一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法及装置

摘要

本发明公开了一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法，具有如下步骤：1、脱硫除尘处理；2、脱硝处理；3、废液处理：脱硫除尘处理后得到的废液经固液分离处理，得到的废液与脱硝处理后得到的废液混合反应，得到的混合液体的pH值大于6.5、且NO32‑的含量满足排放要求时，排入海中。本发明还公开了一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置，包括亚氯酸钠溶液水柜、脱硝喷淋塔、脱硫喷淋塔、分离装置、混合水柜和海水进水管。本发明利用亚氯酸钠海水溶液脱硝效果较好，可满足相关排放要求，脱硝处理后的废液对海水没有污染，有利于降低设备费用和药品费用，同时便于设备的灵活布置，操作方便。

权利要求

1.一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法，其特征在于具有如下步骤：S1、脱硫除尘处理：将海水泵入到脱硫喷淋塔内，并对来自柴油机的废气进行脱硫除尘处理；

S2、脱硝处理：将溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合，得到亚氯酸钠海水溶液，之后，将得到的亚氯酸钠海水溶液与脱硫除尘处理后得到的废气混合反应，得到的废气中NOx含量低于2.0g/(kW·h)时排出；

S3、废液处理：脱硫除尘处理后得到的废液经固液分离处理，得到的废液与脱硝处理后得到的废液混合反应，得到的混合液体的pH值大于6.5、且NO3-的含量满足排放要求时，直接排入海中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硝处理后得到的废气中NOx含量通过气体监测装置监测，根据监测结果控制溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合时的加入量，并控制脱硝处理后得到的废气是否排出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3中混合液体的pH值和NO3-的含量通过液体监测装置监测，根据监测结果控制固液分离处理后得到的废液与脱硝处理后得到的废液的混合比，并控制所述混合液体是否直接排入海中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3中满足排放要求的NO3-的含量为小于60mg/L。

5.一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置，其特征在于：包括亚氯酸钠溶液水柜、脱硝喷淋塔、脱硫喷淋塔、分离装置、混合水柜、污泥柜、海水进水管和海水排水管，所述海水进水管依次通过滤器和海水泵Ⅰ与所述脱硝喷淋塔的喷淋装置连通，所述海水进水管依次通过所述滤器和海水泵Ⅱ与所述脱硫喷淋塔的喷淋装置连通，所述海水泵Ⅰ与所述脱硝喷淋塔之间设有加药泵，所述加药泵与所述亚氯酸钠溶液水柜连通，所述脱硝喷淋塔的顶部设有废气出口，所述废气出口上设有气体监测装置，所述脱硝喷淋塔的底部与所述混合水柜连通，所述脱硝喷淋塔的侧壁底部与所述脱硫喷淋塔的顶部连通，所述脱硫喷淋塔的侧壁底部设有废气进口，所述脱硫喷淋塔的底部与所述分离装置连通，所述分离装置分别与所述混合水柜和所述污泥柜连通，所述混合水柜内设有搅拌装置和液体监测装置，所述混合水柜通过海水泵Ⅲ与所述海水排水管连通。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述海水泵Ⅰ、所述海水泵Ⅱ和所述海水泵Ⅲ均为离心泵。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述加药泵为加液计量泵。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述脱硝喷淋塔的喷淋装置具有一级或多级喷淋层；所述脱硫喷淋塔的喷淋装置具有一级或多级喷淋层。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述分离装置为水力旋流器。

说明书

一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物

的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及大气污染控制和船舶尾气排放控制领域，尤其涉及一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法及装置。

背景技术

[0002] 随着国际贸易的发展，船舶运输的经济性越发明显，导致越来越多的货物选择采用船舶运输。然而，众多船舶使用劣质燃油作为燃料，船舶柴油机废气对于环境的污染越来越严重。据挪威向国际海事组织提供的资料表明，每年全球海上船舶排放的颗粒污染物总量相当于全球汽车所排放颗粒污染物的一半，船舶排放的氮氧化物总量占全球排放氮氧化物总量的30％，船舶排放的硫氧化物气体总量约占世界排放总量的4％。船舶废气对大气造成的污染已经不容忽视，特别是在港口城市和密集航道区域。国际社会对船舶造成的环境污染问题越来越关注。

