涤气器系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于从来自船的船舶发动机或船舶锅炉的排出气体中除去SO2的方法。来自所述船舶发动机或船舶锅炉的排出气体在第一涤气器部分(2)中用海水冷却并洗涤，且随后在第二涤气器部分(4)中用具有加入的碱性化学物质(11)的循环淡水洗涤。用于洗涤的所述循环淡水比在所述第一涤气器部分(2)中用于冷却的所述海水更暖。所述较暖的淡水与冷海水间接热交换。本发明专利技术还涉及相应的涤气器系统。

Scrubber system and method

The present invention relates to a method for removing SO2 from exhaust gases from a ship's engine or marine boiler. From the ship engine or marine boiler exhaust gas scrubber in the first part (2) with seawater cooling and washing, and then in the second part of the scrubber (4) with chemical substances added with alkaline (11) cycle of washing water. The circulating fresh water used for washing is warmer than the sea water used for cooling in the first air conditioner unit (2). The warmer freshwater is associated with cold seawater by indirect heat exchange. The invention also relates to a corresponding scrubber system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从废气中除去各成分，且特别涉及从船舶发动机排出气体中除去二氧化硫(SO2)和诸如烟灰、油及重金属的颗粒物质的系统和方法。专利技术背景化石燃料含有硫，硫在燃烧期间形成气态硫氧化物SOx。在燃料排气中的SOx的量根据燃料的硫含量的天然差异而改变。占来自化石燃料燃烧的SOx排放物的95%以上的主导成分是二氧化硫SO2。SO2是直接损害动植物的毒性气体。SO2向大气排放的次要影响是形成硫酸盐气溶胶且SO2排放的第三公认的结果是酸雨。为了满足对降低硫氧化物排放的现有和即将来临的法规，使用具有低硫含量的燃料是一个选项。然而，天然低硫燃料的可得性有限且脱硫炼油法成本高且需要能量。使用低硫燃料的潜在持续性供选方案是在燃烧过程之后从排出气体中除去各成分。由于法规需求，某些烟气脱硫(FGD)或涤气技术正从其常用的地面应用改造到船舶应用。所谓的排气涤气器或仅仅是涤气器对于在船上的应用似乎是有前途的。一些公知的涤气技术在下文简短描述。石灰石湿式涤气器特别是从燃煤发电厂和水泥厂公知，其中它们数十年来已经具有从烟气中除去SO2的优选的解决方案。烟气通常通过使水和石灰石的浆料在形成石膏的情况下循环来净化，将石膏收集并脱水。大部分石膏被出售且作为例如在波特兰水泥(Portlandcement)中的填料使用。在这些应用中典型地具有超过98%的SO2去除效率。发生的化学反应可如下正式书写：SO2(g)+CaCO3(s)+?O2(g)→CaSO4(s)+CO2(g)(1)在涤气过程之前，通常将煤尘粒子收集在静电过滤器或袋滤器中，因此避免浆料污染且由此避免最终石膏产物污染。再次，由于需要粒子过滤器和储存并处理粉状石灰石反应物和石膏产物，所以认为通常用石灰石涤气在船上并不恰当。具有加入的氢氧化钠的淡水在其他地面设施中，氢氧化钠水溶液代替石灰石用作碱中和剂。SO2(g)+2NaOH(aq)+?O2(g)→2Na2++SO42-+H2O(2)所形成的硫酸钠通常在来自涤气器的排出水中解离。从工艺角度来看，因为避免了处理石灰石和石膏粉，所以使用氢氧化钠水溶液比使用石灰石更容易。然而，由于氢氧化钠的成本，这些应用局限于较小的设施。然而，可以将碳酸钠(Na2CO3)或碳酸氢钠(NaHCO3)作为较便宜的供选方案使用。对于在船上使用的另一主要缺点在于根据条件将需要大量的淡水。然而，淡水的可得性在船上通常有限。海水已知用海水处理废气的技术。表面海水的pH通常为8.1-8.9。使用该天然碱度来中和吸收的二氧化硫不仅自惰性气体系统(IGS)船公知，而且自数种地面设施公知。已经为油轮工业供应IGS四十年以上，且海水涤气器现在是许多这样的系统的集成部分。在吸收在海水中的情况下，根据以下反应，SO2在水中将主要最终成为亚硫酸氢盐和硫酸盐：SO2(g)?SO2(aq)(3)SO2(aq)+H2O?HSO3-+H+(4)HSO3-+O2(aq)→SO42-+H+(5)氢离子随后如下“推动”水中的天然碳酸盐平衡：H++CO32-?HCO3-(6)H++HCO3-?H2CO3(7)H2CO3?H2O+CO2(g)(8)净结果是在水中形成硫酸根离子和气态二氧化碳，气态二氧化碳释放到大气中。碳酸根(CO32-)和碳酸氢根(HCO3-)离子以及与氢阳离子反应的其他少量阴离子的量决定着所谓的碱度或缓冲能力，其继而是可吸收在水中的SO2的量的量度。