1. 研究目的与意义（文献综述）

全世界80%以上的贸易由船舶运输完成，船舶大多以柴油机作为主要动力装置，主要使用船用柴油和重质油，尤其是远洋船舶，主要使用船用燃料油，含硫质量分数高达2.7%，船用柴油机所排放的硫化物、氮氧化物、碳氧化物等废气污染物约占全球污染物的10%。marpol公约附则Ⅵ修正案中规定从2012年1月1日起，全球重质燃油的含硫量降至3.5%，并于2018年做出可行性评估。如果通过评估，则到2020年1月1日起，将要求全球重质燃油的含硫量降至0.5%。对于硫氧化物（sox）排放控制区（波罗的海、北海等），从2010年7月1日起，该区域船用燃油含硫量不得超过1.0%，从2015年1月1日起不得超过0.1%^[1]。因此，控制船用柴油机sox排放势在必行。目前，应对硫排放限制的有效措施主要有以下三种方法^[2]：一是使用低硫油。使用低硫油对船舶改动较少，是目前最为简单的应对措施。但是由于低硫油的价格基本稳定在重油的一倍左右，使用昂贵的低硫油将造成沉重的燃油成本负担。二是采用lng燃料代替燃油。但设备及配套系统价格昂贵，并且安全性一直存在争议。三是加装船舶脱硫设备。采用这种方式，避免了因为更换低硫油带来的各种船舶运行风险，以及为使用天然气做燃料所要负担的巨额改造成本，同时可节约大量的燃油成本。烟气脱硫技术在火电厂应用比较成熟，对柴油机硫化物排放处理还处于试验阶段^[3]。

目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法烟气脱硫工艺是采用液体吸收剂洗涤so2烟气以脱除so2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法、海水脱硫法等，湿法烟气脱硫技术脱硫效率高、适应范围广、操作简单、技术成熟。

海水脱硫是以天然海水作为吸收剂脱除烟气中so2的湿法脱硫技术,是海水直接利用的一个重要领域。该技术由美国加州伯克利大学bromleyl1a教授于上世纪60年代最先提出,而后挪威abb公司、德国能捷斯#12539;比晓夫公司和日本富士水化株式会社等相继开发出海水脱硫工业化技术。天然海水的ph值一般7.5~8.5，其中含有大量的弱酸和弱碱盐能起到酸碱缓冲以及吸收酸性气体的作用^[4]。海水烟气脱硫就是利用天然海水的碱性吸收废气中的so₂，从而发生酸碱中和反应。海水脱硫技术有着运行成本低、无固体废弃物、脱硫剂资源丰富等优点，同时，脱硫后的海水经处理达标后，又可以直接排回海洋，因此海水脱硫在船舶船舶废气脱硫方面具有良好的应用前景^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

1.本设计的基本内容、目标

1.1船用湿式脱硫喷淋塔中碱液脱硫的研究内容

1.了解船用湿式脱硫喷淋塔进行废气脱硫的基本工艺流程，确定烟气在不同条件下的成分含量和所参与的反应。

2.研究船用湿式脱硫喷淋塔中逆流废气中SO₂与海水中的碱性离子所发生的反应。

3.指出液滴中碱度随时间、空间的变化情况和化合物的分布情况等。

1.2船用湿式脱硫喷淋塔中碱液脱硫的研究目标

1.建立相应的碱性液滴模型。

2.确定碱液在不同条件下对SO₂的吸收作用以及其他因素对脱硫效果的影响。

2拟采用的技术方案及措施

2.1分析相关参数

船舶柴油机模拟对象^[6]B＆W 6L90 GBE (20200KW 97r/min)，烟气量110000Nm/h，烟气压强取大气压强P_烟气=101325Pa，密度取空气密度ρ_烟气=1.239kg/m³。在柴油机燃烧含硫量3.5%燃油时：

1.对船舶柴油机烟气特性模拟分析

2.模拟海水特性（标准海水）^[7]

2.2模拟假设碱液中和反应过程

海水脱硫主要化学反应^[8]如下：

海水吸收SO₂

SO₂(g)→SO₂（aq）

SO₂ H₂O→HSO^3- H₃O

HSO₃^- H₂O→SO₃^2- H₃O

由于海水中含有大量CO₃^2-和HCO₃^-,能够吸收海水中的H₃O

CO₃^2- H₃O →CO₂ H₂0

HCO^3- H₃O →CO₂ 2H₂O

2.3模拟分析不同条件下的反应情况并建立液滴模型

变量包括：气液比、烟气温度、烟气压力、海水碱度、海水温度、CO₃^2-以及HCO₃^-浓度等。

采用膜模型^[9]，分析烟气中的SO₂与下落液滴的反应过程，求出传质增强系数和组分扩散系数、组分浓度之间的关系。利用模型预测各种参数对于SO₂吸收效率的影响（例如：SO₂分压、海水碱度、盐度等）^[10]。

3. 研究计划与安排

1-4周，下载任务书并完成开题报告，阅读文献不低于15篇，其中近5年外文文献不低于3篇，完成相关外文文献翻译，字数不少于两万（5000汉字）；
5-13周，确定碱液脱硫过程的化学反应模型；
13-15周，总结前期工作，撰写论文，送交导师审阅并根据导师的意见修改完善，准备毕业答辩；
16周，论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]姚玲玉, 张丽, 董丽华. 船舶尾气脱硫履约技术研究[j]. 科技信息, 2012 (11): 196-197.

[2]张欢, 钟鹭斌, 陈进生, 等. 船舶尾气脱硫脱硝技术研究进展[j]. 化工进展, 2016, 35(11): 3650-3657.

[3]郭鲁钢, 王海增, 朱培怡, 等. 海水脱硫技术现状[j]. 海洋技术, 2006, 25(3): 10-14.