上海海事大学MAN-B&W3500kW柴油机排气处理装置项目
案例概况
上海海事大学自动化机舱配备有船用大功率低速柴油机一台，主要用于科研试验以及学生的教学培训。该柴油机运行时间较长，排放量较大（在100%工况时排放量达到59kg/h），产生的NOx和SOx排放会对周边环境造成较大影响，因此针对该柴油机台架开展了脱硝脱硫治理工作。在船级社、主机厂商、第三方检测机构的共同见证下，SCR脱硝系统于2016年10月完成验收，EGC脱硫系统于2017年11月完成验收，目前运行情况良好。
技术路线
以尿素为还原剂，采用SCR技术脱除尾气中NOx，以碱液为吸收剂，采用湿法烟气洗涤技术脱除尾气中SO2。
工艺流程
SCR系统工艺流程：该技术方案采用低温催化剂+排气温度补偿的低压SCR技术工艺。由于低速机排温较低，在部分低工况可能达不到系统的反应温度，同时低温下运行生成的硫酸铵盐也会对催化剂造成损害，因此通过低温催化剂满足柴油机大部分工况下的反应要求，在部分低负荷点温度不足时开启温度补偿单元加热排气，满足反应温度要求；控制单元根据开环或闭环控制策略，实时监测柴油机工况和NOx排放量，并计算SCR系统反应所需的还原剂供应量；在控制单元指令下，供给喷射单元精确计量供应还原剂，并保证喷入混合管路还原剂的雾化喷射效果；还原剂在混合管路中通过与尾气混合并热解、水解生成NH3后进入反应器，在反应器催化剂的作用下与NOx反应，生成无害气体；尿素日用罐则用于存储SCR运行所需的尿素溶液；系统运行参数由控制单元实时监测并反馈，以确保NOx高转化效率和低NH3泄漏量。
EGC系统工艺流程：该技术方案采用NaOH溶液作为吸收剂，通过闭式循环喷淋洗涤技术吸收排气中的硫氧化物，从而达到IMO相关法规要求。具体流程如下：NaOH溶液通过洗涤液循环泵泵送进入洗涤塔（逆流式填料塔）内，通过喷嘴雾化形成水洗层，含SOx的柴油机烟气通过雾状空间时，与NaOH溶液发生化学反应达到减少SOx排放的效果。经过喷淋处理的气体通过除雾器进行气液分离，洁净气体从排气口排出。喷淋后的洗涤液分为两个支路，其中一路需经过板式换热器冷却后重新泵回洗涤塔，另一路直接泵回塔内继续循环反应。随着反应进行和碱液的消耗，塔内pH值逐渐降低，此时启动碱液泵补充一定量的NaOH溶液维持吸收反应继续进行，由于排气高温而蒸发的水则由定时冲洗除雾器的淡水补充。由于柴油机产生的废气还包含少量粉尘、油污及重金属，因此经一段时间喷淋后的洗涤液中积累了一定量的粉尘油污，此时通过引流进入缓冲罐进行污水处理，污水经过处理、监测合格后按要求排放。
污染防治效果和达标情况
应用对象机型为MAN 6S35ME型低速机，SCR系统温度管理单元及低温催化剂的应用，很好地克服了低速机排温低造成的NOx转化效率低下问题。该低速机SCR、EGC系统运行可靠，性能良好，安装该系统后的柴油机NOx转化率达80%以上，比排放量小于3.4g/kWh，满足国际海事组织NOx Tier Ⅲ法规要求；安装该系统后的柴油机废气硫碳比（SO2（ppm）/CO2（%v/v））≤4.3，相当于采用0.1%硫含量燃油时的SOx排放水平，满足IMO TierⅢ排放法规要求。
NOx净化率≥80%，NH3逃逸≤10ppm。含硫量3.5%的高硫油SO2净化效率>95%。
二次污染治理情况
采用废水处理单元处理EGC系统废液，处理量为1t/d，处理后排水满足MPEC184（59）法规要求：洗涤水pH值≥6.5；PAH（菲当量）浓度限值2250μg/L（0-1tMWh），水浑浊度不超过进水浑浊度的25FNU或25NTU。
主要工艺运行和控制参数
SCR技术：NOx比排放≤2.68g/kW·h，满足国际海事组织IMO TierⅢ排放法规要求，NOx转化效率≥80%，NH3泄露≤10ppm。EGC技术（采用含硫量3.5%燃油）处理后的废气硫碳比（SO2（ppm）/CO2（%v/v））≤4.3，满足IMO TierⅢ排放法规要求；排放废水指标：洗涤水pH值≥6.5；PAH（菲当量）浓度限值2250μg/L（0-1tMWh）；水浑浊度不超过进水浑浊度的25FNU或25NTU。满足MPEC184（59）法规要求。
能源、资源节约和综合利用情况
有效降低柴油机NOx和SO2污染物排放，能源消耗较低。
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