阅读说明：本技术 一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统 (Ship flue gas purification and seawater desalination composite system ) 是由 何宏舟 郑剑铭 张军 侯懿宁 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统,涉及烟气净化领域。本发明的复合系统包括脱硫塔、换热器、浓海水蓄水箱和淡水蓄水箱。换热器上设置海水淡化装置。海水淡化装置具有换热壁、冷凝壁、海水喷淋管路和淡水收集槽和浓海水收集槽。烟气依次进入换热器和脱硫塔。海水喷淋管路喷淋海水在换热壁上,吸收换热壁另一面传递的高温烟气热量,蒸发并在冷凝壁冷凝落入淡水收集槽,未蒸发的海水落入浓海水收集槽。淡水收集槽连通于淡水蓄水箱。浓海水收集槽连通于浓海水蓄水箱。实现海水淡化,获得淡水。脱硫塔设有烟气烟气净化装置,浓海水蓄水箱连通于烟气净化装置,用以喷淋浓海水对烟气进行脱硫。烟气经过脱硫、洗涤、除雾后排至大气中。(The invention provides a ship flue gas purification and seawater desalination composite system, and relates to the field of flue gas purification. The composite system comprises a desulfurizing tower, a heat exchanger, a concentrated seawater water storage tank and a fresh water storage tank. The heat exchanger is provided with a seawater desalination device. The seawater desalination device is provided with a heat exchange wall, a condensation wall, a seawater spraying pipeline, a fresh water collecting tank and a concentrated seawater collecting tank. The flue gas enters the heat exchanger and the desulfurizing tower in sequence. The seawater spraying pipeline sprays seawater on the heat exchange wall, absorbs high-temperature flue gas heat transmitted by the other surface of the heat exchange wall, evaporates and condenses on the condensation wall to fall into the fresh water collecting tank, and the unevaporated seawater falls into the concentrated seawater collecting tank. The fresh water collecting tank is communicated with the fresh water storage tank. The concentrated seawater collecting tank is communicated with a concentrated seawater water storage tank. The seawater desalination is realized, and fresh water is obtained. The desulfurizing tower is provided with a flue gas and flue gas purifying device, and the concentrated seawater water storage tank is communicated with the flue gas purifying device and is used for spraying concentrated seawater to desulfurize the flue gas. The flue gas is discharged into the atmosphere after being desulfurized, washed and demisted.)

一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统

技术领域

本发明涉及烟气净化领域，尤其涉及一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统。

背景技术

在世界货物运输日益繁忙的今天，远洋运输占据的市场份额也逐年递增，船舶动力装置产生的污染物排放对海洋大气环境造成了极大的负担。出于经济利益的考虑，远洋船舶大多选用含硫量为4.5％的船舶重质燃油，为了实现与含硫量为0.1％的重油燃烧所产生尾气相当的排放标准，其船舶烟气净化系统必须达到97.78％的净化效率。面对日益严峻的MARPOL73/78公约限制，国内针对船舶尾气净化处理的研究还处于起步阶段，大多是基于已有工业烟气脱硫脱硝技术基础上开展的研究，设备普遍存在结构复杂、投资大、能耗高、占地面积大等问题。

近几年发展较为成熟的船舶尾气脱硫技术分别有海水法、镁基法、钙基法及钠基法等湿法脱硫技术。其中，海水脱硫法因其工艺流程简单、可就地取材、经济性和可靠性高，对生态环境的污染较小等优点，被认为是较有前途的船舶尾气处理方法之一。但目前海水脱硫法在处理高硫重油燃料燃烧排放的尾气时还存在设备占用空间大以及在低盐度海域脱硫效率低等问题。

另外，针对远洋运输船舶，无论是货船还是客船，作为海上的运输平台，其可利用的面积、空间和载重能力是有限的。若船上使用的淡水均通过自身携带或沿岸补给来解决，那么其所需要使用的淡水储存箱将占用远洋船舶的大量使用空间，降低船舶的运载能力及其经济性；目前很多远洋运输船舶也在自身船上安装专门的海水淡化装置以解决海上用水问题，一般的制淡装置由于其体制庞大，淡化海水的能耗大、成本高，同样会降低船舶的运载能力和经济性。

