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CN105536486B - 船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统 - Google Patents

船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于船舶尾气处理与节能环保领域，具体为一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统，当船舶使用低硫油时，船舶尾气脱硝工艺及系统能够实现较高的脱硝效率，节省能耗，而当船舶使用硫含量较高时，将脱硫和脱硝结合在一起，达到较高的脱硫脱硝效率的同时大大节省了成本，满足尾气排放标准，船舶尾气脱硝工艺，包括：（1）尾气降温（2）NOX吸附（3）脱附吸附在吸附剂上的NOX（4）低温等离子体分解（5）吸收还原，船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，包括：（1）尾气降温（2）洗涤水洗涤（3）钠碱吸收（4）NOX吸附（5）脱附吸附在吸附剂上的吸附水（6）脱附吸附在吸附剂上的NOX（7）低温等离子体分解（8）吸收还原。

Description

船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统
技术领域
本发明属于船舶尾气处理与节能环保领域，具体为一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统。
背景技术
21世纪我国面临的最严峻挑战之一就是环境问题，其中大气污染因严重破坏地球生态系统健康以及威胁人体健康安全而越来越受到人们的高度关注。随着全球船舶航运业的快速发展，船舶排放的尾气对大气造成的污染也日趋严重。船舶排放的尾气主要以硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）为主，它们能够引起环境酸化，破坏对流层臭氧，营养富集等不良影响，对全球人类健康造成危害。为了防止船舶造成的空气污染以及加强对海洋生态环境的保护，国际海事组织（IMO）制定了一系列船舶防污染公约以限制船舶尾气的排放。为了满足IMO的排放限值，必须对船舶排放的尾气进行净化处理。因此，船舶尾气处理已迫在眉睫，研发高效、节能、环保的脱硫脱硝处理系统具有重大的现实意义。
目前，船舶尾气处理技术大致可以分为三大类：单独脱硫、单独脱硝和脱硫脱硝一体化。
脱硫技术主要有石膏法、旋转喷雾干燥法、海水法、钠碱法等。石膏法是利用石灰石浆液吸收SO2生成CaSO3，经氧化转变为CaSO4排出收回，但存在初期投资大、设备占地面积大、系统复杂、需要在船上储备石灰石等问题。旋转喷雾干燥法是利用旋转喷雾吸收塔将雾化的尾气与熟石灰浆液接触进行脱硫，但存在脱硫效率不高，脱硫后产物容易腐蚀、堵塞设备等问题。海水法是利用海水自身的碱度来吸收SO2，该方法高效环保、经济性和可靠性高，但存在设备占地大、脱硫效果受海水盐度影响大、腐蚀设备等问题。钠碱法是利用NaOH和SO2生成Na2SO3，经氧化转变为Na2SO4排出收回，该法是目前脱硫的主流的方法，已经成功应用到船舶尾气脱硫处理中。
脱硝技术主要有液体吸收法、固体吸附法和催化法等。液体吸收法主要是利用酸、碱和络合物吸收NOx，该方法具有工艺设备简单、能耗低、一次性投资成本低等特点，但存在脱硝效率不高、需要投加额外氧化剂、吸收剂循环再生困难等问题。固体吸附法是通过物理吸附的方式来脱除NOx，吸附剂的性能是影响NOx脱除的关键。随着新型吸附剂不断的被研发出来，使得该方法具有一定的应用前景。催化法是目前较为成熟的脱硝技术，又可分为选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。SCR法是利用还原剂氨类物质在催化剂作用下，将NOx还原为无毒污染的N2和H2O，该法脱硝效率能够达到90%以上，但存在设备庞大、初期投资巨大和运行费用高等问题，且氨在船上储运会给船舶安全带来隐患，特别是当尾气中有SO2存在时，会和氨反应生成硫酸氨，污染催化剂和堵塞催化反应器的通道。SNCR法是在高温（通常在900~1200oC）、无催化剂的条件下向尾气中喷射还原剂将NOx还原为N2和H2O，该方法最主要的特点是不需要使用催化剂，但存在脱硝效率不高（一般只能达到50%）、能耗高、过量的还原剂造成二次污染等问题。
针对船舶尾气处理，若采用单项脱除，不但占地面积大、能耗高，且投资、操作和运行费用高。因此，脱硫脱硝一体化处理系统势必是船舶尾气综合治理的发展方向，具有广阔的实际应用前景。现有脱硫脱硝一体化技术主体思路是将上述单独脱硫或单独脱硝技术有机结合使用，但无论是先脱硫还是先脱硝普遍存在脱硫、脱硝效率不高、投资与运行费用较高、固体物质在船上储存困难、能耗高、脱硫脱硝技术难以有效衔接等问题。由于船舶尾气处理技术受船舶类型、船舶空间、能耗等因素的限制，陆地上使用的脱硫脱硝技术无法在船舶上应用。因此，通过技术革新、改进或优化，研发出高效、经济的船舶尾气处理系统具有现实和重大的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统，当船舶使用低硫油时，可采用本发明的船舶尾气脱硝工艺，船舶尾气脱硝工艺及系统能够实现较高的脱硝效率，节省能耗，而当船舶使用硫含量较高时，本发明的脱硫脱硝一体化工艺及系统将脱硫和脱硝结合在一起，达到较高的脱硫脱硝效率的同时大大节省了成本，满足尾气排放标准。