[0003] IMO在1997年9月MEPC第40届会议上通过了MARPOL73/78 1997年议定书(包括附则Ⅵ—防止船舶造成大气污染规则)及8个决议案。我国《大气污染物综合排放标准》也于1997年开始实施。2008年10月MEPC第58届会议通过了MEPC.176(58)号决议—修订《经1978年议定书修订的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》的1997年议定书附件修正案(经修订的MAPOL73/78附则Ⅵ)，该修正案于2010年1月1日视为被接受，于2010年7月1日默认生效。对于氮氧化物的要求，除应急装置外，在2000年1月1日或以后建造的船舶上，每一台输出功率超过130kW的船用柴油机，氮氧化物的排放量应在下列限制值内：(1)第Ⅰ级，2000年1月1日或以后至2011年1月1日以前建造的船舶：①17.0g/(kW·h)，当n＜130r/min；②45.0×n(-0.2)g/(kW·h)，当130r/min≤n＜2000r/min；③9.8g/(kW·h)，当n≥2000r/min。其中n为柴油机额定转速。(2)第Ⅱ级，2011年1月1日或以后建造的船舶：①14.4g/(kW·h)，当n＜130r/min；②44.0×n(-0.2)g/(kW·h)，当130r/min≤n＜2000r/min；③7.7g/(kW·h)，当n≥
2000r/min。(3)第Ⅲ级，2016年1月1日或以后建造的船舶：①3.4g/(kW·h)，当n＜130r/min；②9.0×n(-0.2)g/(kW·h)，当130r/min≤n＜2000r/min；③2.0g/(kW·h)，当n≥2000r/min。对于硫氧化物的要求，船上使用的任何燃油，其硫含量不得超过下述限制：(1)2012年1月1日以前，4.5％m/m；(2)2012年1月1日及以后，3.5％m/m；(3)2020年1月1日及以后，0.5％m/m。船舶在硫排放控制区域(SECA)内营运时，船上所用燃油的硫含量不得超过下述限制：
(1)2012年7月1日以前，1.5％m/m；(2)2012年7月1日及以后，1.0％m/m；(3)2015年1月1日及以后，0.1％m/m。排放控制区包括波罗地海区域、北海区域和MEPC划定的其它区域，包括港口区域。对于船舶废气排放越来越严格的要求，各国政府和船公司都在寻求新的解决办法。

[0004] 近年来，国内外各大船用设备公司和科研院所都加大了对船舶废气脱硝和脱硫技术的投入力度。涌现出许多关于废气脱硝技术的专利，如在专利《一种烟气脱硝的方法及装置》(专利号CN 104258701 A)中，使用氧化剂将NO氧化成NO2，再使用碱性吸收剂和水吸收NO2，完成脱硝过程。分别使用氧化剂和吸收剂的方法会增加设备初始投资费用，药品费用也会随之增加，经济性降低，而且采用两套反应装置会增加设备占地面积，不利于灵活布置。在专利《一种利用海水对船舶排烟进行脱硫除尘的装置及其方法》(专利号CN 102274682 A)中，脱硫后的溶液与海水混合后直接排放入海，溶液的pH值难以满足大于6.5的排放要求。同时，脱硫后的溶液中含有大量的SO32-，直接排入海水中会再次分解为SO2，造成二次污染。

发明内容

[0005] 根据上述提出的技术问题，而提供一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法及装置。

[0006] 本发明采用的技术手段如下：

[0007] 一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法，具有如下步骤：

[0008] S1、脱硫除尘处理：将海水泵入到脱硫喷淋塔内，并对来自柴油机的废气进行脱硫除尘处理；

[0009] S2、脱硝处理：将溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合，得到亚氯酸钠海水溶液，之后，将得到的亚氯酸钠海水溶液与脱硫除尘处理后得到的废气混合反应，得到的废气中NOx含量低于2.0g/(kW·h)时排出；

[0010] S3、废液处理：脱硫除尘处理后得到的废液经固液分离处理，颗粒物等杂质被分离，得到的废液与脱硝处理后得到的废液混合反应，SO32-氧化为SO42-，同时提高pH值，得到的混合液体的pH值大于6.5、且NO3-的含量满足排放要求时，直接排入海中。

