船用6135型脱碳塔的性能优化

doi:10.13675/j.cnki.tjjs.200379

推进技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 1425-1434.DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200379

船用6135型脱碳塔的性能优化

王忠诚，李品友，李珂，冯经淞

上海海事大学商船学院，上海 201306

出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-08-15
作者简介:王忠诚，博士，副教授，研究领域为船舶污染物排放控制。E-mail：wangzhongchengwzc@163.com
基金资助:
上海市科委基金（17170712100）。

Performance Optimization of Marine 6135 Decarbonization Tower

Merchant Marine College，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306，China

Online:2021-06-15 Published:2021-08-15

摘要/Abstract

摘要： 基于船用6135型脱碳塔能够快速、有效地降低船舶CO₂排放，已成为当前船舶碳减排的研究热点。以《MARPOL73/78公约》附则VI关于船舶CO₂的排放要求为目标，采用NaOH溶液对船舶尾气中的CO₂进行捕集。在研究了NaOH溶液与CO₂气液两相传质的基础上，通过数值模拟与实验相结合的方法对船用脱碳塔性能进行优化。本文分别研究了脱碳塔的烟气进气入口形式、入口倾斜角度、喷嘴喷雾锥角与喷嘴的布置方式改变对脱碳塔脱碳效率的影响。研究结果表明，烟气进气入口形式为切入式进气、入口倾斜角度为15°、喷嘴喷雾锥角为90°、最上部的喷嘴向上喷射且高度与中部喷嘴位于同一水平面时，脱碳塔的脱碳效率能够提高4.42%，数值模拟结果与实验结果较吻合。

关键词: 船舶脱碳;脱碳塔;脱碳效率;数值模拟;性能优化

Abstract: The ship 6135 decarbonization tower based on quick and effective effect can reduce the ship CO₂ emissions， which becomes the current research focus of ship CO₂ emission reduction. CO₂ emission requirements of ships in Annex VI of《MARPOL 73/78》Convention are taken as the target， the capture of CO₂ from ship’s emission is studied by using NaOH solution. After the study of the gas-liquid two-phase mass transfer of NaOH solution and CO₂， the performance optimization of the existing decarburization tower is researched by the method of numerical simulation and experimental research. The effects of the entrance form and the angle of exhaust gas intake， the spray cone angle and the layout of nozzle on decarburization efficiency of decarburization tower are optimized. The results show that the entrance of the exhaust gas is in the form of cut in intake， the entrance angle is 15°， the nozzle spray cone angle is 90°，and the top nozzle is rearranged to spray upward， and the height is at the same level with the middle nozzle，the decarburization efficiency of the decarburization tower is improved by 4.42%. The numerical simulation results are in good agreement with the test results.

Key words: Ship decarbonization;Decarburization tower;Decarburization efficiency;Numerical simulation;Performance optimization

王忠诚，李品友，李珂，冯经淞. 船用6135型脱碳塔的性能优化[J]. 推进技术, 2021, 42(6): 1425-1434.

WANG Zhong-cheng, LI Pin-you, LI Ke, FENG Jing-song. Performance Optimization of Marine 6135 Decarbonization Tower[J]. Journal of Propulsion Technology, 2021, 42(6): 1425-1434.

