專利名稱：鎂基—海水法船用脫硫系統中給排水控制方法
技術領域：
本發明涉及煙氣脫硫技術領域，尤其涉及到鎂法和海水法脫硫系統的給排水控制方法。
背景技術：
船用燃料油已執行極為嚴格的硫含量標準，同時允許船只使用經批準的減排技術，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運成本，所以煙氣脫硫成為應對新標準最為切實可行的選擇。相對于干法和半干法，濕法脫硫以其成熟的技術得到廣泛應用。目前最為成功的達到工業應用的脫硫技術為化學法，包括鈣法、鎂法和海水法脫硫。由于海水法受到地理位置、脫硫副產品處理、脫硫劑來源及價格等因素的影響，常常應用在區域性較強、煙氣量相對較小或工藝要求較簡單的脫硫工程中；石灰(石)_石膏法技術成熟、價格便宜、脫硫效率高，故應用較多，但其運行費用高、二次污染嚴重、易造成管道結垢堵塞；鎂法脫硫具有系統簡單、運行安全、可靠性高、運行費用低、脫硫效率高、適用范圍廣、不易結垢、無二次污染、 副產品利用價值相對較高等優勢，近些年有逐步取代鈣法脫硫的趨勢。船舶脫硫指標嚴格于一般工業脫硫，又受到船上特定環境的限制，船用脫硫研發應用技術和工藝困難很大，至今在國內外尚屬空白。采取何種方法脫硫必須依據具體工況和要求達到的脫硫指標而定。對于特定的船上脫硫來說，如果使用現用的燃料油(含硫小于4. 5% m/m)，為達到含硫1. 00% m/m對應當量，要求脫硫效率至少達到70-80% ；為達到含硫0. 10% m/m對應當量，要求脫硫效率至少達到97%。因為鈣法脫硫效率在95%以下， 鎂法脫硫效率能達到99%，所以只有鎂法脫硫能達到新標準對應的Sh排放濃度值。同時考慮船上空間有限，不允許裝置占大量體積、耗材或副產物大量堆積，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。鎂基脫硫同時具有無二次污染、占用體積小、不結垢、運行成本低等優點，綜上，鎂基脫硫技術對船用脫硫來說是最為切實可行的。 再者，考慮船舶工況，船上海水獲取易淡水獲取難，提出鎂基-海水法脫硫技術用于船舶脫硫。海水法作為一種輔助方法，在船舶運行于淡水區時僅采用鎂基脫硫，結合海水法以避免處理裝置受海水腐蝕。鎂基-海水法脫硫技術是適用于船舶特定工況的一種有效脫硫技術，然而國內外這種船舶脫硫技術屬于空白。
發明內容
為實現鎂基-海水法脫硫技術應用于船舶煙氣高效脫硫，保證整套脫硫裝置給排水系統長期穩定、可靠、自動運行，進而保證脫硫裝置長期可靠、達標運行，本發明提供一種鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法。鎂基-海水法船用脫硫系統主要包括脫硫塔、海水冷卻噴霧單元、漿料罐、多級噴淋裝置、海水，在所述的脫硫塔下部設有漿料池，漿料池上部為多級噴淋裝置，通過氧化風機向漿料池中通入氧氣，通過海水泵向漿料池中通入海水，漿料池底部設有排出泵；所述的漿料罐的上部設有蒸汽、氧化鎂粉、海水管道，其中蒸汽管道上設有電動蒸汽閥，海水管道上設有海水流量計，漿料罐中設有攪拌器，漿料罐下端出料管道設有變頻管道泵，出料管道上還設有漿料流量計并連接到多級噴淋裝置；多級噴淋裝置還通過噴淋泵連接到漿料池； 鍋爐煙氣經過依次設有電動蝶閥、變頻風機、煙氣流量計的排煙管道進入海水冷卻噴霧單元，海水冷卻噴霧單元順鍋爐煙氣通風方向噴霧，經冷卻的鍋爐煙氣進入脫硫塔；脫硫塔頂部設有除霧網和新水噴淋裝置，處理后煙氣從脫硫塔的排煙口進入煙 并排出，排煙口側壁設有SA分析儀探頭；漿料池中還設有pH計，浮子式液位計。鎂基-海水法船用脫硫系統中采用多級漿料循環冷卻噴淋、循環反應噴淋的方式，冷卻液和反應后的噴霧液重新降落至漿料池，造成漿料PH的改變，從而影響脫硫效果。 