口5,所述脱硫塔的顶部设有排气出口9,所述中间段单元2设有至少三层的第一喷淋层6,所述顶部单元1、中间段单元2、底部单元3内均设有气液导流器7,所述气液导流器7呈碟型悬置于所述脱硫塔的内腔中心,所述顶部单元1设有至少两层的第二喷淋层8,所述排气进口4设于所述脱硫塔的底部中心位置。

  本实用新型的有益效果:本实用新型针对船用柴油机排气脱硫“I型”洗涤塔进行设计,通过塔内降温、导流均布、酸碱中和反应吸收等作用,完成对SOx的吸收确保排放的SOx满足IMO对船舶柴油机排放的控制要求。

  该洗涤塔设计有如下优势:采用“I型”设计,占地空间小,尤其适合对旧船改造,无需改动主辅机排气管路,仅需对船上原有烟囱围井进行并管改造即可,改造工作量小,现实可行。

  采用两个气液导流器和多层喷淋,气液混合更充分,对SOx脱除效果可达98%以上。

  顶部单元采用除雾器将排气中携带的水分聚集回收,减少了水分丢失及补给,降低资源和能耗。

  “I型”洗涤塔属于空塔型,内部无网状机构的部件,不易发生堵塞;排气经过时,博九!压力损失小,无排气滞留的风险。

  图1、2:顶部单元1、中间段单元2、底部单元3、排气进口4、洗涤液出口5、第一喷淋层6、气液导流器7、第二喷淋层8、排气出口9、检修爬梯10、检修人孔11。

  船用柴油机排气脱硫I型脱硫塔,所述脱硫塔包括顶部单元1、中间段单元2、底部单元3,所述脱硫塔呈I型,所述脱硫塔的底部设有排气进口4、洗涤液出口5,所述脱硫塔的顶部设有排气出口9,柴油发动机排气从脱硫塔底部的排气进口4进入排气经过净化后从排气出口9排出排气。所述中间段单元2设有三层的第一喷淋层6,进行三轮的喷淋降温,和预除硫。所述顶部单元1、中间段单元2、底部单元3内均设有气液导流器7,所述气液导流器7呈碟型悬置于所述脱硫塔的内腔中心,气液导流器7均通过连接杆与所述脱硫塔的内壁固定连接,使得气液导流器7呈现悬置状态,当排气从下向上流过气液导流器7时排气均匀的沿着塔体内壁向上流走,避免排气的涓流,或局部浓度大,局部浓度淡。所述气液导流器7为一碟型结构件。所述顶部单元1设有至少两层的第二喷淋层8,所述排气进口4设于所述脱硫塔的底部中心位置。

  其中底部单元由排气进口4、洗涤液出口5、气液导流器7、检修人孔以及爬梯组成。“I型”脱硫洗涤塔采用下进气的方式,排气进口布置在洗涤塔的底部中心位置;排气进入洗涤塔后与气液导流器的底部接触实现气体导流均布的过程,经导流后的气体与塔体顶部单元和中间段单元处喷淋层的喷嘴喷出的雾化液体接触,所述第一喷淋层、第二喷淋层均为设有直线阵列分布的管体。传热传质喷淋吸收排气中的SOx,化学反应后的液体落下后经洗涤液出口排出洗涤塔。

  中间段单元是排气的降温区和酸碱中和吸收初步反应区,其由气液导流器、喷淋层、洗涤液出口、检修人孔以及爬梯组成。排气经底部单元后流经中间段单元,本单元设置第一喷淋层至少三层,洗涤液经喷淋层喷嘴雾化后满布在中间段单元和底部单元,与排气充分接触,实现排气迅速降温并开始溶解吸收排气中的SOx,排气流经喷淋层后经过变径段到达气液导流器与其底部接触使排气重新均布,改变气体运动的流场,使酸碱中和吸收更加充分。

  顶部单元是排气中SOx与洗涤液酸碱中和反应的核心反应区和排气除雾区,由除雾器、冲洗层、第二喷淋层、检修人孔以及爬梯组成。洗涤液经喷嘴雾化后漫布在顶部单元的下部空间内,与经过气液导流器导流均布后气体充分混合,此时排气的温度经底部单元和中间段单元的降温后,达到酸碱中和反应的最佳反应温度区间,吸收过程高效迅速的进行。经脱硫洗涤后的排气中还有大量的水蒸气,在流经除雾器时,99%以上的水分附着在除雾器表面,从排气中分离出来,聚集成水滴后落下。排气中的颗粒物、油污等杂质会粘附在除雾器上,长期积累会型成堵塞,造成压力损失增加,影响排气,除雾器是设置气孔的板体,便于吸收雾气;故在所述脱硫塔的塔顶设置冲洗层,定期使用高压清水对除雾器进行冲洗,保证其清洁。

  塔体上设有吊耳和拉耳,吊耳设置在顶部单元,起到将设备移动至指定位置的作用。拉耳与船体固定结构连接,保证洗涤塔在收到横纵向力时仍能保持平衡,不会造成结构破坏。

  船用柴油机排气通过上述结构的洗涤塔后,完成了排气降温、SOx脱除的目的,同时对排气中颗粒物PM和油污也有一定的脱除作用,确保最终排气中的SOx满足IMO对船舶柴油机排放的控制要求。