[0011] 脱硝处理后得到的废气中NOx含量通过气体监测装置监测，根据监测结果控制溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合时的加入量，并控制脱硝处理后得到的废气是否排出。

[0012] 所述步骤S3中混合液体的pH值和NO3-的含量通过液体监测装置监测，根据监测结果控制固液分离处理后得到的废液与脱硝处理后得到的废液的混合比，并控制所述混合液体是否直接排入海中。

[0013] 所述步骤S3中满足排放要求的NO3-的含量为小于60mg/L。

[0014] 本发明还公开了一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置，包括亚氯酸钠溶液水柜、脱硝喷淋塔、脱硫喷淋塔、分离装置、混合水柜、污泥柜、海水进水管和海水排水管，

[0015] 所述海水进水管依次通过滤器和海水泵Ⅰ与所述脱硝喷淋塔的喷淋装置连通，[0016] 所述海水进水管依次通过所述滤器和海水泵Ⅱ与所述脱硫喷淋塔的喷淋装置连通，

[0017] 所述海水泵Ⅰ与所述脱硝喷淋塔之间设有加药泵，所述加药泵与所述亚氯酸钠溶液水柜连通，

[0018] 所述脱硝喷淋塔的顶部设有废气出口，所述废气出口上设有气体监测装置，所述脱硝喷淋塔的底部与所述混合水柜连通，所述脱硝喷淋塔的侧壁底部与所述脱硫喷淋塔的顶部连通，所述脱硫喷淋塔的侧壁底部设有废气进口，所述脱硫喷淋塔的底部与所述分离装置连通，所述分离装置分别与所述混合水柜和所述污泥柜连通，所述混合水柜内设有搅拌装置和液体监测装置，所述混合水柜通过海水泵Ⅲ与所述海水排水管连通。

[0019] 所述海水泵Ⅰ、所述海水泵Ⅱ和所述海水泵Ⅲ均为离心泵。

[0020] 所述加药泵为加液计量泵。

[0021] 所述脱硝喷淋塔的喷淋装置具有一级或多级喷淋层；所述脱硫喷淋塔的喷淋装置具有一级或多级喷淋层。

[0022] 所述分离装置为水力旋流器。

[0023] 所述一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置的工作原理为海水通过所述滤器和所述海水泵Ⅱ进入到所述脱硫喷淋塔内，并与来自柴油机的废气混合反应，得到的废气进入所述脱硝喷淋塔内，得到的废液进入所述分离装置，[0024] 所述亚氯酸钠溶液水柜内的亚氯酸钠溶液通过所述加药泵与通过所述滤器和所述海水泵Ⅰ泵入的海水混合，并进入到所述脱硝喷淋塔内与进入所述脱硝喷淋塔内的废气混合反应，得到的废气中NOx含量通过气体监测装置监测，根据监测结果控制亚氯酸钠水溶液与海水混合时的加入量，并控制得到的废气是否排出，得到的废液进入到所述混合水柜中。

[0025] 所述分离装置内的废液经固液分离处理，得到的颗粒物等杂质进入所述污泥柜，得到的废液进入所述混合水柜中，并与从所述脱硝喷淋塔内进入所述混合水柜中的废液通过所述搅拌装置混合，得到的混合液体的pH值和NO3-的含量通过液体监测装置监测，根据监测结果控制固液分离处理后得到的废液与从所述脱硝喷淋塔内进入所述混合水柜中的废液的混合比，并控制所述海水泵Ⅲ，从而控制所述混合液体是否直接排入海中。

[0026] 本发明具有以下优点：

[0027] 1)利用亚氯酸钠海水溶液脱硝效果较好，可满足相关排放要求，且船舶获取海水较为容易，脱硝处理后的废液对海水没有污染；

[0028] 2)NO的氧化和NOX的吸收都可通过亚氯酸钠海水洗涤液来完成，有利于降低设备费用和药品费用，同时便于设备的灵活布置；

[0029] 3)脱硫除尘处理后得到的废液经固液分离处理，得到的废液与脱硝处理后得到的废液混合反应，可以利用未耗尽的亚氯酸钠氧化混合溶液中的SO32-，取代曝气过程，防止排放后的SO32-逸出SO2而造成二次污染，同时有助于提高固液分离处理后得到的废液的pH值，简化实验装置与过程，高效地实现同时脱硫脱硝；

