船舶尾气脱硫装置实船验证技术分析

李长杰 刘真斌 刘若倩

摘  要：随着海上交通的快速发展，在货运和客运上已经广泛采用船舶运输方式。目前我国船舶业朝着节能化和多功能化的方向发展，因此对于船舶脱硫净化的要求也不断提升。在船舶上应用脱硫装置属于新型技术工艺，我国对于该项技术的应用还缺乏经验。该次研究主要探讨分析了船舶尾气脱硫装置实船验证技术，重点介绍了船舶脱硫装置的应用。由于当前我国在技术应用和实验方面缺乏成熟技术，通过该次对船舶尾气脱硫装置的研究分析，希望能够促进我国船舶尾气治理技术的发展。

关键词：船舶;尾气脱硫装置;实船验证

中图分类号：X511              文献标志码：A

发动力是船舶的主要动力来源，发动机在运行期间常常会产生较多废气，废气中包括较多颗粒物，氮氧化物以及硫氧化物。按照我国相关数据报告显示，船舶尾气年排放量中氮氧化物占据全球总排放量的15%，二氧化硫占据13%。基于以上方面，必须深入研究分析船舶尾气脱硫装置，全面降低污染物排放量。

1 船舶脱硫装置工艺

船舶尾气脱硫技术源于工业行业尾气脱硫技术，按照相关统计报告显示，目前世界范围内尾气脱硫技术已经超过200种。根据不同脱硫剂种类划分为碱液法和海水法。由于船舶属于移动物体，会受到电功率和安装空间影响，此时可以应用的脱硫技术主要为碱液法和海水法洗涤脱硫。

1.1 海水法烟气脱硫技术

由于海水的酸碱度通常在7.8～8.5，碱度大约在2.5 mmol/L左右。海水中含有一定含量的可溶性碳酸盐，这样就会导致海水具备酸碱缓冲能力和碱度缓冲能力。船舶在大海中航行时可以借助海水碱度洗涤烟气，达到脱硫效果。因此海水脱硫技术的反应原理如下。

对于含有硫氧化物的烟气来说，其主要是从脱硫塔底部逐渐向上运行，在经过多层喷淋海水逆流之后能够全面接触混合，喷淋的海水能够吸除烟气当中的硫氧化物，烟气在向上运行时主要是利用除雾器脱硫排放。将除雾器加设在脱硫塔顶部的作用在于将烟气中所包括的白色水雾残留硫氧化物去除掉，在经过洗涤处理之后，喷淋海水可以通过水处理模块对烟气残留污染物进行净化，之后排入大海中。

1.2 碱液法脱硫技术

船舶在航行至淡水区域或者低碱度海水区域时，如果只是应用海水洗涤脱硫处理技术将无法实现预期效果。所以在设计系统期间需要加设碱液供给装置，提升脱硫处理效果。可以应用到船舶中的碱液主要包括碳酸钠和氢氧化钠溶液。也有部分企业选择氢氧化镁溶液，脱硫处理技术的反应原理如下。

该文所介绍的脱硫技术与海水脱硫技术比较相似。从脱硫塔底部使硫化物烟气向上运行，并且与喷淋海水逆流结合，此时喷淋海水就会吸除烟气中的硫氧化物。烟气持续向上运行，在经过除雾器之后可以达到脱硫排放效果。在喷淋之后，海水中的一部分会被运送到处理单元进行处理，剩余部分会经过循环泵进入脱硫塔顶部，这样可以实现反复多次喷淋。由于循环液在循环时会将烟气中的硫氧化物进行吸收、溶解，此时就会产生物化反应，生成硫化物和亚硫酸氢化合物，且pH值降低值3.0。此时为了提升系统脱硫效率，就需要将循环箱配置在处理工艺流程中，并且使用海水补充碱液方法提升塔顶部循环液的pH值。在经过水处理单元净化处理之后可以直接排放到海水中。