发明内容

高效洁净的船舶烟气净化结合海水淡化系统的研发，是当前船用烟气净化的研究热点，也是实现船舶高效运输的关键核心技术。本发明的目的是要解决船舶的脱硫设备占用空间大以及海水淡化成本高的问题。为此，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统，包括脱硫塔、换热器、浓海水蓄水箱和淡水蓄水箱；

所述换热器内设置烟气通道，所述烟气通道的两端分别为烟气一级进气口和烟气一级排气口；所述换热器设置海水淡化装置；所述海水淡化装置具有换热壁、冷凝壁、海水淡化闪蒸室、淡水收集槽和浓海水收集槽；所述换热壁的内侧面围成所述烟气通道，所述换热壁的外侧面为换热面，所述冷凝壁的内侧面为冷凝面，所述换热面和所述冷凝面之间形成所述海水淡化闪蒸室；所述淡水收集槽设于所述冷凝面下方；所述浓海水收集槽设于所述换热面下方；所述淡水收集槽开设淡水出水口；所述浓海水收集槽开设第一浓海水出水口；

所述淡水出水口连接于所述淡水蓄水箱；所述第一浓海水出水口连接于所述浓海水蓄水箱；

所述脱硫塔设有烟气二级进气口、烟气净化装置和烟气二级排气口；所述烟气一级排气口连接于所述烟气二级进气口；从所述烟气一级排气口排出的烟气进入所述烟气二级进气口，经所述烟气净化装置净化后由所述烟气二级排气口排出；

所述浓海水蓄水箱连接于所述烟气净化装置，用于喷淋浓海水以净化烟气。

进一步地，所述的船舶烟气净化与海水淡化复合系统设置多组所述换热器。

进一步地，所述脱硫塔设有塔壳，以及从下至上依次设置在所述塔壳内的浆料区、进气区、脱硫区、洗涤区、除雾区和烟气排放区；所述烟气二级进气口开设在所述进气区的侧壁；所述浓海水蓄水箱连接于所述脱硫区。

进一步地，所述洗涤区安装有多个喷头，用于向下喷淋海水。

进一步地，所述除雾区安装有弯曲的冷凝管道，用于使水蒸气在所述冷凝管道的管壁上冷凝回流。

进一步地，所述脱硫区内设有气动乳化脱硫筒；所述气动乳化脱硫筒的内腔设有湍流器和位于所述湍流器上方的第二雾化喷嘴；所述第二雾化喷嘴与所述浓海水蓄水箱通过管道连接，用于将浓海水雾化，以对进入所述湍流器的烟气进行脱硫处理；所述进气区的烟气经过所述气动乳化脱硫筒进行脱硫后进入所述洗涤区。

进一步地，所述脱硫区设置两层隔板，两层所述隔板之间焊接多个所述气动乳化脱硫筒，所述隔板在每个所述气动乳化脱硫筒对应处的上下两端开孔；所述湍流器的外部设置有用于调节所述湍流器的扇叶开度的调节手柄，以适应不同使用情形下的烟气工况。

进一步地，所述气动乳化脱硫筒内设置多个所述湍流器，每个所述湍流器上方均对应设有一所述第二雾化喷嘴。

进一步地，所述海水淡化装置还包括内嵌于所述冷凝壁的海水导流管，以及连接管和第一雾化喷嘴；所述连接管的一端与所述海水导流管侧壁上的开口连通，另一端延伸至所述海水淡化闪蒸室并与所述第一雾化喷嘴连通；所述海水导流管末端的第二浓海水出水口与所述浓海水蓄水箱连通。

进一步地，所述海水导流管为螺旋环状结构，每一环上布置6～8个所述第一雾化喷嘴，相邻两环上的所述第一雾化喷嘴错位布置；所述第一雾化喷嘴的末端超过所述淡水收集槽的外沿。