[0030] 4)可根据气体监测装置的监测结果控制溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合时的加入量，并控制脱硝处理后得到的废气是否排出；

[0031] 可根据液体监测装置的监测结果控制固液分离处理后得到的废液与脱硝处理后得到的废液的混合比，并控制所述混合液体是否直接排入海中；

[0032] 5)使用喷淋方式，具有反应速度快，气液接触面大，有利于NOX和SO2的吸收和反应，同时烟气速度高，阻力小，喷淋洗涤塔的截面积小、占用空间小；

[0033] 6)该方法的设备简单，操作方便，可以得到广泛的应用。

[0034] 基于上述理由本发明可在大气污染控制和船舶尾气排放控制等领域广泛推广。

附图说明

[0035] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0036] 图1是本发明的具体实施方式中一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置的结构示意图。

[0037] 其中，图1中的箭头方向为介质流动方向。

具体实施方式

[0038] 实施例1

[0039] 一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法，具有如下步骤：

[0040] S1、脱硫除尘处理：将海水泵入到脱硫喷淋塔内，并对来自柴油机的废气进行脱硫除尘处理；

[0041] S2、脱硝处理：将溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合，得到亚氯酸钠海水溶液，之后，将得到的亚氯酸钠海水溶液与脱硫除尘处理后得到的废气混合反应，得到的废气中NOx含量低于2.0g/(kW·h)时排出；

[0042] S3、废液处理：脱硫除尘处理后得到的废液经固液分离处理，得到的废液与脱硝处理后得到的废液混合反应，得到的混合液体的pH值大于6.5、且NO3-的含量满足排放要求时，直接排入海中。

[0043] 脱硝处理后得到的废气中NOx含量通过气体监测装置监测，根据监测结果控制溶质质量分数为10％-40％的亚氯酸钠水溶液与海水混合时的加入量，并控制脱硝处理后得到的废气是否排出。

[0044] 所述步骤S3中混合液体的pH值和NO3-的含量通过液体监测装置监测，根据监测结果控制固液分离处理后得到的废液与脱硝处理后得到的废液的混合比，并控制所述混合液体是否直接排入海中。

[0045] 所述步骤S3中满足排放要求的NO3-的含量为小于60mg/L。

[0046] 实施例2

[0047] 如图1所示，一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的装置，包括亚氯酸钠溶液水柜1、脱硝喷淋塔2、脱硫喷淋塔3、水力旋流器4、混合水柜5、污泥柜6、海水进水管7和海水排水管8，所述海水进水管7依次通过滤器9和海水泵Ⅰ10与所述脱硝喷淋塔2的喷淋装置连通，所述海水进水管7依次通过所述滤器9和海水泵Ⅱ11与所述脱硫喷淋塔3的喷淋装置连通，所述海水泵Ⅰ10与所述脱硝喷淋塔2之间设有加液计量泵12，所述加液计量泵12与所述亚氯酸钠溶液水柜1连通，所述脱硝喷淋塔2的顶部设有废气出口13，所述废气出口13上设有气体监测装置14，所述脱硝喷淋塔2的底部与所述混合水柜5连通，所述脱硝喷淋塔2的侧壁底部与所述脱硫喷淋塔3的顶部连通，所述脱硫喷淋塔3的侧壁底部设有废气进口15，所述脱硫喷淋塔3的底部与所述水力旋流器4连通，所述水力旋流器4分别与所述混合水柜5和所述污泥柜6连通，所述混合水柜5内设有搅拌装置16和液体监测装置17，所述混合水柜5通过海水泵Ⅲ18与所述海水排水管8连通。

[0048] 所述海水泵Ⅰ10、所述海水泵Ⅱ11和所述海水泵Ⅲ18均为离心泵。

[0049] 所述脱硝喷淋塔2的喷淋装置具有二级喷淋层；所述脱硫喷淋塔3的喷淋装置具有二级喷淋层。

[0050] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。