船舶动力装置海水脱硫系统仿真及试验研究

摘要

船舶动力装置所排放的硫化物产生了严重的环境问题，国际海事组织已制定严格的硫排放法规。降低硫排放可以通过降低燃油含硫量或海水脱硫等后处理技术。随着燃油价格的上涨和日益严格的排放法规，海水脱硫技术已经被广泛重视。
　　 本文提出一种新型海水脱硫装置，该装置采用斜入喷雾的方式进行海水喷淋，并通过安装布气板优化内部流场。为观察脱硫装置内部流场情况，对海水脱硫吸收装置内气液两相流动进行数值模拟。气体单相方面采用标准k-ε模型进行描述，模拟不同布气板数量对装置内部流场影响情况，发现安装两层布气板有效避免气体壁面逃逸，优化整体流场。采用DPM雾化模型对脱硫装置内气液两相流动进行耦合数值模拟。结果发现：喷雾液滴对流场具有很大的整流作用，喷嘴处出现明显气体卷吸现象，导致流域四周气相稀薄；雾化液滴分布充满流域空间，并呈现中心浓度高四周浓度低的分布趋势，与气相分布情况对应相同。
　　 为考察本脱硫装置的脱硫性能，搭建模拟试验装置，进行了原理性试验。采用Mocledon方法配置人工海水，以人工海水代替天然海水作为脱硫剂。试验发现，脱硫装置内安装布气板后脱硫效率得到明显提高。同时，进行了调整进气速度和进气SO2浓度等因素影响脱硫效率的试验研究。