CN111389211A - 一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统，该系统主要包括：阀箱、一级海水泵、二级第一海水泵、二级第二海水泵、二级第三海水泵、洗涤塔海水进口、洗涤塔、废水收集口、水轮机、传动轴、废水出海口。本发明的主要目的是针对船舶脱硫系统中开式系统功耗较大的问题和废水在入海之前有较高的势能差的现象，利用脱硫装置产生的废水中所蕴含的势能转化成为机械能，然后利用转化的机械能通过一级海水泵初次对海水进行增压，进而大幅度减少船舶开式系统的总体功耗，且本发明直接利用废水中的机械能，实现了能量的最大化转化。本发明设计巧妙，方法简单，易于实现，且回收的能量庞大，市场占有率高，因此，其应用的意义和前景都很大。

Description

一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统。

背景技术

随着国际间贸易合作的日益增强，远洋船舶的数量与日俱增。其中，绝大多数远洋船舶均采用柴油机作为主动力装置，且大多数船舶柴油机以价格低廉的重油作为燃料油。燃用重油虽有效节约了船舶燃用成本，但重油中含有较高的硫成分，燃烧之后产生的含硫氧化物(SO_X)的废气对环境造成了严重的污染。为应对这个问题，国际海事组织(IMO)规定，自2020年1月1日起全球范围内船舶排放废气中硫含量不超过0.5％。

目前，面对严格的船舶硫排放限制，船东们主要采取燃用低硫燃料油、燃用液化天然气(LNG)和在船舶上安装脱硫塔废气清洗系统(EGCS)三种措施。但由于低硫燃油价格昂贵，LNG作为燃料对工艺要求相对较高，而安装EGCS的代价相对较小，所以，近年来，大多数船舶都选择安装了EGCS。船舶的EGCS分为开式系统、闭式系统和混合式系统。其中，在船舶上应用最多的是开式系统。

在开式系统中，海洋中的海水被抽入到脱硫塔并在脱硫塔内实现喷淋，与流经脱硫塔的烟气发生反应，脱硫后的烟气继续上行排入大气，而中和了硫化物的海水溶液变成废水下行排放到大海。由于无需添加化学药剂、系统简单、易于管理等原因，开式系统成为现阶段最受欢迎的脱硫方式。

与此同时，开式系统也存在一个较为突出的问题：海水供给泵的运行功率较大，系统运行时的功耗非常大。原因是海水供给泵的扬程和流量都很大，脱硫塔安装在排烟筒附近，位置非常高，这就需要海水供给泵有较大的扬程，同时，柴油机的功率非常大，导致了海水供给泵的流量很大。如大型矿砂船的脱硫塔距海平面的高度约为20m，海水供给泵的流量约为1000m³/h，海水供给泵的运行功率能超过200KW。而大型集装箱船干舷更高，主机功率更大，脱硫塔距海平面的高度能达到30m，海水供给流量约为2000m³/h，海水供给泵的功率更是多达400KW。因此，开式系统虽然是比较好的脱硫方式，但在废气净化过程中的功耗很大，这些功耗在一定程度上促使船舶产生了更多的废气，这与节能减排的大趋势背道而驰。

在开式系统中，海水喷淋发生化学反应之后，产生的废水会排放进大海，而脱硫塔与海平面之间的高度差较大，空载的时候高度差更大，所以废水在排放过程中拥有巨大的势能差。此外，废水的流量也很大，如上述所提到大型集装箱船，每天产生的废水量能达5万吨，所以，若是将这些废水中的势能利用起来，向海水供给泵提供部分动力，将能大大减少海水供给泵的功耗，进而提升船舶的节能减排效果，且现在大多数船舶采用的是开式系统，因此，上述这种节能减排的方式有非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的就是针对上述的问题，提出一种船舶脱硫废水能量再利用系统。该系统主要包括：阀箱、一级海水泵、二级第一海水泵、二级第二海水泵、二级第三海水泵、洗涤塔海水进口、洗涤塔、废水收集口、水轮机、传动轴、废水出海口。

其中，所述水轮机安装在废水管道中，靠近废水出海口，在废水出海口之前。所述一级海水泵和水轮机通过传动轴相连，二者能够实现同轴转动。

所述二级第一海水泵、二级第二海水泵和二级第三海水泵在该系统运行时其中有两台工作，另一台作为备用。

当船舶航行在开放海域时，船舶的开式系统启动运行，船舶柴油机的废气通过管道从下部进入洗涤塔中，废气在洗涤塔中自下而上流动。与此同时，大海中的海水在海水泵的抽吸作用下，经过阀箱被海水泵送至洗涤塔，从洗涤塔海水进口进入洗涤塔内，然后在洗涤塔中海水被喷淋成雾状，海水自上而下和废气逆向流动进行化学反应。洗涤后的废气向上排入大气，而洗涤后的海水变成废水先经过洗涤塔的废水收集口，然后废水沿着管道向下流动。下部的管道中安装有水轮机，废水就会推动水轮机叶轮转动，之后经废水出海口排入海中，而被废水推动的叶轮就会带动与传动轴相连的一级海水泵工作。此时，一级海水泵可对从阀箱进入管道中的海水进行初次加压，提高海水的压力，然后再利用二级海水泵二次增压将海水送入洗涤塔中。