本发明的有益效果是：

1、能够合理利用船舶烟气废热，实现热量的梯级利用，达到节能、高效的目的。

2、脱硫剂就地取材，无需另外携带脱硫剂储备，适用于各种海水碱度的海域。

3、脱硫工艺效率高，装备结构紧凑，并且在实现脱硫除污的同时产生淡水，可有效减少船舶上的淡水储备，进一步增加船舶有效荷载容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的船舶烟气净化与海水淡化复合系统的整体结构示意图；

图2是图1中的换热器的结构示意图；

图3是图1中的脱硫塔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种船舶烟气净化与海水淡化复合系统，包括脱硫塔1、换热器2、浓海水蓄水箱3和淡水蓄水箱4。

如图2所示，换热器2内设置烟气通道，烟气通道的两端分别为烟气一级进气口21和烟气一级排气口22。换热器2设置海水淡化装置。海水淡化装置具有换热壁241、冷凝壁242、海水淡化闪蒸室23、淡水收集槽251和浓海水收集槽261。换热壁241的内侧面围成烟气通道，换热壁241的外侧面为换热面。冷凝壁242的内侧面为冷凝面。换热面和冷凝面之间形成海水淡化闪蒸室23。淡水收集槽251设于冷凝面下方。浓海水收集槽261设于换热面下方。

淡水收集槽251开设淡水出水口252，淡水出水口252连接于淡水蓄水箱4。浓海水收集槽261开设第一浓海水出水口262，第一浓海水出水口262连接于浓海水蓄水箱3。

海水淡化装置还包括内嵌于冷凝壁242的海水导流管232，以及连接管234和第一雾化喷嘴235。

连接管234的一端与海水导流管232侧壁上的开口连通，另一端延伸至海水淡化闪蒸室23并与第一雾化喷嘴235连通。海水导流管232的两端口分别为海水进水口231和第二浓海水出水口233，第二浓海水出水口233与浓海水蓄水箱3连通。

海水导流管232为螺旋环状结构，每一环上布置6～8个第一雾化喷嘴235，相邻两环上的第一雾化喷嘴235错位布置。第一雾化喷嘴235的末端超过淡水收集槽251的外沿，以免喷出的海水滴入淡水收集槽251中。第一雾化喷嘴235优选静电雾化喷嘴，即在喷嘴外环套静电线圈，静电线圈外套绝缘保护套。沿海水导流管232外侧路径铺设电线干路，各个静电线圈通过电线并连在电线干路上，电线干路电连接至外部电源。喷雾时，水雾经过静电线圈内的电场时，带上电荷并易吸附在换热壁241上。除了静电雾化喷嘴，第一雾化喷嘴235还可选用其他形式的雾化喷嘴，本发明不作具体限定。

优选地，本船舶烟气净化与海水淡化复合系统可以设置多组换热器2，还可以通过调整换热器2的烟气通道的直径和长度，来充分利用烟气热能。烟气由一个大入口分散进入多个烟气一级进气口21，由多个烟气一级排气口22排出并汇聚为一个大的管道出口。多个淡水收集槽251连通于一个或多个淡水蓄水箱4；多个浓海水收集槽261连通于一个或多个浓海水蓄水箱3。从而获得淡水资源和浓海水。

优选地，换热器2所用壁面除淡水收集槽外均为换热材质。换热材质是铝合金，其具有抗腐蚀性能，可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。

如图3所示，脱硫塔1设有烟气二级进气口130、烟气净化装置和烟气二级排气口140。烟气一级排气口22连接于烟气二级进气口130。从烟气一级排气口22排出的烟气进入烟气二级进气口130，经烟气净化装置净化后由烟气二级排气口140排出。

脱硫塔1设有塔壳11，以及从下至上依次设置在塔壳11内的浆料区12、进气区13、脱硫区16、洗涤区17、除雾区18和烟气排放区14。烟气二级进气口130开设在进气区13的侧壁。

脱硫区16内设有气动乳化脱硫筒160。气动乳化脱硫筒160的内腔设有湍流器161和位于湍流器161上方的第二雾化喷嘴162。第二雾化喷嘴162与浓海水蓄水箱3通过管道连通，循环浆液泵抽取浓海水至第二雾化喷嘴162内雾化喷出，以对进入湍流器161的烟气进行脱硫处理。第二雾化喷嘴162优选旋流雾化喷嘴，也可选用其它形式的雾化喷嘴，本发明不作具体限定。