一种船舶尾气脱硝工艺，其包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
（2）NOX吸附
降温后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
（3）脱附吸附在吸附剂上的NOX
吸附剂升温，脱附NOX时，开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（4）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（5）吸收还原
步骤（4）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时Na2SO3溶液被氧化成Na2SO4溶液；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至吸附塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（5）。
其进一步特征在于，步骤（1）中降温包括油气换热器换热降温和海水冷却两个步骤，海水冷却步骤具体为：经油气换热器换热后的船舶尾气进入。海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却。
吸附塔包括两个或两个以上，当进行吸附工作的吸附塔排出的尾气经排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时关闭该吸附塔的尾气进口和出口，进行步骤（4）的脱附工作，脱附工作完成的吸附塔重新打开尾气进口和出口进行吸附工作；两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续吸附；
吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤（4）中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附剂上的NOX脱附；步骤（4）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（5）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一个电极布置于吸附塔内，另一个布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器。
一种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
（2）洗涤水洗涤
降温后的船舶尾气进入洗涤塔，向洗涤塔内喷淋洗涤水洗涤船舶尾气中的PM；
（3）钠碱吸收
经淡水洗涤后的船舶尾气进入钠碱吸收塔，向钠碱吸收塔喷淋NaOH溶液吸收船舶尾气的SOX，NaOH溶液吸收SOX后生成Na2SO3溶液并收集；
（4）NOX吸附
去除PM和SOX后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
（5）脱附吸附在吸附剂上的吸附水
当吸附塔内不再通入船舶尾气时，对吸附塔内吸附剂加热至100度，吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气通过负压风机抽走；
（6）脱附吸附在吸附剂上的NOX
吸附剂继续升温，同时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（7）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（8）吸收还原
步骤（7）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过步骤（3）中产生的Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时溶液中的Na2SO3被氧化成Na2SO4；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至淡水洗涤塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（8）。
其进一步特征在于，步骤（2）中洗涤塔喷淋的洗涤水为淡水，步骤（3）钠碱吸收与步骤（4）NOX吸附之间还包括海水冷却步骤：
步骤（3）中去除SOX后的船舶尾气进入海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却；
吸附塔包括两个或两个以上，当进行吸附工作的吸附塔排出的尾气经排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时关闭该吸附塔的尾气进口和出口，进行步骤（5）、（6）的脱附工作，脱附工作完成的吸附塔重新打开尾气进口和出口进行吸附工作；两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续处理；
吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤（5）中吸附塔内吸附剂加热至100度时，吸附水受热脱附形成水蒸气，步骤（6）中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附剂上的NOX脱附；步骤（6）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（7）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一个电极布置于吸附塔内，另一个布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器；
步骤（2）中洗涤水经净化再生后循环使用，洗涤水中截留的PM污染物经分离处理后收集并转岸处理，步骤（1）中降温通过换热器换热实现，该换热器为油气换热器，船舶尾气经过油气换热器换热使尾气降温，同时使导热油吸收热量升温，升温后的导热油对步骤（5）、（6）中吸附剂加热，步骤（5）中吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气被负压风机抽走送至洗涤塔作为补充洗涤水。
一种船舶尾气脱硝系统，其包括吸附塔，所述吸附塔内设置有加热装置和脉冲等离子体放电电极，所述吸附塔的气体出口通过第一出口阀连通排气管、第二出口阀和负压风机连通脉冲等离子体反应器的入口，所述脉冲等离子体反应器的出口连通还原塔的气体入口，所述还原塔内安装有亚硫酸钠溶液喷淋装置，所述亚硫酸钠溶液喷淋装置通过所述还原塔的液体入口连通所述亚硫酸钠储存柜，所述还原塔的气体出口连通所述吸附塔的尾气入口，所述排气管末端安装有烟气监测仪。
其进一步特征在于，所述吸附塔包括两个或两个以上，所述换热器为油气换热器，所述吸附塔内加热装置为所述油气换热器的导热油管，所述吸附塔内安装有温度传感器，所述吸附塔出口阀与所述排气管之间设置有增压风机和第一气体切换阀。
一种船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其包括顺次布置的洗涤塔、钠碱吸收塔和吸附塔，所述洗涤塔内安装有洗涤水喷淋装置，所述钠碱吸收塔内安装有钠碱溶液喷淋装置，所述吸附塔内设置有加热装置和脉冲等离子体放电电极，所述洗涤塔的气体入口连通换热器的气体出口，所述换热器的气体入口通入船舶尾气，所述洗涤塔的气体出口连通所述钠碱吸收塔的气体入口，所述钠碱吸收塔的气体出口连通海水冷却塔的气体入口，所述海水冷却塔的气体出口通过吸附塔入口阀连通所述吸附塔的气体入口，所述钠碱吸收塔的液体出口连通钠碱循环柜，所述钠碱循环柜有与亚硫酸钠储存柜连通管路，所述吸附塔的气体出口通过第一出口阀连通排气管、第二出口阀和负压风机连通脉冲等离子体反应器的入口，所述脉冲等离子体反应器的出口连通还原塔的气体入口，所述还原塔内安装有亚硫酸钠溶液喷淋装置，所述亚硫酸钠溶液喷淋装置通过所述还原塔的液体入口连通所述亚硫酸钠储存柜，所述还原塔的气体出口连通所述洗涤塔的气体入口，所述排气管末端安装有烟气NOX监测仪。
其进一步特征在于，所述洗涤水喷淋装置为淡水喷淋装置，所述钠碱吸收塔和所述吸附塔之间还设置有海水喷淋塔，所述海水喷淋塔内安装有海水喷淋装置，所述海水喷淋装置通过海水喷淋泵通入海水，所述洗涤塔、钠碱吸收塔和海水喷淋塔为单塔三回路结构或单塔串联组合结构，所述淡水喷淋装置通过淡水喷淋泵连通淡水循环柜，所述淡水循环柜还连通所述洗涤塔的液体出口、PM分离装置，所述钠碱喷淋装置通过钠碱供液泵连接碱液循环柜、通过钠碱循环泵连接钠碱循环柜，所述钠碱循环柜还连通所述钠碱吸收塔的液体出口、所述亚硫酸钠储存柜；
所述吸附塔包括两个或两个以上，所述换热器为油气换热器，所述吸附塔内加热装置为所述油气换热器的导热油管，所述吸附塔内安装有温度传感器，所述吸附塔出口阀与所述排气管之间设置有增压风机和第一气体切换阀；
所述海水喷淋塔的气体出口还通过第二气体切换阀连通所述排气管。
采用本发明的工艺和系统后，通过洗涤净化、钠碱吸收、吸附净化、脱附、脉冲等离子体分解和亚硫酸钠吸收还原的进行尾气净化处理，实现了船舶排放尾气SOX和NOX满足IMO的排放标准，相比于现有技术，本发明的益处在于利用尾气废热资源，结合钠碱吸收、吸附、脉冲等离子体技术，是船舶尾气同时脱硫脱硝技术领域的一种全新理念。本发明的工艺和系统可以单独脱硝，也可以同时脱硫脱硝。同时脱硫脱硝时，排放尾气中的SOX经钠碱吸收塔被脱除，后经吸附法吸附脱硝，达到了船舶尾气同时脱硫脱硝的目的。该系统利用固定床吸附装置实现了脱硝的高效性；利用船舶尾气热量实现了吸附剂的高效再生；利用低温等离子技术实现了脱附NOX的分解（N2和O2）或氧化（NO2）；利用钠碱吸收脱硫产生的副产品Na2SO3溶液实现了NO2的高效还原（N2），具有有效利用尾气废热资源、钠碱法废液、低温等离子体快速分解NOX为N2或氧化为NO2、低能耗、高效率、安全可靠运行、占地面积小、绿色环保的特点，是具有良好应用前景的船舶尾气脱硫脱硝的新工艺和新系统。
进一步地还具有以下优点和特点：
1、本发明的船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺路线包括单独脱硫和一体化脱硫脱硝两种工作模式；
