一種新型濕式船舶廢氣綜合處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶造成大氣污染防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型濕式船舶廢氣綜合處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)國(guó)際航運(yùn)商會(huì)和香港船東會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球90%以上的國(guó)際貿(mào)易是通過海上運(yùn)輸來完成的，而全球從事遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)纳檀谐^300總噸以上的約有5萬艘，這其中絕大多數(shù)商船均采用柴油機(jī)作為船舶的主推進(jìn)動(dòng)力裝置與發(fā)電原動(dòng)機(jī)裝置。近幾十年來，為了降低運(yùn)營(yíng)成本，船舶柴油機(jī)多數(shù)采用廉價(jià)的重質(zhì)殘?jiān)妥鳛槿剂?，此類燃料油的含硫量高、粘度較大、殘?zhí)恐递^高，造成了船舶柴油機(jī)的廢氣排放對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。
[0003]據(jù)國(guó)際海事組織(MO) 2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，船舶廢氣年排放SOx約占全球排放總量的13%，年排放NOx約占全球排放總量的15%，廢氣中大量的有害污染物對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境都帶來了嚴(yán)重的危害。為此，MO、美國(guó)環(huán)保局、歐盟環(huán)保局等紛紛立法限制船舶廢氣排放，針對(duì)船舶廢氣中SOx和NOx制定了更加嚴(yán)格的排放法規(guī)。面對(duì)如此嚴(yán)峻的減排形勢(shì)，各大航運(yùn)企業(yè)迫切地需要采取有效措施來滿足公約要求，同時(shí)降低SOx與NOx排放，從而減少大氣污染。
[0004]為此，近些年來，國(guó)內(nèi)外各大船用設(shè)備公司和科研院所對(duì)船舶廢氣處理技術(shù)的研宄開發(fā)尤為迅速，目前已經(jīng)有很多關(guān)于船舶廢氣單一處理技術(shù)的專利報(bào)道，如:專利號(hào)201110120210.0《具有廢氣凈化系統(tǒng)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)》、專利號(hào)201280045211.6《排氣系統(tǒng)和選擇性催化還原方法》等，通過優(yōu)化十字頭式大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管系，安裝SCR來實(shí)現(xiàn)高效脫除廢氣中的氮氧化物，但卻存在脫硝投資和運(yùn)營(yíng)成本較高、氨過量泄漏到大氣造成污染、反應(yīng)溫度窗較窄和催化劑的抗硫中毒等問題；專利號(hào)201410146023.3《一種用于處理船舶排放廢氣的系統(tǒng)》與專利號(hào)201310259906.0《一種船舶柴油機(jī)廢氣洗滌脫硫的設(shè)備》，均采用鈉堿洗滌系統(tǒng)將氫氧化鈉和雙氧水作為洗滌劑，去除船舶廢氣中的硫氧化物，但卻需要隨船存儲(chǔ)大量的化學(xué)物質(zhì)、占用船舶有效空間，降低船舶安全性。然而，在廢氣綜合處理方面，有關(guān)陸地電站和燃煤電廠的煙氣綜合處理研宄報(bào)道居多，但相關(guān)處理技術(shù)和裝置很難適應(yīng)海上環(huán)境特征，且在經(jīng)濟(jì)性、空間利用率等方面均難以滿足實(shí)船要求。針對(duì)船舶廢氣綜合處理技術(shù)的報(bào)道甚少，如專利號(hào)201310116629.8《鈉堿法化學(xué)吸收-非熱放電同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)》，通過將非熱等離子放電預(yù)氧化與鈉堿吸收技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)船舶廢氣同時(shí)脫硫脫硝目的，但該方法卻存在等離子體能耗較高、隨船存儲(chǔ)堿液占用空間和影響安全性等問題；專利號(hào)201010540886.0《船舶廢氣的脫硫脫硝方法及處理裝置》，先用臭氧、過氧化氫等噴淋氧化，再用氯化鈉中和吸收實(shí)現(xiàn)綜合脫硫脫硝，但該方法需要消耗過量的臭氧和過氧化氫溶液，且生成的硝酸和硫酸對(duì)設(shè)備的防腐蝕要求很高，設(shè)備投資和維護(hù)成本升高；專利號(hào)201410374452.6《一種用于二沖程柴油機(jī)的廢氣污染物聯(lián)合脫除裝置》，采用濕法洗滌方式去除SOx，再將部分低溫干凈廢氣再循環(huán)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx生成量，但該方案脫硝效率有限，且會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，HC和CO排放量增加等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有技術(shù)需要占用船舶有效空間來存儲(chǔ)大量的化學(xué)物質(zhì)，給船舶安全帶來隱患以及提高投資成本等技術(shù)問題，而提供一種新型濕式船舶廢氣綜合處理方法及裝置。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0007]一種新型濕式船舶廢氣綜合處理方法，具有如下步驟:
