專利名稱：鎂基—海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料pH值控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到鎂法和海水法脫硫系統(tǒng)的噴霧漿料PH 值控制方法。
背景技術(shù)：
船用燃料油已執(zhí)行極為嚴(yán)格的硫含量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)允許船只使用經(jīng)批準(zhǔn)的減排技術(shù)，條件是Sh排放等于或低于燃燒0. 10%的低硫燃油。采用含硫低的燃料油將大幅提高船舶營(yíng)運(yùn)成本，所以煙氣脫硫成為應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)最為切實(shí)可行的選擇。相對(duì)于干法和半干法，濕法脫硫以其成熟的技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。目前最為成功的達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的脫硫技術(shù)為化學(xué)法，包括鈣法、鎂法和海水法脫硫。由于海水法受到地理位置、脫硫副產(chǎn)品處理、脫硫劑來源及價(jià)格等因素的影響，常常應(yīng)用在區(qū)域性較強(qiáng)、煙氣量相對(duì)較小或工藝要求較簡(jiǎn)單的脫硫工程中；石灰(石)_石膏法技術(shù)成熟、價(jià)格便宜、脫硫效率高，故應(yīng)用較多，但其運(yùn)行費(fèi)用高、二次污染嚴(yán)重、易造成管道結(jié)垢堵塞；鎂法脫硫具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低、脫硫效率高、適用范圍廣、不易結(jié)垢、無二次污染、 副產(chǎn)品利用價(jià)值相對(duì)較高等優(yōu)勢(shì)，近些年有逐步取代鈣法脫硫的趨勢(shì)。船舶脫硫指標(biāo)嚴(yán)格于一般工業(yè)脫硫，又受到船上特定環(huán)境的限制，船用脫硫研發(fā)應(yīng)用技術(shù)和工藝?yán)щy很大，至今在國(guó)內(nèi)外尚屬空白。采取何種方法脫硫必須依據(jù)具體工況和要求達(dá)到的脫硫指標(biāo)而定。對(duì)于特定的船上脫硫來說，如果使用現(xiàn)用的燃料油(含硫小于4. 5% m/m)，為達(dá)到含硫1. 00% m/m對(duì)應(yīng)當(dāng)量，要求脫硫效率至少達(dá)到70-80% ；為達(dá)到含硫0. 10% m/m對(duì)應(yīng)當(dāng)量，要求脫硫效率至少達(dá)到97%。因?yàn)殁}法脫硫效率在95%以下， 鎂法脫硫效率能達(dá)到99%，所以只有鎂法脫硫能達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的Sh排放濃度值。同時(shí)考慮船上空間有限，不允許裝置占大量體積、耗材或副產(chǎn)物大量堆積，所以單純的海水法和鈣法脫硫均不可取，只能采用鎂基脫硫中的拋棄法。鎂基脫硫同時(shí)具有無二次污染、占用體積小、不結(jié)垢、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，綜上，鎂基脫硫技術(shù)對(duì)船用脫硫來說是最為切實(shí)可行的。再者，考慮船舶工況，船上海水獲取易淡水獲取難，提出鎂基-海水法脫硫技術(shù)用于船舶脫硫。海水法作為一種輔助方法，在船舶運(yùn)行于淡水區(qū)時(shí)僅采用鎂基脫硫，結(jié)合海水法以避免處理裝置受海水腐蝕。鎂基-海水法脫硫技術(shù)是適用于船舶特定工況的一種有效脫硫技術(shù)，然而國(guó)內(nèi)外這種船舶脫硫技術(shù)屬于空白。脫硫系統(tǒng)的pH值是脫硫運(yùn)行中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，pH值的高低不僅與SO2W吸收率和MgO利用率有關(guān)，還涉及到系統(tǒng)的腐蝕與沉淀。隨著吸收劑Mg(OH)2的加入，脫硫塔內(nèi)部的漿液PH值上升，高pH值的漿液環(huán)境有利于的吸收。但是吸收劑利用率不會(huì)隨著漿料PH值的上升而無限升高，在達(dá)到一定的pH值后即呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。