2、本发明的油气换热器是利用船舶排放尾气的热量加热导热油，一方面，利用导热油提供的热量实现吸附剂的脱附；另一方面，船舶尾气温度的降低可以减少淡水洗涤和海水冷却工段的液体喷淋量，充分利用废热资源，降低了能耗；
3、本发明采用物理吸附方式，废气中的NOX被所述的吸附剂长时间吸附，吸附NOX后的达标净化废气通过装置的排气管排放。由于吸附过程是一个以物理吸附为主的过程，该过程在不耗能的情况下完成了将NOX从尾气中分离富集，节省了能耗；
4、本发明在120度下，通过脉冲等离子体装置布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附材料上的NOX脱附，并被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附方式，用较小的能耗完成吸附塔再生；
5、本发明可通过监测NOX穿透浓度决定吸附塔的关闭再生时间，可随时满足未来更严厉的排放标准；
6、本发明所述淡水洗涤塔、钠碱吸收塔和海水冷却塔采用单塔三回路结构，较分别采用单个洗涤塔、吸收塔和冷却塔节省了空间，同时节省了船上操作维修的空间，解决了整体设备占地面积大的问题。
7、本发明所述淡水洗涤工艺采用闭式循环，采用旁路净化方式处理淡水洗涤水中所含的PM等有害物质，实现了不向海洋中排放有害物质。
8、本发明所述吸附/脱附单元包括两个吸附塔或者更多，交替工作，实现了不间断处理船舶尾气；同时利用吸附剂实现了NOX从尾气中的分离富集，提升了等离子体的能量密度，降低了后续低温等离子反应器的功耗，确保NOX的分解及氧化效率。
9、本发明所述系统在尾气进口、出口管路以及脱附气出口管路上设有烟气监测仪探头，可以实时监测排出气体中SOX和NOX的浓度。
附图说明
图1为本发明脱硝工艺流程示意图；
图2为本发明脱硫脱硝一体化工艺流程示意图；
图3为本发明脱硫脱硝一体化系统示意图。
图3中：
1排气管；2/27/40第三、第一、第二气路切换阀；3油气换热器；4淡水洗涤塔；5淡水喷淋装置；6 淡水喷淋泵；7 淡水循环柜；8 PM分离装置；9钠碱吸收塔；10 钠碱喷淋装置；11 钠碱喷淋泵；12钠碱补给泵；13 钠碱储存柜；14钠碱循环柜；15海水冷却塔；16 海水喷淋装置；17 海水喷淋泵；18/19 吸附塔入口阀；20/21 吸附塔；22 加热装置；23 吸附剂；24/25第一出口阀；26增压风机；28/29 温度传感器；30/31、第二出口阀；32 负压风机；33脉冲等离子体反应器；34还原塔；35 Na2SO3喷淋装置；36 Na2SO3喷淋泵；37硫酸钠排放管路；38烟气监测仪；39 亚硫酸钠储存柜；40 脉冲等离子体放电电极。
具体实施方式
见图1所示，船舶尾气脱硝工艺包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气通过油气换热器降温；
（2）海水冷却
油气换热后的船舶尾气进入海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却；
（3）NOX吸附
这边以两个吸附塔为例，当有三个或者更多个时与两个类似，船舶尾气进入一个吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂长时间吸附，废气中的NOX被塔中吸附剂长时间吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口，该吸附塔进入脱附步骤；同时切换气路使船舶尾气进入另一吸附塔进行NOX吸附，步骤同上；两个吸附塔交替进行；
（4）脱附吸附在吸附材料上的NOX
吸附剂升温至120度，同时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（5）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（6）吸收还原
步骤（5）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时溶液中的Na2SO3被氧化成Na2SO4；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至淡水洗涤塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（6）。
上述的吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤（4）中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附剂上的NOX脱附；步骤（4）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（5）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一个电极布置于吸附塔内，另一个布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器。
见图2所示，船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气通过油气换热器降温；