為了維持脫硫裝置漿液循環系統物質的平衡，防止煙氣中S02超過規定值和保證脫硫效率，必須從循環系統中排放一定量的噴霧液。同時脫硫過程的給排水控制裝置還要實現工藝優化、控制自動化，達到運行故障低頻化，以滿足船舶遠航、低硫排放的要求。本發明的原理是保持漿料池液位恒定在Im左右，根據漿料池液位變化，確定冷卻過程中的蒸發水量；根據漿料池中漿料PH變化，控制排水水量和頻率；根據蒸發水量和排水水量，控制新水補充量。本發明鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法的技術解決方案是這樣實現的本方法所涉及的主要裝置包括浮子式液位計，PH計，煙溫測控，煙氣流量計，排出泵，海水泵等部分。通過浮子式液位計定位、漿料PH調控、進出水流量調節，并依靠可靠的自動控制系統，實現船用脫硫給排水裝置穩定、自動運行。鍋爐煙氣由海水冷卻進入脫硫塔，經漿料池中漿料循環冷卻噴淋、循環反應噴淋， 形成冷卻液和噴霧液在重力作用下降落至漿料池。漿料池側壁裝有浮子式液位計，受漿料液位變化帶動，可反映出煙氣冷卻過程中的蒸發水量。隨反應進行，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計進行實時監控。漿料池外壁連有排出泵和海水泵，根據漿料PH設定要求，控制排出泵流量和頻率排出反應后噴霧液，并進一步調控海水泵按一定流量和頻率補充新水，保持漿料池液位恒定在Im左右，同時起到調節漿料PH的作用。給排水控制可以通過2個途徑實現1、持續性給排水以漿料pH保持在恒定偏堿性值為前提，根據煙氣溫度和出煙濃度，控制漿料供應量和噴淋量，參照冷卻過程中的蒸發水量，尋求給排水與漿料控制之間的穩態，實現出水、進水和供料三者之間的動態平衡，保持漿料池液位恒定；2、間斷性給排水以漿料pH從11降至6. 5的動態變化為前提，根據煙氣溫度和出煙濃度，按照一定流量和噴淋級數提供漿料，當PH降至設定下限時，排放反應后噴霧液、定量補充新水，控制漿料池液位在設定水位即Im左右，還能使漿料pH有所升高， 如此反復。可根據實際需要，選擇適合的給排水控制模式。脫硫塔頂部設有除霧網和新水噴淋裝置，通過煙氣流量測定控制新水噴淋的開啟以及時清洗除霧網，同時輔助起到補充新水的作用。本發明的有益效果是利用船舶自身具有的條件海水資源豐富，直接利用海水作為其中的耗材。采用浮子式液位計定位液位，通過多路自動反饋電器控制系統調控漿料PH， 輔以煙溫測控，綜合控制給排水量，實現鎂基-海水法船用脫硫系統長期穩定、可靠、自動運行。
下面結合附圖和具體的實施方式對本發明做進一步的描述。圖1為鎂基-海水法船用脫硫系統原理圖。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，10、電動閥，11、電動蒸汽閥，12、變頻管道泵，13、漿料流量計，14、噴淋泵，15、排出泵，16、廢液，17、氧化風機，18、鍋爐煙氣，19、電動蝶閥，20、變頻風機，21、煙氣
流量計，22、處理后氣體。
具體實施例方式下面結合實施例具體說明本發明。在某集裝箱船上實船進行本噴淋漿料pH值調控系統對SO2去除效果測試。使用含硫0. 71 0. 93% m/m燃料油，正常海上航行，主機排放廢氣風量約50000m7h。采用440V、 60Hz三相交流船電供電本裝置，引風風量小于10000m3/h，引風風機功率為10 30kW可調，漿料管道變頻泵功率小于3kW可調，壓強3. 5 4. Oatm，漿料供給流量為0. 1 1. Om3/ h可調(Mg(OH)2漿料濃度小于25% )。循環噴淋泵功率為10 30kW可調，漿料噴淋小于 IOOmVh可調。在10小時內，持續運行測試結果見下表。
