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随着IMO、欧盟、中国及美国等国际组织和国家严格的船舶尾气污染物排放标准的制定和实施,我国船舶尾气后处理装置的研制迫在眉睫。目前,降低船舶硫氧化物排放的技术较多,通过对各种脱硫技术的比较,可适用于船舶且经济性良好,同时又能满足硫排放控制要求的技术主要是湿式洗涤脱硫技术。本文以基于钠碱法的尾气洗涤脱硫技术为研究对象,以MAN 6S35MC柴油机为目标对象进行了洗涤脱硫系统工程样机的设计和试验,并在此基础上对船舶尾气洗涤脱硫系统在船舶上的应用进行了经济性分析。本文主要工作及结论有:(1)建立了 NaOH溶液对SO2的吸收模型,基于SO2碱性溶液吸收过程中气液相际传质和化学反应,构建了SO2在水中和NaOH溶液中的吸收模型,并提出了提高SO2吸收速率的技术措施。(2)针对目标柴油机,根据脱硫目标要求和船舶特点,确定了洗涤方案、洗涤塔型及填料类型;根据试验运行条件,设计了针对目标柴油机的洗涤塔及塔内附部件。(3)利用船用二冲程MAN 5S50ME柴油机,按等气量原则进行了洗涤塔实机试验,对SO2、CO2、NOx等废气成分的洗涤效果进行了全工况多方案试验研究;通过试验,分析研究了决定脱硫效率和系统运行成本的关键因素,并就实际发动机进行了全工况条件下洗涤系统对发动机背压和经济性影响的研究。试验和研究表明,①洗涤系统的脱硫效率较高,在99%以上,脱硫效果较好;②洗涤液对CO2吸收作用较小,SO2(ppm)/CO2(%)(v/v)比值最高为1.29,远低于IMO的限定值4.3;③洗涤系统对尾气中的NOx脱除效果微弱;④洗涤废水处理后的硝酸盐含量为0.4mg/L,完全符合IMO关于废水的排放标准;⑤pH值是影响脱硫效率的关键因素,系统运行时,为保证较高的脱硫效率和较低的NaOH及淡水的消耗,洗涤液pH值应保持在合理范围内;⑥在IMO规定的所有工况下,洗涤系统引起的背压较小,不影响柴油机正常运行,目标柴油机100%负荷时,洗涤塔引起的最大背压增加为350Pa;⑦洗涤系统对柴油机经济性影响很小,对于IMO规定的所有工况,油耗最大增值为0.78 g/kWh。(4)本文最后对船舶尾气洗涤脱硫系统在船舶上的应用进行了经济性分析。根据排放控制区(ECA)内特定的航行时间、航行方式,对比分析了安装洗涤系统和使用低硫燃料时船舶的运行成本,得出安装洗涤系统具有明显的成本优势。本文所得研究成果可为船舶二冲程柴油机洗涤脱硫系统设计、研究和应用提供参考。