（2）淡水洗涤
降温后的船舶尾气进入洗涤塔，向洗涤塔内喷淋淡水洗涤船舶尾气中的PM，洗涤水经净化再生后循环使用，洗涤水中截留的PM、重金属、多环芳烃等污染物经分离处理后收集并转岸处理；
（3）钠碱吸收
经淡水洗涤后的船舶尾气进入钠碱吸收塔，向钠碱吸收塔喷淋NaOH溶液吸收船舶尾气的SOX，NaOH溶液吸收SOX后生成Na2SO3溶液并收集；
（4）海水冷却
步骤（3）中去除SOX后的船舶尾气进入海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却；
（5）NOX吸附
步骤（5）中进一步冷却船舶尾气进入吸附塔，这边以两个吸附塔为例，当有三个或者更多个时与两个类似，船舶尾气进入一个吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂长时间吸附，废气中的NOX被塔中吸附剂长时间吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口，该吸附塔进入脱附步骤；同时切换气路使船舶尾气进入另一吸附塔进行NOX吸附，步骤同上；两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续吸附；
（6）脱附吸附在吸附剂上的吸附水
当吸附塔内不再通入船舶尾气时，对吸附塔内吸附剂加热至100度，吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气通过负压风机抽走送至洗涤塔作为补充洗涤水；
（7）脱附吸附在吸附剂上的NOX
吸附剂继续升温至120度，同时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（8）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（9）吸收还原
步骤（8）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过步骤（3）中产生的Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时溶液中的Na2SO3被氧化成Na2SO4；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至洗涤塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（9）。
吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用；步骤（7）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（8）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一套电极布置于吸附塔内，另一套布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器；
步骤（1）中降温通过换热器换热实现，该换热器为油气换热器，船舶尾气经过油气换热器换热使尾气降温，同时使导热油吸收热量升温，升温后的导热油对步骤（5）、（6）中吸附剂加热。
该脱硫脱硝一体化也可以实现单独脱硫，即只进行步骤（1）-（3）就直接排放。
见图3所示，船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其包括顺次布置的淡水洗涤塔4、钠碱吸收塔9和海水冷却塔15，淡水冷却塔4的气体入口连通油气换热器3的出口、淡水冷却塔4的气体出口连通钠碱吸收塔9的气体入口，油气换热器3的进口通过第三气体切换阀通入船舶尾气，钠碱吸收塔9的气体出口连通海水冷却塔15的气体入口，钠碱吸收塔9的液体出口连通亚硫酸钠储存柜39，海水冷却塔15的气体出口分别连通两个吸附塔20、21的气体入口和第二气路切换阀40，单独脱硫时，海水冷却塔15的出口连接第二气体切换阀40的入口，第二气体切换阀40的入口连接排气管1；
处于脱硫脱硝一体化模式时，吸附塔20、21内分别设置有加热装置22、吸附剂23、温度传感器28、29和等离子体放电电极40，且包括两个气体出口，吸附塔20、21的一个气体出口通过第一出口阀24、25连通增压风机26的气体进口，增压风机26出口与排气管1相连，在增压风机26与第一气体切换阀27的连接管路上设有烟气监测仪38，另一个气体出口通过第二出口阀30、31连通负压风机32，负压风机32的出口连通脉冲等离子体反应器33的入口，脉冲等离子体反应器33的出口连通还原塔34，还原塔34还设置有Na2SO3溶液喷淋装置35、气体出口，Na2SO3溶液喷淋装置35通过亚硫酸钠喷淋泵36和管道与亚硫酸钠储存柜39相连。
淡水洗涤塔4、钠碱吸收塔9和海水冷却塔15为单塔三回路结构，即从下至上分别为淡水洗涤塔4、钠碱吸收塔9和海水冷却塔15，也可用多塔串联组合使用，淡水洗涤塔4内设置有淡水喷淋装置5，淡水喷淋装置5通过淡水循环泵6连接淡水循环柜7，淡水洗涤塔3的液体出口通过换热器9连接储液罐7；钠碱吸收塔9内设置有钠碱喷淋装置10，钠碱喷淋装置10通过钠碱喷淋泵11连接碱液循环柜14、钠碱吸收塔9的液体出口连接钠碱循环泵14、钠碱循环柜14连接脱硫副产品亚硫酸钠存储柜39；海水冷却塔15内设置有海水喷淋装置17，海水冷却塔15的液体出口连接海水排出管；
