海水脱硫工艺在船舶中的应用分析

海水脱硫工艺在船舶中的应用分析

陈国

南通中远海运船务工程有限公司 江苏省南通市 226006

摘要：近十几年来，随着船舶制造工艺的优化完善，以及全球经济一体化的发展，船舶运输凭借运载量大、运输经济成本低等优势，在运输业领域占据重要地位，逐渐成为世界经济的链接纽带与核心基础。但在多数船舶航行过程中，所配置柴油动力装置会消耗大量低质高硫分燃油作为动力燃料，向大气持续排放高污染性物质，对全球生态环境造成严重污染破坏。因此，本文对海水脱硫工艺在船舶中的应用现状展开分析，尽早完善海水脱硫工艺，从而有效控制大气污染。

关键词：海水脱硫工艺；船舶运输；应用现状

一、船舶航行过程中海水脱硫工艺应用

1.工艺原理

海水脱硫工艺为海水烟气脱硫工艺，基于海水中所分布的可溶性酸碱盐，将适量海水引入所配置的脱硫塔处理装置中，持续将柴油动力装置在运行过程中所排出烟气中分布的二氧化硫进行吸附、吸收，随后将经过净化处理的烟气经由除雾器装置过滤，最后将经过处理后的干净烟气再排放。

2.具体工艺流程

由于不同船舶内部结构存在差异性，因此海水脱硫工艺的实际处理流程有可能出现变更问题。为直观阐述这一点，本文对某型号船舶所配置的海水脱硫工艺流程为例，具体流程为：在船舶航行过程中，持续将柴油动力装置在运行过程中所排放的烟气进行收集（同时对烟气余热进行二次利用），直到烟气温度降低至一定数值以下、不具备余热利用价值后，将烟气汇总排送至废气管道系统；在船舶所配置发电机设备运行过程中，持续将设备所排放废气经由消音装置排送至废气管道系统（发电机所排放废气温度较高）；柴油驱动装置以及发电装置所排放烟气、废气在废气管道中进行接触、汇拢，将废气排放至脱硫塔装置进口管道中；将船舶周边海域中的海水适量引入脱硫塔中，并提前对海水进行雾化处理；引入脱硫塔中的废气与雾化海水相互接触，并在接触过程中逐渐将废气中所分布各类颗粒物与硫化物进行去除：废气在经过脱硫处理后逐渐抵达脱硫塔装置底部区域后进行上升，最后将经过处理的废气向大气环境进行排放。

3.海水脱硫工艺主要应用价值

（1）降低船舶运输成本。在早期船舶运输业发展阶段中，由于缺乏有效海水脱硫工艺（抑或是受到技术限制，脱硫经济成本过于高昂），普遍选择应用燃烧前脱硫工艺（配置低硫燃料油），但这一工艺存在运输成本高（低硫燃料油采购价格高昂）、运行故障频发（低硫燃料油黏度与密度较低，时常引发喷油器磨损等故障问题出现）、船舶运行缺乏稳定性（低硫燃料油燃烧性能不佳，降低了柴油驱动装置的运行稳定性）等应用弊端。而随着海水脱硫工艺的逐渐成熟，在充分保障船舶航行稳定性、环保性的同时，实现了对运输成本的有效控制与降低。

（2）适用范围广。目前市场有多种形式脱硫塔，可以满足不同船舶类型，随着海水脱硫工艺总体体系的逐渐成熟，有效扩大了海水脱硫工艺的适用范围，烟气脱硫效果也得到有力保障。

二、船舶海水脱硫工艺的问题解决措施与应用要点

1.常见工艺问题与解决措施

在海水脱硫工艺实际应用过程中，受多方面因素影响，时常出现一定的工艺问题，不但降低了海水脱硫效果，同时也对船舶航行情况造成干扰影响，常见工艺问题如下：所配置脱硫塔等装置占地面积过大，缩小了船舶内部实际空间；普遍选择将脱硫塔在船舶上层空间安放，导致船舶受风面有所加大，并对其重心与航行稳定性造成严重影响；需要投入大量人力成本与时间成本开展脱硫塔等设备的管理、维护保养工作；酸性海水对脱硫塔、海水管道和外板长期腐蚀，设备使用年限降低；脱硫设备和管路占用原船空间过大，不便操作和维修；不同海域海水酸碱值存在差异性，时常出现脱硫剂碱值不符合工艺要求的问题。而针对上述问题，增设脱硫房，从而有效扩大船舶内部结构；基于脱硫塔等装置的布置结构，对船舶所运载货物进行合理配载，并提前采取有效压载措施，以此提高船舶航行稳定系数；构建配套自动化海水脱硫控制系统，缩减管理工作量；研发高耐腐蚀性材料，如双相不锈钢材料，管道选用耐腐蚀性的玻璃钢管，外板油漆选用耐磨耐腐蚀有机硅等；合理优化设备位置和管路路径，选用空间宽敞的位置，如舵机间等，尽量避免机舱设备较多的位置；提前配置足量的适当药剂，当船舶周边海域海水碱性低于工艺要求时，向海水阀箱持续注入适当的药物，以此提高海水碱性、保证脱硫效果。

2.选择适当反应床填料

在海水脱硫工艺中，所收集海水在于废气充分接触，吸附各类硫化物后，海水酸碱值会出现一定程度的改变（呈酸性），因此海水将具有一定的腐蚀性，在船舶长时间航行过程中逐渐对反应床造成腐蚀影响。当反应床腐蚀程度过于严重时，则会引发各类问题的出现。因此，应充分考虑酸性海水的腐蚀问题，选择恰当反应床填料。例如基于压降、效率、通过量三方面要素加以综合分析，优先选择丝网波纹填料。

3.选择恰当喷嘴装置

在海水脱硫工艺中，喷嘴装置的主要功能为，将所收集海水分散成细小液滴，从而最大程度提高废气与海水的实际接触面积、改善脱硫效果。因此在一定程度上来讲，选择恰当的喷嘴装置，将为海水脱硫效果及效率提供有力保障。而目前多数船舶普遍选择配置切向喷嘴、螺旋形喷嘴以及轴向喷嘴中的一种。相比而言，螺旋形喷嘴具有压降低流量适应性强的优势，但其采购价格较为高昂。切向喷嘴的压降与流量适应性较好，且采购成本较为合理。而轴向喷嘴存在喷流形式不合理（实心喷流）、流量适应性差等应用劣势。在喷嘴装置选择阶段，需要优先选择配置螺旋形喷嘴或切向喷嘴，尽可量避免配置轴向喷嘴。

结语：为全球生态环境，必须加大对海水脱硫的主要工艺流程、脱硫原理、应用效用、各项常见工艺问题与控制要点加以深入了解，及早推动海水脱硫工艺的规范化应用，最大程度挖掘工艺潜在应用价值。

参考文献：

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[2]冉洪波.论海水脱硫工艺在船舶中的应用[J].船舶物资与市场,2019(05).

[3]张清凤,陈晓平,余帆.海水脱硫技术在船舶废气处理上的研究进展[J].化工进展,2016,35(01).