使用海水代替淡水的明显优点在于在船上不需要中和化学物质，如NaOH或Na2CO3。主要缺点在于由于有限的海水碱度而需要非常高的水流量并且海水具有相对腐蚀性，由此增加了涤气器构造材料的成本。改造涤气器用于船舶应用地面涤气器用于船舶应用的改造的另一挑战在于当船航行经过不同水域时变化的法规要求以及变化的条件。已经建立了具有更严格的SO2排放水平的所谓的排放控制区(ECA)。从2015年开始，将不允许船舶在排放控制区内排放超过相当于在燃料油中的0.1%硫的SO2。在排放控制区之外，至2020年，该极限为3.5%硫且在2020年之后，该极限为0.5%硫。与地面设施相反，这意味着当船舶进入排放控制区时涤气器必须更加有效并且必须实施调节以应付变化的海水碱度(在海水涤气器的情况下)、海水温度和发动机载荷。一旦在船上安装了涤气器系统，则仅有有限的自由度来调节涤气器的操作以便遵守变化的法规要求和变化的环境条件。一个选项当然是使涤气器和水系统的尺寸超大，由此即使在可能最坏的条件下也满足所需要的效率。所述可能的条件的实例有高发动机荷载、高燃料硫含量、低水碱度、船在排放控制区中和极低的水温。然而，这并不是吸引人的解决方案，因为这些情形仅很少出现且使涤气器系统的投资成本增加并且增加了在正常航行条件下的操作成本。正常航行条件通常包括例如40-80%发动机荷载、2.3%燃料硫含量、2200μmol/kg的海水碱度和5-15℃的海水温度。在许多情形下，由于可利用的空间非常有限，甚至不可能在现有船上改装超尺寸的涤气器系统。WO2007/054615描述了可适合船舶使用的海水涤气器系统。根据该现有技术，提出了通过经由反渗透浓缩海水来降低在涤气器中所需要的海水的量。通过反渗透生成的淡水也可用于发动机中的NOx减少或用于船上的其他用途。WO2008/015487描述了可适合船舶使用的淡水涤气器系统。根据该现有技术，公开了专门设计的冷凝涤气器，其目的在于改善颗粒物质去除效率并避免在涤气器之后对于排出气体再加热的需要。EP1857169A1还描述了可适合船舶使用的淡水涤气器系统。在一个实施方案中，提出了两部分涤气器。第一部分用于除硫且第二部分用于冷凝，由此降低总体耗水量。在这种情况下，两部分均用具有加入的苛性钠的淡水操作。在US5657630A中还提出并公开了在后一冷凝段产生纯净淡水的思想。WO2010/027938A2描述了意欲用于净化来自地面成套设备、特别是金属冶炼操作的烟气的涤气器。该涤气器由两段组成，第一除硫段用海水操作且第二水冷凝段用于产生淡水。另外，湿式涤气器由AalborgIndustriesA/S(AlfaLavalAalborgA/S，自2011年5月)安装在船上且自2010年6月已经投入操作。该涤气器是在船舶主发动机(21MWMAN2-冲程)之后世界上安装的第一个涤气器。该涤气器被称作混合涤气器，因为其具有以海水模式或以淡水模式操作的独特可能性。该涤气器还包括两部分。在第一部分中，排出气体通过喷淋与排出气体平行的向下流动的水来冷却并净化。在第二部分中，排出气体通过以与向下喷淋的水流逆流向上通过高表面填料元件来进一步冷却并净化。AalborgIndustries原型(proto-type)涤气器系统的概述已经在几个会议上公开。在由AalborgIndustriesA/S安装的湿式涤气器中，在以海水模式操作时在第一喷射式喷淋器部分中已经见到了高效的SO2去除。这可通过在第一部分中作为吸收反应的驱动力的气相中的SO2浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从来自船的船舶发动机或船舶锅炉的排出气体中除去SO2的方法，其特征在于，来自所述船舶发动机或船舶锅炉的排出气体在第一涤气器部分(2)中用海水冷却并洗涤，且随后在第二涤气器部分(4)中用具有加入的碱性化学物质(11)的循环淡水洗涤，用于洗涤的所述循环淡水比用于冷却的所述海水更暖，且其中所述较暖的淡水与冷海水间接热交换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 EP 11183416.41.用于从来自船的船舶发动机或船舶锅炉的排出气体中除去SO2的方法，其特征在于，来自所述船舶发动机或船舶锅炉的排出气体在第一涤气器部分(2)中用海水冷却并洗涤，且随后在第二涤气器部分(4)中用具有加入的碱性化学物质(11)的循环淡水洗涤，用于洗涤的所述循环淡水比用于冷却的所述海水更暖，且其中所述较暖的淡水与冷海水间接热交换。
2.权利要求1的方法，其中将向所述第一涤气器部分(2)的海水供应暂时中止或减少，同时在所述第二涤气器部分(4)中继续用循环淡水洗涤所述排出气体。
3.权利要求1的方法，其包括如下步骤：在于所述第二涤气器部分(4)中用循环淡水洗涤之前使在所述第一涤气器部分(2)中洗涤的所述排出气体通过除雾器单元(3)，由此防止海水液滴和海水盐进入所述第二涤气器部分(4)。
4.权利要求1的方法，其包括以下步骤：在排出之前在水净化单元(13)中净化所述循环淡水。
5.权利要求1的方法，其中所述碱性化学物质为氢氧化钠(NaOH)、碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP汉森，
申请(专利权)人：阿尔法拉瓦尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE