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原文传递 2000TEU集装箱船烟气脱硫塔结构优化与实验研究

论文题名：	2000TEU集装箱船烟气脱硫塔结构优化与实验研究
关键词：	集装箱船;烟气脱硫塔;结构优化;技术参数
摘要：	随着经济的发展，世界贸易往来越加频繁，海洋运输业也随之壮大。船舶尾气中的含硫气体（SOX）对环境造成的污染日益严重。国际海事组织（IMO）对船舶尾气的排放控制做出了更加严格的规定。与低硫燃油技术相比，船舶尾气捕集技术成熟，适用性广，已广泛应用于各类船舶，船舶湿法烟气脱硫技术更具有长远意义。传统脱硫塔单侧进气存在烟气偏流、进气口结垢造成堵塞等问题，造成脱硫塔的脱硫效率低下，脱硫效果不稳定。因此，传统脱硫塔效率低下是目前船舶尾气捕集技术亟待解决的关键问题。　　本文以2000TEU大型远洋集装箱船为研究对象，通过对传统脱硫塔进行结构优化和技术参数确定，首次提出了脱硫塔采用双进气口并配置双导流板的新型脱硫塔设计方案，并自行设计并搭建了一套小试规模的基于海水法脱硫工艺与船舶脱硫塔后处理的脱硫系统。采用实验与数值模拟相结合的方法，对优化设计后的新型脱硫塔进行了验证分析。以烟气浓度以及喷淋量作为实验变量对两种脱硫塔结构的脱硫效率进行了对比分析。实验结果发现，在相同实验工况下，新型脱硫塔的脱硫效率均高于单侧进气的传统脱硫塔，且新型脱硫塔的脱硫效率整体提高了0.68%～2.65%左右，达到了脱硫塔结构优化的目的。在设置的实验工况下，当新型脱硫塔烟气入口的浓度选择在700ppm，喷淋量为150L/h时，新型脱硫塔的脱硫效率最高，达到了98.83%，符合了船舶尾气的排放标准。其次，用STAR CCM+软件对新型脱硫塔和传统脱硫塔内部物理场进行了对比分析。通过数值模拟发现，当烟气进入脱硫塔内部时，单侧进气脱硫塔存在烟气偏流，致使烟气主要集中在进气口对侧塔壁，造成了烟气与喷淋液的反应死区，使烟气与喷淋液接触不充分，降低了气液传质效率，使得单侧进气脱硫塔脱硫效率低下。而烟气在进入新型脱硫塔内部时，烟气在脱硫塔内部分布比较均匀，且两股烟气在脱硫塔中部形成“对撞”，致使烟气在进气口口的上下两侧形成了两个漩涡，增加了烟气在脱硫塔内部的扰动，增长了烟气在脱硫塔内部的停留时间，从而增长脱硫塔内部气液之间的反应时间，使得烟气中的SO2能被彻底吸收。通过数值模拟可以验证，实验研究中新型脱硫塔的脱硫效率得到提高，主要是因为优化后的结构改善了烟气不均，增加了烟气在脱硫塔内部的扰动，增加了脱硫塔内部的气液传质效率，从而提高了脱硫塔的性能。　　本论文通过对船用脱硫塔进行结构优化，解决了传统脱硫塔内部周边烟气漩涡回流和烟气入口积灰、积碳及易堵塞等技术问题，提升了脱硫装置的脱硫效率，保证了船舶尾气排放的合规性，给船舶行业的尾气处理设备的改造提供了新的思路和船舶脱硫塔的脱硫改造提供了新的研究方案，具有较高的实用及参考价值。
作者：	李鑫
专业：	船舶与海洋工程
导师：	印洪浩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022