2 船舶脱硫装置系统分析

对于原理相同的船舶脱硫装置来说，虽然主体配置差不多。然而对于不同船型，载货量船舶来说，其配置存在较大差异性。该次所进行的实船验证试验主要是将脱硫装置加设在船舶主机上，其处理能力为每小时6×104 Nm?。脱硫装置组成包括循环泵组、脱硫塔、碱液存储箱、热交换器、海水泵、水处理单元以及控制系统，测量单元。

对于脱硫塔来说，其属于脱硫装置的核心组成，能够为循环液与烟气反应提供重要场所，结构内部包括除雾器层，填料层以及喷淋层等，因此结构设计合理性会直接对脱硫效率产生影响。

对于碱液存储箱来说，其主要是为船舶航行期间所需碱液提供存储空间，可以避免低温条件下碱液结晶。由于该存储箱具备保温加热功能，其加热方法主要包括电加热、水加热和蒸汽加热。该次试验采用水加热方法，在设计碱液箱容积时需要充分考虑船舶航行线以及加碱便利性。在确保正常运行情况下尽量缩小碱箱容积。

对于碱液供给泵来说，其主要是将碱液输送到加碱点，并且按照不同工况对加碱量进行调节。在配置供碱泵时需要优先选择靠近碱箱位置，避免系统停运时管道内残留较多碱液。

3 脱硫装置实船安装技术分析

在船舶上安装脱硫装置属于系统性工程，特别是将尾气脱硫装置安装在船舶中，常常会受到时间和空间影响，增加施工难度。对于新造船舶来说，脱硫装置安装难度相对较小。在船舶上安裝脱硫装置的施工工艺如下：就位和固定脱硫塔、箱柜、泵阀和控制柜等，并且进行管道和船舱件放样和制造，铺设电缆、接入电系统、水系统和压缩空气系统。从上述工艺技术能够看出，安装脱硫装置的难度比较大，并且对技术要求比较高。因此需要组建专门的安装团队，并且细化安装工艺流程，注重管理安装过程，全面提升安装质量。

4 脱硫装置实船试验技术

在进行船舶脱硫装置实船试验时主要包括以下环节：检查部件电气连接→部件电试运转→功能、性能试验→船级现场检验。在实船试验中最重要的就是性能试验，该项试验内容的目的在于测试燃烧装置工况下脱硫装置是否满足烟气排放要求。在试验期间需要按照船舶特性优化调整系统控制逻辑，此项试验过程会极大地影响试验成功性。对于脱硫装置来说，应当确保其各项燃烧设备满足标准限制要求。

为了对脱硫装置性能进行验证，在实船试验期间时，应当选择4个负荷点实行排放测量，，在确保所有负荷点满足标准之后，才能够获取排放符合性证明文件。在4个负荷点中，一个负荷点选取为脱硫装置最小废气量的98%，并且一个负荷点在最小和最大废气量质量流量中呈现等间距分布。在试验期间，若系统运行稳定性较差，则需要增加试验负荷点，这样能够验证废气质量在流量范围内满足标准。

5 结语

该次研究主要围绕船舶尾气脱硫装置展开讨论，简要介绍了船舶脱硫装置的基本组成和技术原理，希望能够普及船舶脱硫知识和技术，全面提升我国船舶脱硫装置的技术水平，并以此研究希望能够对相关人员起到参考性价值。

参考文献

[1]龚鹏，张光旭，杨超，等. pH对Q235B钢在船舶尾气脱硫液中电化学腐蚀行为的影响[J].表面技术，2018，47（12）：181-186.

[2]石瑞.船舶发动机尾气脱硫技术研究进展[J].广州化工，2018，46（21）：21-24.

[3]陈雄波，唐子君，黄建航，等.船舶柴油机大气污染物排放特性及控制技术研究现状[J].化工进展，2017，36（3）：1067-1076.

[4]常敬州，朱国金.船舶尾气脱硫脱硝应用技术研究与发展趋势[J].航海，2016，23（5）：38-41.