本发明的有益效果：

1.本发明系统实现了洗涤废水中所蕴含的大量势能的利用，不仅节省了海水被送入洗涤塔过程中海水泵所消耗的电能，而且通过水轮机直接带动一级海水泵工作，直接利用了废水中的机械能，避免了废水中的势能转化为电能，电能再转化为其他机械能等中间环节所造成的能量损失，提高了能量的转化率。

2.本发明中将洗涤海水供给口和洗涤后废水的出口分别设在船舶的两舷，避免了在同一侧时洗涤后的废水可能被再次被泵吸入洗涤塔中，减弱海水的洗涤效果。

3.本发明设计巧妙，方法简单，易于实现，且回收的能量庞大，市场占有率高，因此，其应用的意义和前景都很大。

附图说明

图1是本发明的系统图

1.阀箱；2.一级海水泵；3.二级第一海水泵；4.二级第二海水泵；5.二级第三海水泵；6.洗涤塔海水进口；7.洗涤塔；8.废水收集口；9.水轮机；10.传动轴；11.废水出海口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统，该系统主要包括：阀箱(1)、一级海水泵(2)、二级第一海水泵(3)、二级第二海水泵(4)、二级第三海水泵(5)、洗涤塔海水进口(6)、洗涤塔(7)、废水收集口(8)、水轮机(9)、传动轴(10)、废水出海口(11)。

其中，所述水轮机(9)安装在废水管道中，靠近废水出海口(11)，在废水出海口(11)之前。所述一级海水泵(2)和水轮机(9)通过传动轴(10)相连，二者能够实现同轴转动。

所述洗涤海水供给入口处的阀箱(1)和废水出海口(11)位于船舷的两侧，避免了洗涤后海水再次进入洗涤塔(7)中，减弱海水的洗涤效果。

所述二级第一海水泵(3)、二级第二海水泵(4)和二级第三海水泵(5)在该系统运行时其中有两台工作，另一台作为备用。

当船舶航行在开放海域时，船舶的开式系统启动运行，船舶柴油机的废气通过管道从下部进入洗涤塔(7)中，废气在洗涤塔(7)中自下而上流动。与此同时，海洋中的海水水在二级第一海水泵(3)、二级第二海水泵(4)和二级第三海水泵(5)其中两台泵的作用下，经过阀箱(1)被海水泵送至洗涤塔(7)，在洗涤塔海水进口(6)进入洗涤塔(7)内，然后在洗涤塔(7)中海水被喷淋成雾状，海水自上而下和废气逆向流动进行化学反应。

洗涤后的废气被排入大气中，而洗涤后的海水变成废水先经过洗涤塔(7)的废水收集口(8)，然后废水会沿着废水管道流动。下部的废水管道中安装有水轮机(9)，自上而下流动的废水就会推动水轮机(9)叶轮的转动，然后经废水出海口(11)排入海中，而被废水推动的叶轮就会带动与传动轴(10)相连的一级海水泵(2)工作。此时，一级海水泵(2)可对从阀箱(1)进入管道中的海水进行初次加压，提高海水的压力，然后再利用二级海水泵二次增压将海水泵入洗涤塔(7)中。因此，海水经过洗涤废水一次增压后，二级增压时二级海水泵运行的功率就可大大减少。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统，其特征在于：主要包括阀箱(1)、一级海水泵(2)、二级第一海水泵(3)、二级第二海水泵(4)、二级第三海水泵(5)、洗涤塔海水进口(6)、洗涤塔(7)、废水收集口(8)、水轮机(9)、传动轴(10)、废水出海口(11)。其中，所述水轮机(9)安装在废水管道中，靠近废水出海口(11)，在废水出海口(11)之前。

2.根据权利要求1中所述的一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统，其特征在于：所述一级海水泵(2)和水轮机(9)通过传动轴(10)相连，二者能够实现同轴转动。

3.根据权利要求1中所述的一种船舶脱硫装置废水能量再利用系统，其特征在于：所述洗涤海水供给入口处的阀箱(1)和废水出海口(11)位于船舷的两侧。

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