在一个优选实施例中，一个气动乳化脱硫筒160内设置两个湍流器161，每个湍流器161上方均对应设有一个第二雾化喷嘴162。湍流器161包括内筒、外筒、扇叶，盲板。盲板固定在内筒上以阻隔气液通过。内筒和外筒之间通过扇叶固定连接。扇叶为倾斜的片状，多个扇叶均匀环设在内筒和外筒之间，对浓海水浆液和烟气造成湍流作用，加速浆液对烟气污染物的吸收反应。

气动乳化脱硫筒160的外部设置有用于调节湍流器161扇叶开度的调节手柄，以适应不同使用情形下的烟气工况。在其他实施例中，一个气动乳化脱硫筒160内还可以设置一组或多于两组的湍流器161和第二雾化喷嘴162。

脱硫区16设置两层隔板15，两层隔板15之间焊接多个气动乳化脱硫筒160，隔板15在每个气动乳化脱硫筒160对应处的上下两端开孔。进气区13的烟气经过气动乳化脱硫筒160进行脱硫后进入洗涤区17。

洗涤区17安装有多个喷头，用于向下喷淋海水，以洗涤烟气中残余的硫和烟尘等杂质。

除雾区18安装有弯曲的冷凝管道，用于使水蒸气在冷凝管道的管壁上冷凝回流。

上述烟气净化装置包括设置于脱硫区16的气动乳化脱硫筒160、洗涤区17的多个喷头和除雾区18的弯曲的冷凝管道。

脱硫区16喷淋的浓海水、洗涤区17喷淋的海水和除雾区18的冷凝水均落入浆料区12中。

以下描述本发明的船舶烟气净化与海水淡化复合系统的工作流程。

(1)船舶锅炉或内燃机燃烧尾气经由烟气一级进气口22通入换热器2内，同时，天然海水由海水泵抽取，经过除污净化等预处理后由海水进水口231通入海水导流管232中，经由连接管234和第一雾化喷嘴235喷入海水淡化闪蒸室23，水雾吸附到换热壁241上，与通入换热器2的高温烟气交换热量。一部分海水在船舶烟气废热的作用下受热蒸发变为水蒸气，当水蒸汽接触到海水导流管侧的冷凝壁242时，使水蒸汽冷凝为淡水后被收集到淡水集水箱4。其他未能被蒸发的海水顺着烟气侧的换热壁241被收集至浓海水蓄水箱3。水蒸气还可以加热海水导流管232内的天然海水，天然海水经过预热后可以更有效地蒸发。海水导流管232内的海水通过浓海水出水口233流入浓海水蓄水箱3。实现海水的浓淡分流。

(2)通过换热器2的船舶内燃机燃烧尾气由烟气一级排气口22排出再通入脱硫塔1的烟气二级进气口130，通过进气区13进入到气动乳化脱硫筒160内腔。浓海水蓄水箱3中的浓海水通过循环浆液泵从第二雾化喷嘴162喷淋出。进入气动乳化脱硫筒160的烟气在湍流器161的作用下与浓海水颗粒反复旋切碰撞形成乳化反应层，碱性的浓海水在中和吸收船舶烟气中二氧化硫等酸性气体的同时能够有效捕集颗粒微尘等污染物，使脱硫反应更加充分完全。

(3)完成脱硫反应后的烟气通过洗涤区17喷淋的天然海水洗涤后，再经过除雾区18的弯曲管道，携带水蒸气的烟气在连续撞击通道之后降温，冷凝，冷凝水掉落回浆料区12中，烟气从烟气二级排气口140排入大气。

(4)脱硫反应产生的污染物与废液随着喷淋海水液滴下落至脱硫塔1底部的浆料区12，收集后经过暴晒、过滤杂质后即可将其排放回大海，实现了对船舶发动机尾气高效净化和节能减排的目的。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的权利范围。