如果漿料pH過高，則會(huì)影響到反應(yīng)中Mg(HSO3)2的生成，降低吸收劑利用率，同時(shí)S032_的大量生成會(huì)使系統(tǒng)的磨損和沉淀增強(qiáng)；如果PH值偏低則脫硫效率低，設(shè)備的腐蝕也會(huì)加大。為了提高SO2吸收效率，人們做了大量的研究工作，分別從添加劑和系統(tǒng)控制兩個(gè)方面進(jìn)行PH值控調(diào)控制一方面開發(fā)出了添加有機(jī)酸提高吸收效率的工藝，最早試驗(yàn)的有機(jī)酸添加劑是己二酸，它作為一種緩沖劑可以抑制漿料PH的降低、提高漿料中和酸性的能力，還能提高氣液傳質(zhì)，進(jìn)一步加速SA的吸收；另一方面采用串級(jí)前饋-反饋控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)漿料閥門的開度控制流量，從而保證PH值在一定范圍內(nèi)。這兩種方法各有利弊，因此需要提出一種自動(dòng)調(diào)控噴霧漿料PH值技術(shù)，以達(dá)到持續(xù)、高效脫硫的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)鎂基-海水法脫硫技術(shù)應(yīng)用于船舶煙氣高效脫硫，保證脫硫裝置長(zhǎng)期可靠、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。本發(fā)明提供一種鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料PH值控制方法。本發(fā)明的原理是船舶煙氣在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下經(jīng)海水噴霧冷卻，煙氣溫度降至100°C 以下，通過多級(jí)Mg(OH)2漿料噴霧與煙氣中的SO2反應(yīng)，降低煙氣中SO2濃度至達(dá)標(biāo)排放。反應(yīng)產(chǎn)物MgSO3隨噴霧液降至漿料池，通過氧化形成MgSO4,隨排水排放。按照一定流量注入制備的Mg(OH)2漿料，調(diào)節(jié)漿料液pH值，保證高效脫硫。所述的調(diào)節(jié)漿料液pH值原理為 根據(jù)脫硫效率與噴霧液PH之間的關(guān)系，以達(dá)標(biāo)濃度值為閾值，確定6. 5-11之間的漿料 PH變化范圍。根據(jù)漿料池中漿料pH變化，控制漿料罐中漿料供應(yīng)量和給排水水量；根據(jù)排煙口濃度，控制噴淋流量、級(jí)數(shù)和漿料罐中漿料供應(yīng)量。鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)主要包括脫硫塔、海水冷卻噴霧單元、漿料罐、多級(jí)噴淋裝置、海水，在所述的脫硫塔下部設(shè)有漿料池，漿料池上部為多級(jí)噴淋裝置，通過氧化風(fēng)機(jī)向漿料池中通入氧氣，通過海水泵向漿料池中通入海水，漿料池底部設(shè)有排出泵；所述的漿料罐的上部設(shè)有蒸汽、氧化鎂粉、海水管道，其中蒸汽管道上設(shè)有電動(dòng)蒸汽閥，海水管道上設(shè)有海水流量計(jì)，漿料罐中設(shè)有攪拌器，漿料罐下端出料管道設(shè)有變頻管道泵，出料管道上還設(shè)有漿料流量計(jì)并連接到多級(jí)噴淋裝置；多級(jí)噴淋裝置還通過噴淋泵連接到漿料池； 鍋爐煙氣經(jīng)過依次設(shè)有電動(dòng)蝶閥、變頻風(fēng)機(jī)、煙氣流量計(jì)的排煙管道進(jìn)入海水冷卻噴霧單元，海水冷卻噴霧單元順鍋爐煙氣通風(fēng)方向噴霧，經(jīng)冷卻的鍋爐煙氣進(jìn)入脫硫塔；脫硫塔頂部設(shè)有除霧網(wǎng)和新水噴淋裝置，處理后煙氣從脫硫塔的排煙口進(jìn)入煙 并排出，排煙口側(cè)壁設(shè)有Sh分析儀探頭；漿料池中還設(shè)有PH計(jì)，浮子式液位計(jì)。本發(fā)明鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料pH值控制方法的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料pH值控制方法所涉及的系統(tǒng)設(shè)備包括變頻管道泵，流量計(jì)，電動(dòng)蝶閥，噴淋泵，海水泵，排出泵，噴淋管道，PH計(jì)等部分組成。通過調(diào)控漿料供給量、給排水量，保持噴霧液PH值在一定范圍內(nèi)。確定相關(guān)參數(shù)與噴霧液PH之間的關(guān)系，自動(dòng)調(diào)控噴霧液PH值。煙氣經(jīng)海水噴霧冷卻進(jìn)入脫硫塔，噴淋泵抽取漿料池中Mg(OH)2漿料向塔中多級(jí)噴淋裝置定量輸送。漿料罐中漿料在變頻管道泵作用下以稍大于3atm壓強(qiáng)分多路向多級(jí)噴淋裝置的各級(jí)噴淋管道輸送，各分路均裝有電動(dòng)蝶閥，與漿料變頻管道泵和流量計(jì)聯(lián)動(dòng)控制漿料供給量。氧化風(fēng)機(jī)向漿料池中提供氧氣，煙氣經(jīng)漿料循環(huán)冷卻噴淋、循環(huán)反應(yīng)噴淋，形成冷卻液和噴霧液在重力作用下降落至漿料池，反應(yīng)產(chǎn)物MgSO3被氧化成MgSO4沉積池底，氣流向上最終經(jīng)排煙口去霧網(wǎng)去霧排到大氣中。排煙口側(cè)壁設(shè)有SO2分析儀探頭，用于SO2濃度測(cè)定。隨反應(yīng)進(jìn)行，漿料池中漿料pH逐漸下降，為保證高效脫硫，確定6. 5-11之間的漿料PH變化范圍，配備pH計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。漿料池外壁連有排出泵和海水泵，根據(jù)漿料PH變化情況和應(yīng)用要求，控制進(jìn)出水流量和頻率，保持漿料池液位恒定在Im左右，兼具調(diào)節(jié)漿料PH的功能。漿料池pH值是決定脫硫裝置能否持續(xù)達(dá)標(biāo)運(yùn)行的關(guān)鍵，其調(diào)控可以通過2個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)1、漿料PH值恒定根據(jù)煙氣溫度和出煙濃度，根據(jù)處理煙氣風(fēng)量，通過漿料變頻管道泵流量調(diào)節(jié)和電動(dòng)蝶閥的開啟控制漿料罐中漿料供給量，通過噴淋泵調(diào)節(jié)控制噴霧流量和噴霧級(jí)數(shù)，尋求漿料控制與給排水之間的穩(wěn)態(tài)，實(shí)現(xiàn)供料、出水和進(jìn)水三者之間的動(dòng)態(tài)平衡，使?jié){料PH值穩(wěn)定，同時(shí)保持Sh濃度達(dá)標(biāo)排放和漿料池液位恒定。2、漿料pH在6. 5-11 之間動(dòng)態(tài)變化根據(jù)煙氣溫度和排放濃度及煙氣風(fēng)量，漿料變頻管道泵和噴淋泵按一定流量和噴淋級(jí)數(shù)提供漿料。當(dāng)漿料池中漿料PH值由11下降至6. 5左右時(shí)，排放反應(yīng)后噴霧液、定量補(bǔ)充新水，使其PH值回復(fù)至11，如此反復(fù)，保持SO2濃度達(dá)標(biāo)排放、漿料池液位恒定。可根據(jù)實(shí)際需要，選擇適合的漿料pH調(diào)控模式。本發(fā)明的有益效果是通過風(fēng)機(jī)與蝶閥聯(lián)動(dòng)、液位恒定、噴霧流量和噴霧級(jí)數(shù)控制、漿料供給和進(jìn)水及排水控制、風(fēng)量和Sh濃度及漿料PH值測(cè)試等等，自動(dòng)調(diào)控噴霧液PH 值，實(shí)現(xiàn)脫硫裝置長(zhǎng)期可靠、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。


下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。圖1為鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)原理圖。圖中，1、脫硫塔，2、漿料罐，3、煙囪，4、漿料池，5、海水，6、蒸汽，7、氧化鎂粉，8、海水泵，9、海水流量計(jì)，10、電動(dòng)閥，11、電動(dòng)蒸汽閥，12、變頻管道泵，13、漿料流量計(jì)，14、噴淋泵，15、排出泵，16、廢液，17、氧化風(fēng)機(jī)，18、鍋爐煙氣，19、電動(dòng)蝶閥，20、變頻風(fēng)機(jī)，21、煙氣
流量計(jì)，22、處理后氣體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例具體說明本發(fā)明。在某集裝箱船上實(shí)船進(jìn)行本噴淋漿料pH值調(diào)控系統(tǒng)對(duì)SO2去除效果測(cè)試。使用含硫0. 71 0. 93% m/m燃料油，正常海上航行，主機(jī)排放廢氣風(fēng)量約50000m7h。采用440V、 60Hz三相交流船電供電本裝置，引風(fēng)風(fēng)量小于10000m3/h，引風(fēng)風(fēng)機(jī)功率為10 30kW可調(diào)，漿料變頻管道泵功率小于3kW可調(diào)，壓強(qiáng)3. 5 4. Oatm，漿料供給流量為0. 1 1. Om3/ h可調(diào)(Mg(OH)2漿料濃度小于25% )。循環(huán)噴淋泵功率為10 30kW可調(diào)，漿料噴淋小于 IOOmVh可調(diào)。采用兩種不同模式分別持續(xù)運(yùn)行5小時(shí)，測(cè)試結(jié)果見下表。模式1:漿料pH值恒定
