烟气脱硫装置系统在船舶上的应用

烟气脱硫装置系统在船舶上的应用

程琳

中船澄西船舶修造有限公司江苏江阴214433

摘要：随着科技的发展，越来越多的新鲜事物应用到各个领域，当然最重要的还是科技领域他组织创新方面的任务，科技的创新给我们带来了许多的好处，也带来了许多的弊端，现在我们所需要做的就是把这些弊端一一去除，使得他对人类的危害降到最低，当然这些弊端是不可能完全去除的，只能使它得到最大的限制，这是人类当前首要做的任务。而且随着科技的发展使得越来越多的有害物质产生对我们所处的环境造成危害，所以我们需要想想尽办法去解决这些危害，给我们营造一个好的将来。

烟气脱硫从字面上的意思就很好理解，就是去除掉工业废气中的硫氧化物，这些烟气物体对人体的危害还有环境的危害是极其大的。所以说要很好的控制住这些气体，避免其对周边造成危害。

一、烟气脱硫的基本原理

烟气中的硫氧化物都具有很强的酸性，所以他们需要通过一些碱性物质来与烟气中的硫氧化物进行反应，去除其中的酸性。所以在脱硫的过程中，我们通常所用的碱性化物质是石灰石，生石灰，还有熟石灰比较常见的碱性物质。由于这些碱性物质制作过程比较简单，而且产量丰富，价格便宜，所以在很多方面都有所应用，如果在一些特殊的环境中也会用到碳酸钠碳酸镁等比较贵的碱性化物质。这些碱性矿物质通过与烟气中的硫化物进行反应产生一些亚硫化物质和硫酸盐等混合物。这些混合物的比例完全取决于在某些工艺条件下的需要，它们的主要作用是为工艺中提供有效的物质来保障工作可以进行下去。首先烟气中的硫氧化物先溶解于水，然后形成一种被稀释的酸溶液，然后这些酸溶液在于碱性物质所溶解的水中发生中和反应。吸收情况取决于溶液中所存在的各类元素的相对比例还有溶解性。例如碳酸钙一些极其难于溶于水的物质，所析出的碳酸钙固体就比较多，像氯化钠这种盐是极易溶于水的，所以被析出的也就很少。如果需要这些盐性物质的话，需要再加热通过蒸馏的方式把这些盐性物质在析出。

二、烟气脱硫所用的工艺方法

现在最多是的，工厂而言他们说用的商业化技术是钙法，还有极其小的一部分是通过其它方法来进行对烟雾的脱硫不过这种技术需要高成本高耗量的能源。对于烟雾脱硫技术主要分为三种方法一是湿法脱硫，二是干法脱硫，三是半干法脱硫，湿法脱硫的技术是需要在某些溶液的状态下所需物品进行脱硫和处理，虽然这样的脱硫技术比较快，效率高，设备极其简单，但是存在很大的技术方面问题，例如腐蚀性严重运行工艺品质维护费高还易造成对环境的二次污染。干法的脱硫技术需要在没有潮湿的条件下进行，在这种条件下对产物进行处理分工。这种方法虽然不会对我们的环境造成污染，也不会对设备造成极其严重的损失，但是会产生温度极其高的烟雾，不利于对温度要控制，而且效率低需要一些比较大型的设备。半干法技术指的是在干燥的状态下进行脱硫，然后再潮湿的状态下进行再生。这种方法不仅效率高，反应快，而且不会对环境造成污染以及处理产物，所以这种方法是极其受到人们欢迎的。按照产物可以分为两种，一种是抛弃物，一种是回收物。

在我国目前主要使用的烟气脱硫的方法按工艺可分为四种：干湿法脱硫工艺、煤灰法脱硫工艺、湿法脱硫工艺、喷雾干式脱硫工艺，这四种工艺虽然方法有所差异，各有所长各有所短，但综合起来都达到了对烟气脱硫良好的效果。就比如干湿法脱硫工艺，这种工艺方法的运行费用是比较低的，他最大的优点是对设备没有腐蚀性，不易产生一些残渣来使设备造成短路等问题，不过这些工艺也是存在一定缺陷的，就好比人无完人一样，它的吸收效率远远低于实时的烟气脱硫法，所以具有很高的经济差，而且环境中的菲菲与这些产物进行混合可能影响对脱硫氧化物的利用，并且对环境的干燥问题具有很高的要求，一旦有一点的潮湿就会影响整个工艺步骤。相对于这种工艺方法，煤灰脱硫工艺对待操作步骤的要求就低了，这种脱硫剂的水平高，而且对脱硫剂的经济要求也比较低，用水量少，无需进行的处理和对排烟气体的加热。设备对费用的应用是施法脱硫的3/4，而且它所用的脱硫剂可以重复利用，没有对其他材料的浪费，对设备的维护也极易简单操作可靠。