吸收还原塔34设有还原废液硫酸钠出口，通过排放管37排海；吸附塔20、21分别安装有温度传感器28、29，控制吸附塔脱附时的工艺温度；淡水循环柜7连接PM分离装置8。
本发明提供的工艺路线，即可采用单独的钠碱法脱硫，单独的吸附法脱硝也可将钠碱法与吸附法结合对船舶尾气进行同时脱硫脱硝处理，不仅做到了充分利用船舶尾气的废热以及钠碱法脱硫副产物烟硫酸钠的回收利用，脱硫脱硝后尾气排放满足IMO排放限值，并且可以通过调整NOX的穿透浓度随时调整排放限值。本发明提供的系统具有显著的减排功效，是具有应用前景良好的船舶尾气脱硫脱硝新工艺。

Claims (12)

1.一种船舶尾气脱硝工艺，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
（2）NOX吸附
降温后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
（3）脱附吸附在吸附剂上的NOX
吸附剂升温，脱附NOX时，开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（4）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（5）吸收还原
步骤（4）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时Na2SO3溶液被氧化成Na2SO4溶液；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至吸附塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（5）；
步骤（1）中降温包括油气换热器换热降温和海水冷却两个步骤，海水冷却步骤具体为：经油气换热器换热后的船舶尾气进入海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却。
2.根据权利要求1所述的一种船舶尾气脱硝工艺，其特征在于，吸附塔包括两个或两个以上，当进行吸附工作的吸附塔排出的尾气经排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时关闭该吸附塔的尾气进口和出口，进行步骤（3）的脱附工作，脱附工作完成的吸附塔重新打开尾气进口和出口进行吸附工作；两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续吸附；吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤（3）中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，使得吸附在吸附剂上的NOX脱附；步骤（3）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（4）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一套电极布置于吸附塔内，另一套布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器。
3.一种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）尾气降温
船舶排放的船舶尾气进行降温；
（2）洗涤水洗涤
降温后的船舶尾气进入洗涤塔，向洗涤塔内喷淋洗涤水洗涤船舶尾气中的PM；
（3）钠碱吸收及副产物收集
经淡水洗涤后的船舶尾气进入钠碱吸收塔，向钠碱吸收塔喷淋NaOH溶液吸收船舶尾气的SOX，NaOH溶液吸收SOX后生成Na2SO3溶液并收集；
（4）NOX吸附
去除SOX后的船舶尾气进入吸附塔，船舶尾气中的NOX被吸附塔中吸附剂吸附，吸附NOX后的净化废气通过排气管排放，当排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时，关闭吸附塔的尾气进口和出口；
（5）脱附吸附在吸附剂上的吸附水
当吸附塔内不再通入船舶尾气时，对吸附塔内吸附剂加热，吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气通过负压风机抽走；
（6）脱附吸附在吸附剂上的NOX
吸附剂继续升温，同时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体放电电极放电使得吸附在吸附剂上的NOX脱附，脱附的NOX被负压风机抽出吸附塔，形成等离子体协同变温变压脱附，吸附塔得到再生，再生完成后的吸附塔等待进行下一次的吸附；
（7）低温等离子体分解
脱附出来的NOX气体进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；
（8）吸收还原
步骤（7）中分解或氧化后的气体被送入还原塔，通过步骤（3）中产生的Na2SO3溶液喷淋，将NO2还原成N2，同时Na2SO3溶液被氧化成Na2SO4溶液；处理后的气体组分为N2和少量残余NOX，处理后的气体被送回至洗涤塔前与船舶尾气混合，重复步骤（2）-（8）；