序號名稱單位數據來源使用前數據使用后數據1引風風量Nm3/h測試6000-70002運行時間h測試2103排液量m3/h測試0.64蒸發量m3/h測試0.45新水量m3/h測試0.86漿料供給量m3/h測試0.27漿料液位m測試0.85-1.08SO2濃度ΙΟ-6測試300-34316-33 (pH=6.5~11.0、噴淋流量30mVh)9SO2濃度IO-6測試280-34010-21 (pH=6.5~11.0、噴淋流量50m3/h)注漿料管道變頻泵流量值為估算所得。在當時條件下采用間斷性給排水模式，以漿料pH從11.0降至6. 5的動態變化
5為前提，根據煙氣溫度和出煙濃度，分別按照噴淋流量30m3/h和50m3/h進行脫硫效果測試。當PH降至設定下限時，排放反應后噴霧液、定量補充新水，控制漿料池液位在設定水位 0. 85 1. Om左右，如此反復。測試結果顯示兩種噴淋流量下均達標排放，且噴淋流量 50m3/h的處理效果優于噴淋流量30m3/h。整個測試過程中給排水裝置運行穩定，對pH調節也有一定作用，保證整個脫硫系統高效穩定運行。 本發明不局限于上述實施例，任何在本發明披露的技術范圍內的等同構思或者改變，均列為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法，其特征在于鍋爐煙氣由海水冷卻進入脫硫塔，經漿料池中漿料循環冷卻噴淋、循環反應噴淋，形成冷卻液和噴霧液在重力作用下降落至漿料池；漿料池側壁裝有浮子式液位計，受漿料液位變化帶動，可反映出煙氣冷卻過程中的蒸發水量；隨反應進行，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計進行實時監控；漿料池外壁連有排出泵和海水泵，根據漿料PH設定要求，控制排出泵流量和頻率排出反應后噴霧液，并進一步調控海水泵按一定流量和頻率補充新水，保持漿料池液位恒定在Im左右，同時起到調節漿料pH的作用。
2.一種如權利要求1所述的鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法，其特征在于以漿料PH從11降至6. 5的動態變化為前提，根據煙氣溫度和出煙濃度，按照一定流量和噴淋級數提供漿料，當PH降至設定下限時，排放反應后噴霧液、定量補充新水，控制漿料池液位在設定水位即Im左右，還能使漿料pH有所升高，如此反復；脫硫塔頂部設有除霧網和新水噴淋裝置，通過煙氣流量測定控制新水噴淋的開啟以及時清洗除霧網，同時輔助起到補充新水的作用。
3 —種如權利要求1所述的鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法，其特征在于以漿料PH保持在恒定偏堿性值為前提，根據煙氣溫度和出煙濃度，控制漿料供應量和噴淋量，參照冷卻過程中的蒸發水量，尋求給排水與漿料控制之間的穩態，實現出水、進水和供料三者之間的動態平衡，保持漿料池液位恒定。
全文摘要
一種鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水控制方法，該方法中主要給排水控制的裝置包括浮子式液位計，pH計，煙溫測控，煙氣流量計，排出泵，海水泵等部分，根據船舶自身特點，利用海水作為其中耗材，采用浮子式液位計定位液位，通過調控漿料pH、輔以煙溫測控，綜合控制給排水量，實現鎂基-海水法船用脫硫系統中給排水系統長期穩定、可靠、自動運行。
文檔編號B01D53/80GK102151482SQ20111003959
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月17日 優先權日2011年2月17日
發明者劉爽, 張路, 朱益民, 李鐵 申請人:大連海事大學