在中国，所用脱硫工艺最多的是湿法脱硫工艺，这种工艺占到了90%，所以相对于美国而言，中国在这方面的技术是比较完善的。而且在中国的台湾，还有日本所运用的处理技术采用的是镁法脱硫，占到了他们的总95%以上，不过这种方法有很大的缺陷，就是经济成本比较高，无法适应绝大部分的地区，所以说这种方法是并不完善的。镁法脱硫技术首先是通过氧化物与水反应生成的氢氧化物再将氢氧化物通入硫化物中产生硫氧化物对应的盐，再使这种烟与氧气进行完全的反应生成完全盐，这种盐的特性要远远高于其他盐的特性。再使这种盐充分与水还有硫氧化物进行反应，生成一种硫氧氢化物质。它的复合产物具有很高的商业价值，不过所需要的元气也是极其严格的。无论是什么样的煤所产生的。烟气都有很高的脱硫率，均可以达到98%以上。当然事物不可能仅仅有他单方面的好处也有多方面的坏处。这种方法对吸收单价较高，副产品设备的要求比较严格。而在中国，喷雾干式脱硫工艺就是用的很少了，但根据这种工艺在实验中得到了一些经验总结并研制出一种新型的脱硫技术，这种技术就是采用旋转喷雾，干法烟气脱硫使得脱硫的效率更加的高，为后来大功率的脱硫机器的参数提供了依据。

三、船舶业脱硫技术的应用

对于运输行业，随着现在科学技术的水平发展，我们对运输行业所需求量也越来越大。我们在手机上所购买的许多物品都需要经过运输行业来进行运输。在我们所知的运输行业中，海洋运输也占了绝大部分的比例，相对于铁路公路运输的海洋运输所运货量大，运费比较低廉而且载货适应能力强，虽然运送速度比较低，风险也大于其他的运输，但是他的说运输量巨大占据了中运输量的90%，而且在国际交易上，海洋运输行业占到了总运量的2/3以上。这都源自于随着我国运输行业的迅速发展。然而随着船舶数量的剧增，使得船舶所排放的污染物对周边环境还有海洋环境造成的危害也是日益严重。在前几年的调查中发现船舶烟气排放量占到了全球有害气体排放量的15%以上，而且这些气体对大气所造成的污染约占总污染量的5~%15%之间，这对于许多人而言是极其庞大的数字，对于环境而言这些危害就是无法估计的。所以近年来为了减少烟气中硫氧化物的排放，我国还有世界各国都对船舶进行了一些减少污染物的控制。通过对烟气脱硫的方法来减少对周边的污染，这是在船舶行业中极其常见的一种减少污染的方式。

四、船舶烟气脱硫的控制规定

鉴于船舶所排放的尾气中有大量的硫氧化物，这些硫氧化物对环境所造成的危害是巨大的，所以国际上决定来限制这些船舶硫氧化物的排放量，来对我们周边的环境进行保护。在2005年世界各国一同签订了MARPOL公约，这一项公约的生肖使得世界各地都大量推崇这一制度，因为它有效的限制了船舶尾气的排放污染。而且在2015年，当船舶进入硫排放控制区时需要降低燃油含量使得降低污染量的排放，这一规章的制定，使得国际上许多海洋贸易地区得到了缓解，降低了压力。当然除了硫排放控制区外世界各国也都建立了相应的烟雾排放区来限制污染物的排放量，这对船舶硫氧化物烟气脱硫装置的产生起了重要的促进作用。而且在2016年元旦之后对于三种柴油机的限定也得到了提高使得他们的氮氧化物排放量分别降低了76.38%，79.54%和74.02%，这样使得世界各国都纷纷响应。

五、船舶尾气脱硫装置及其研究

目前市场上低硫船用燃料油供应有限，现有生产能力难以满足全球市场需求，势必将导致船用低硫油价格上涨，船东及航运成本将大幅上涨。在此情况下，各种解决方案和相应的产品应运而生，其中现有船舶加装脱硫系统的技术日趋成熟。从欧洲到国内，很多脱硫厂家壮大起来。越来越多的国内外船东从2018年年初开始接触脱硫厂家和修船厂，讨论相关的改装方案，从目前的市场情况分析，2019年将是船东安装脱硫装置的高峰，随着船用低硫油提炼技术的日趋成熟，安装脱硫装置的成本将高于使用船用低硫油的成本，2020年很可能是市场的转折点，越来越多的船东可能放弃安装脱硫装置的方案。