步骤（2）中洗涤塔喷淋的洗涤水为淡水，步骤（3）钠碱吸收与步骤（4）NOX吸附之间还包括海水冷却步骤：
步骤（3）中去除SOX后的船舶尾气进入海水冷却塔，向海水冷却塔内喷淋海水使船舶尾气进一步冷却。
4.根据权利要求3所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于，吸附塔包括两个或两个以上，当进行吸附工作的吸附塔排出的尾气经排气管末端烟气监测仪监测到NOX穿透浓度达到排放限值时关闭该吸附塔的尾气进口，进行步骤（5）、（6）的脱附工作，脱附工作完成的吸附塔重新打开尾气进口和出口进行吸附工作；两种工作状态的吸附塔交替工作实现船舶尾气的连续吸附。
5.根据权利要求3所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于，吸附剂为工业级H-ZSM-300疏水型分子筛，或上述分子筛与其他硅铝比的H型分子筛混合使用，步骤（5）中吸附塔内吸附剂加热至100度时，吸附水受热脱附形成水蒸气，步骤（6）中吸附塔内吸附剂升温至120度时开启脉冲等离子体装置，布置在吸附床中的脉冲等离子体线板式电极放电，形成等离子体协同变温变压脱附，使得吸附在吸附剂上的NOX脱附；步骤（6）中的脉冲等离子体放电电极与步骤（7）中的脉冲等离子体反应器采用同一套电源，一套电极布置于吸附塔内，另一套布置于吸附塔外的脉冲等离子体反应器。
6.根据权利要求3所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于，步骤（2）中洗涤水经净化再生后循环使用，洗涤水中截留的PM污染物经分离处理后收集并转岸处理，步骤（1）中降温通过换热器换热实现，该换热器为油气换热器，船舶尾气经过油气换热器换热使尾气降温，同时使导热油吸收热量升温，升温后的导热油对步骤（5）、（6）中吸附剂加热，步骤（5）中吸附水受热脱附形成水蒸气，水蒸气被负压风机抽走送至洗涤塔作为补充洗涤水。
7.一种船舶尾气脱硝系统，其特征在于，其包括吸附塔，所述吸附塔内设置有加热装置和脉冲等离子体放电电极，所述吸附塔的气体出口通过第一出口阀连通排气管、第二出口阀和负压风机连通脉冲等离子体反应器的入口，所述脉冲等离子体反应器的出口连通还原塔的气体入口，所述还原塔内安装有亚硫酸钠溶液喷淋装置，所述亚硫酸钠溶液喷淋装置通过所述还原塔的液体入口连通所述亚硫酸钠储存柜，所述还原塔的气体出口连通所述吸附塔的尾气入口，所述排气管末端安装有烟气NOX监测仪。
8.根据权利要求7所述的一种船舶尾气脱硝系统，其特征在于，所述吸附塔包括两个或两个以上，换热器为油气换热器，所述吸附塔内加热装置为所述油气换热器的导热油管，所述吸附塔内安装有温度传感器，所述吸附塔出口阀与所述排气管之间设置有增压风机和第一气体切换阀。
9.一种船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，其包括顺次布置的洗涤塔、钠碱吸收塔和吸附塔，所述洗涤塔内安装有洗涤水喷淋装置，所述钠碱吸收塔内安装有钠碱溶液喷淋装置，所述吸附塔内设置有加热装置和脉冲等离子体放电电极，所述洗涤塔的气体入口连通换热器的气体出口，所述换热器的气体入口通入船舶尾气，所述洗涤塔的气体出口连通所述钠碱吸收塔的气体入口，所述钠碱吸收塔的气体出口通过吸附塔入口阀连通所述吸附塔的气体入口，所述钠碱吸收塔的液体出口连通亚硫酸钠储存柜，所述吸附塔的气体出口通过第一出口阀连通排气管、第二出口阀和负压风机连通脉冲等离子体反应器的入口，所述脉冲等离子体反应器的出口连通还原塔的气体入口，所述还原塔内安装有亚硫酸钠溶液喷淋装置，所述亚硫酸钠溶液喷淋装置通过所述还原塔的液体入口连通所述亚硫酸钠储存柜，所述还原塔的气体出口连通所述洗涤塔的气体入口，所述排气管末端安装有烟气NOX监测仪。
10.根据权利要求9所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述洗涤水喷淋装置为淡水喷淋装置，所述钠碱吸收塔和所述吸附塔之间还设置有海水喷淋塔，所述海水喷淋塔内安装有海水喷淋装置，所述海水喷淋装置通过海水喷淋泵通入海水，所述洗涤塔、钠碱吸收塔和海水喷淋塔为单塔三回路结构或单塔串联组合结构，所述淡水喷淋装置通过淡水喷淋泵连通淡水循环柜，所述淡水循环柜还连通所述洗涤塔的液体出口、PM分离装置，钠碱喷淋装置通过钠碱供液泵连接碱液循环柜、通过钠碱循环泵连接钠碱循环柜，所述钠碱循环柜还连通所述钠碱吸收塔的液体出口、所述亚硫酸钠储存柜。
11.根据权利要求9所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述吸附塔包括两个或两个以上，所述换热器为油气换热器，所述吸附塔内加热装置为所述油气换热器的导热油管，所述吸附塔内安装有温度传感器，所述吸附塔出口阀与所述排气管之间设置有增压风机和第一气体切换阀。
12.根据权利要求10所述的一种船舶尾气脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述海水喷淋塔的气体出口还通过第二气体切换阀连通所述排气管。
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