[0008]I)船舶柴油機(jī)排放的廢氣與天然海水混合脫除所述廢氣中的SOjP PM，得到一次廢液和一次凈化廢氣；
[0009]2)天然海水進(jìn)入隔膜電解裝置的陰極槽與陰極反應(yīng)得到強(qiáng)還原性、強(qiáng)堿性溶液；所述一次廢液經(jīng)離心分離處理后，一部分溶液進(jìn)入所述隔膜電解裝置的陽極槽與陽極發(fā)生反應(yīng)得到強(qiáng)氧化性、強(qiáng)酸性溶液，另一部分則直接與天然海水混合稀釋后排出，所述離心分離處理后得到的雜質(zhì)被收集；
[0010]所述一次廢液是含有顆粒物等固體雜質(zhì)的酸性廢液，通過所述離心分離處理后，將顆粒物雜質(zhì)與溶液分開，經(jīng)分離后的溶液，取一部分通入所述陽極槽，利用酸性環(huán)境的海水制備與保存強(qiáng)氧化性溶液，而剩下的另一部分溶液則直接經(jīng)海水稀釋后排海。
[0011]兩部分溶液沒有成分區(qū)別，通入所述陽極槽的所述溶液用量則主要取決于所述船舶柴油機(jī)排放的廢氣中NO氧化所需的氧化性溶液用量，而所述步驟I)中所用天然海水量(即產(chǎn)生的所述一次廢液中的溶液量)會(huì)大于氧化NO所需溶液用量，所以只是取一部分進(jìn)入所述陽極槽即可。
[0012]3)所述一次凈化廢氣與所述強(qiáng)氧化性、強(qiáng)酸性溶液混合將所述一次凈化廢氣中NO氧化成NO2，得到二次廢液和二次凈化廢氣；
[0013]4)所述二次凈化廢氣與所述強(qiáng)還原性、強(qiáng)堿性溶液混合吸收所述二次廢氣中的NOx，得到三次廢液和三次凈化廢氣；
[0014]5)所述三次凈化廢氣直接排入大氣；
[0015]6)所述三次廢液與所述二次廢液混合經(jīng)過濾凈化裝置處理后，與天然海水混合稀釋后排出，所述過濾凈化裝置處理后得到的雜質(zhì)被收集。
[0016]本發(fā)明還公開了一種新型濕式船舶廢氣綜合處理裝置，包括主海水管和一級(jí)噴淋塔，所述一級(jí)噴淋塔內(nèi)設(shè)有霧化器I，所述霧化器I通過管道分支I與所述主海水管的進(jìn)水端連通，所述一級(jí)噴淋塔的下端設(shè)有廢氣進(jìn)氣孔，所述一級(jí)噴淋塔的上端通過排氣管與預(yù)氧化器的進(jìn)氣孔連通，所述預(yù)氧化器內(nèi)設(shè)有霧化器II，所述預(yù)氧化器的下端與二級(jí)噴淋塔的下端連通，所述預(yù)氧化器是指一個(gè)跟所述二級(jí)噴淋塔相連的“預(yù)混合室”，在所述二級(jí)噴淋塔之前提供一個(gè)廢氣與強(qiáng)氧化性溶液混合的反應(yīng)腔室。
[0017]所述一級(jí)噴淋塔上設(shè)有排液孔I，所述排液孔I與離心分離裝置的進(jìn)液孔連通，所述離心分離裝置設(shè)有與隔膜電解裝置的陽極槽連通的排液孔II和與所述主海水管的排水端連通的排液孔III，所述陽極槽的排液孔與所述霧化器II連通，
[0018]所述隔膜電解裝置是基于隔膜法電解的裝置，所述隔膜法電解是目前電解法生產(chǎn)燒堿最主要的方法之一，所謂隔膜法是指在陽極與陰極之間設(shè)置隔膜，把陰、陽極產(chǎn)物隔開。隔膜是一種多孔滲透性隔層，它不妨礙離子的迀移和電流通過并使它們以一定的速度流向陰極，但可以阻止0H_向陽極擴(kuò)散，防止陰、陽極產(chǎn)物間的對(duì)流混合。
[0019]本發(fā)明中所述隔膜電解裝置的陰陽極材料相同，均采用表面鍍有貴金屬或其氧化物的鈦電極。當(dāng)輸入直流電進(jìn)行電解后，以氯化鈉為主的海水溶液(所述一次廢液的主要成分)中的部分氯離子在陽極上失去電子生成氯氣并溶解到顯酸性的海水溶液(即所述一次廢液)中，生成次氯酸及次氯酸鹽，從而使陽極溶液表現(xiàn)出較強(qiáng)氧化性。陽極溶液中的金屬陽離子(如鈉離子、鎂離子、鈣離子等)、氫離子等在電場(chǎng)作用下向陰極迀移。在陰極附近，氫離子得到電子生成氫氣逸出，促進(jìn)水的電離分解，從而在陰極槽形成強(qiáng)堿性溶液。隨著溶液的流動(dòng)，電解槽內(nèi)形成動(dòng)態(tài)電解過程。
[0020]所述主海水管的進(jìn)水端還設(shè)有管道分支II，所述管道分支II的另一端與所述隔膜電解裝置的陰極槽連通，所述陰極槽的排液孔與位于所述二級(jí)噴淋塔內(nèi)的霧化器III連通，所述二級(jí)噴淋塔的上端設(shè)有排氣孔，所述二級(jí)噴淋塔上設(shè)有與過濾凈化裝置連通的排液孔IV，所述過濾凈化裝置上設(shè)有與所述主海水管的排水端連通的排液孔V。
[0021]所述離心分離裝置上設(shè)有與污泥艙連通的排泥孔I，所述過濾凈化裝置上設(shè)有與所述污泥艙連通的排泥孔II。
[0022]所述排液孔II與所述陽極槽的下端連通，所述陽極槽的排液孔位于所述陽極槽的上端，通過上述設(shè)置，使得從所述排液孔II流入到所述陽極槽的液體從所述陽極槽的下端逐漸上升并與陽