经过前几年的发展，市场上的脱硫技术日趋成熟，因脱硫的方法不同，大致可以将脱硫装置分为三大形式：

六、开式脱硫系统

利用海水中的天然碱度中和烟气中的二氧化碳，整个反应将在洗涤塔中进行，因中和后的液体腐蚀性较强，要求塔体材质必须是耐腐蚀性较好的超级不锈钢材料（通常是SMO240或者SUPERDUPLEX2570等）。反应后的洗涤液将直接排放到舷外，并通过烟气监测模块、水质监测模块分别对洗涤后的烟气、洗涤液进行监测，保证洗涤后的烟气和排放的洗涤液能满足法规排放要求。该系统结构较简单，也无需添加任何化学药剂，因此投资费用较低，运行和维护的成本也较低，是大部分船东的首选。但是该系统的脱硫效果受海水的碱度和盐度影响较大，港口和部分海域也不能运行，所以该形式的脱硫装置势必将随着环保要求越来越严格的情况下，逐步被淘汰。

七、闭式脱硫系统

使用NaOH（50%）作为脱硫剂，采用循环系统有效的降低脱硫剂消耗量，运行过程中系统持续监测并调节洗涤液的PH值。当洗涤水中硫酸盐浓度到达限定值后，废液将通过水处理系统处理达标后向舷外或者零排放柜排放，并通过补给泵向系统中添加淡水（海水）确保系统中有足够的洗涤液。同时系统中还配置了换热器，一方面减少反应中水的蒸发量，减少淡水的消耗，另一方面可以提高脱硫反应效率。整个系统涉及到强碱液体和酸性液体，对所有设备、舱室和管路的材质要求较高。因NaOH为在某些国家和地区为限制物品，购买较难，有些脱硫厂家用MgOH代替NaOH。使用这两种脱硫剂的大致原理是一样的。总的来说，这一型式的脱硫系统脱硫效果较好，不受水域影响，可在全球海域运行，但目前并未得到大部分船东接受，主要是因为该系统较复杂，投资费用较高，运行和维护费用也较高。

八、混合式脱硫系统

这一型式的脱硫系统比较容易理解，简单说就是开式系统和闭式系统的整合，根据船舶行驶海域的不同，灵活切换。因此该系统兼具开式系统和闭式系统的优点，可在全球海域内航行，运行和维护费用较纯闭式系统有所减少。但系统组成更为复杂，初期设备投资与安装成本较高，因此，该系统和闭式系统一样，目前并未得到大多数船东的认可。

不管以上哪种形式，总的来说，船用脱硫技术已日趋成熟，也有很多设备实现了实船实验，市场上的脱硫设备的厂家也越来越多，国外主要有挪威的CleanMaine、芬兰的FeenMarine、意大利的Ecospray以及荷兰的DAMEN等，今年国内的脱硫装置的生产厂家发展迅速，主要有中船动力、中国电建、江苏尤大拿、山东佩森环科、威海普益以及上海顺煜等，还有一些压载水系统生产厂家正在进军脱硫装置市场，如青岛双瑞和上海蓝魂等。由此可见，船舶脱硫装置的市场需求量大幅增加。

对于尾气脱硫的研究方向主要有两个方向，1是烟气净化方向，第2种就是低燃烧控制方向。就化学水平而言，就是利用选择性非催化还原法来控制脱硫技术系统的应用。这项技术的应用使得硫氧化物的排放量降低了40~%50%之间，而且在未来的发展方向中如何提高此项技术的脱硫效率也是今后重点的研究方向之一。其次另一种就是选择性催化还原法，这项技术最早应用于20世纪70年代，从日本逐渐推广到欧美等发达国家，这项技术主要利用的是催化剂的催化作用，使得烟气中的硫氧化物被有效的分解产生一些对环境无害的物质在进行排放，这样使得我们所处的环境被污染的程度降到了比较低的水平。由于这项技术所需要的科技水平较高，设备也比较多，所以还不能广泛应用于所有的船舶行业它需要逐步完善对器械进行减少并缩小，才能进一步安装到大部分船只上。而且这一种催化脱硫的方法使得效率更高，所以在船舶尾气脱硫方面的前景也是极其广阔的。

结束语：

近年来随着我国科技水平不断的提高，在各方面领域都有了极大的突破，所以我国在各方面领域的延伸也是极其广阔的。不过在这些科技发展的方面还有一定的局限性，所以需要一些技术的突破，但是这些技术突破不是一时就可以完成的，它需要时间的积累和人才的突出表现，所以说我国的未来发展空间还是有待提高的。就船舶运输业而言，船舶自身有很大的局限性，并不是所有的烟气脱硫装置可以适用全部的船舶类型，这需要一步步的实验来寻找适合的烟气脱硫装置，配备相应的船舶类型，而且不同的水域空间还有燃油的类型都是对船舶具有很大的局限性。所以当前所做的只能是对污染排放量的减少进行限制，在未来的发展中发展出新兴的技术来对这种能源进行审查并处理。借鉴当前的尾气处理装置和脱硝脱硫技术等不断的革新与创造并进行优化，研究出适合当下船舶尾气脱硫的技术尽早的解决尾气对环境的污染问题。在当下的时代中，世界各国都逐步向经济全球化靠拢，部分技术达到了共享，这样可以使他们相互得利。所以说在未来不久，尾气脱硫技术一定会有更大的突破。

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