参考文献

[1] Nishatabbas R， John C， Tristan S. The Implementation of Technical Energy Efficiency and CO₂ Emission Reduction Measures in Shipping［J］. Ocean Engineering， 2017， 139： 184-197.
[2] Marine Environment Protection Committee（MEPC）， 72th session， 2008. Initial IMO Strategy on Reduction of GHG Emissions from Ships［S］.
[3] 胡琼，周伟新，刁峰. IMO船舶温室气体减排初步战略解读［J］. 中国造船， 2019， 60（1）： 195-201.
[4] Alonso-Farinas B， Arenas L F V， Navarrete B. Carbon Capture and Utilization Technologies： A Literature Review and Recent Advances［J］. Energy Sources Part A-Recovery Utilization and Environmental Effects， 2019， 41（12）： 1403-1433.
[5] 沈鹤鸣，吴灿彬，李志华，等. 氢氧化钙的固碳功能性研究-CO₂浓度与碳化时间的影响［J］. 功能材料， 2020， 51（1）： 1115-1119.
[6] Du Y， Gai W M， Jin L Z. A Novel and Green CO₂ Adsorbent Developed with High Adsorption Properties in a Coal Mine Refuge Chamber［J］. Journal of Cleaner Production， 2018， 176： 216-229.
[7] Wang Z C， Liu X Y， Zhou P L， et al. Impacts of CaO Solid Particles in Carbon Dioxide Absorption Process from Ship Emission with NaOH Solution［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University， 2018， 23（2）： 320-326.
[8] Zhang D， Deen N G， Kuipers J A M. Euler-Euler Modeling of Flow， Mass Transfer， and Chemical Reaction in a Bubble Column［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2018， 48（1）： 47-57.
[9] Chiang C Y， Lee D W， Liu H S. Carbon Dioxide Capture by Sodium Hydroxide-Glycerol Aqueous Solution in a Rotating Packed Bed［J］. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers， 2017， 72： 29-36.
[10] Park S W， Song K， Jo H. Laboratory-Scale Experiment on a Novel Mineralization-Based Method of CO₂ Capture Using Alkaline Solution［J］. Energy， 2017， 124： 589-598.
[11] Johny N， Murali T R， Mathew P S M， et al. Experiment on Carbon Dioxide Removal from Flue Gas［J］. Materials Today： Proceedings， 2019， 11（3）： 1094-1101.
[12] Tirandazi B， Yahyaee A， Kianpour M， et al. Experimental Investigation and Modeling of Viscosity Effect on Carbon Dioxide Absorption Using Sodium Hydroxide［J］. Journal of Environmental Chemical Engineering， 2017， 5（3）： 2597-2604.
[13] 祝杰，吴振元，叶世超，等. 喷淋塔内液滴运动及分布特性研究［J］. 化工与医药工程， 2014， 35（2）： 11-15.
[14] 冯志鹏. 气流中液滴破碎特性研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2014.
[15] 于水波. 湍流液—液分散体系中液滴聚并过程的研究［D］. 大连：大连理工大学， 2008.
[16] 余国琮. 化工计算传质学导论［M］. 天津：天津大学出版社， 2011.
[17] Chen Z， Wang H M， Zhuo J K， et al. Experimental and Numerical Study on Effects of Deflectors on Flow Field Distribution and Desulfurization Efficiency in Spray Towers［J］. Fuel Processing Technology， 2017， 162： 1-12.
[18] 彭涛. 氨法烟气脱硫喷淋塔流场数值模拟与试验研究［J］. 安全与环境学报， 2019， 19（4）： 1399-1405.
[19] 何书申，赵兵涛，俞致远. 基于胺法的旋流喷淋气液吸收烟气CO₂的性能［J］. 上海理工大学学报， 2016， 38（1）： 25-30.
[20] Dong X， Liu Z J， Liu F X， et al. Effect of Liquid Phase Rheology and Gas-Liquid Interface Property on Mass Transfer Characteristics in Bubble Columns［J］. Chemical Engineering Research and Design， 2019， 142： 25-33.
[21] 克劳福德. 空气污染控制理论［M］. 北京：冶金工业出版社， 1985.
[22] Koteswara R P， Hallvard F S， Hanna K K. CO₂ Absorption into Loaded Aqueous MEA Solutions： Impact of Different Model Parameter Correlations and Thermodynamic Models on the Absorption Rate Model Predictions［J］. Chemical Engineering Journal， 2017， 327： 868-880.
[23] Li Y， Chen X， Huang W J， et al. Below the Room Temperature Measurements of CO₂ Solubilities in Six Physical Absorbents［J］. The Journal of Chemical Thermodynamics， 2018， 122： 133-141.
[24] 曾庆. 氨法吸收二氧化碳的实验研究［D］. 北京：清华大学， 2011.
[25] 王春波，白彦飞. 填料塔内喷淋氨水同时脱碳脱硫实验研究［J］. 动力工程学报， 2015， 35（4）： 298-305.
[26] 李雪琴. 一种吸附回收高含硫量烟气CO的装置［P］. 中国专利： 108079767， 2017-12-27.

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Performance Optimization of Marine 6135 Decarbonization Tower

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