權(quán)利要求
1.一種鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料PH值控制方法，其特征在于鍋爐煙氣經(jīng)海水噴霧冷卻進(jìn)入脫硫塔，噴淋泵抽取漿料池中漿料向塔中多級(jí)噴淋裝置定量輸送；漿料罐中漿料在變頻管道泵作用下以稍大于3atm壓強(qiáng)分多路向多級(jí)噴淋裝置的各級(jí)噴淋管道輸送，各分路均裝有電動(dòng)蝶閥，與漿料變頻管道泵和流量計(jì)聯(lián)動(dòng)控制漿料供給量；氧化風(fēng)機(jī)向漿料池中提供氧氣，煙氣經(jīng)漿料循環(huán)冷卻噴淋、循環(huán)反應(yīng)噴淋，形成冷卻液和噴霧液在重力作用下降落至漿料池，反應(yīng)產(chǎn)物MgSO3被氧化成MgSO4沉積池底，氣流向上最終經(jīng)排煙口去霧網(wǎng)去霧排到大氣中；排煙口側(cè)壁設(shè)有SO2分析儀探頭，用于SO2濃度測(cè)定；隨反應(yīng)進(jìn)行，漿料池中漿料PH逐漸下降，為保證高效脫硫確定6. 5-11之間的漿料pH變化范圍，配備 PH計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；漿料池外壁連有排出泵和海水泵，根據(jù)漿料pH變化情況和應(yīng)用要求， 控制進(jìn)出水流量和頻率，保持漿料池液位恒定在Im左右，調(diào)節(jié)漿料pH。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料PH值控制方法， 其特征在于所述漿料池中漿料PH在6. 5-11之間動(dòng)態(tài)變化，即根據(jù)煙氣溫度和排放濃度及煙氣風(fēng)量，漿料變頻管道泵和噴淋泵按一定流量和噴淋級(jí)數(shù)提供漿料，當(dāng)漿料池中漿料PH值由11下降至6. 5左右時(shí)，排放反應(yīng)后噴霧液、定量補(bǔ)充新水，使其pH值回復(fù)至11， 如此反復(fù)，保持Sh濃度達(dá)標(biāo)排放、漿料池液位恒定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料PH值控制方法，其特征在于所述漿料池中漿料PH值恒定，即根據(jù)煙氣溫度和出煙濃度，根據(jù)處理煙氣風(fēng)量， 通過漿料變頻管道泵流量調(diào)節(jié)和電動(dòng)蝶閥的開啟控制漿料罐中漿料供給量，通過噴淋泵調(diào)節(jié)控制噴霧流量和噴霧級(jí)數(shù)，尋求漿料控制與給排水之間的穩(wěn)態(tài)，實(shí)現(xiàn)供料、出水和進(jìn)水三者之間的動(dòng)態(tài)平衡，使?jié){料PH值穩(wěn)定，同時(shí)保持SO2濃度達(dá)標(biāo)排放和漿料池液位恒定。
全文摘要
一種鎂基-海水法船用脫硫系統(tǒng)中噴霧漿料pH值控制方法，用于船用鎂基-海水法脫硫(簡(jiǎn)稱M&S脫硫法)中噴霧漿料pH值控制，包括變頻管道泵，流量計(jì)，電動(dòng)蝶閥，噴淋泵，海水泵，排出泵，噴淋管道，pH計(jì)等部分組成，本發(fā)明通過多路自動(dòng)反饋電器控制系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)與蝶閥聯(lián)動(dòng)、液位恒定、噴霧流量和噴霧級(jí)數(shù)控制、漿料供給和進(jìn)水及排水控制、風(fēng)量和SO2濃度及漿料pH值測(cè)試等等，自動(dòng)調(diào)控噴霧液pH值，實(shí)現(xiàn)脫硫裝置長(zhǎng)期可靠、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。
文檔編號(hào)B01D53/92GK102172474SQ20111003983
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者劉爽, 唐曉佳, 朱益民, 李鐵, 郝陽 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)