船舶尾氣是沿海城市大氣污染的重要源頭，尤其是氮氧化物的超標(biāo)排放，已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)和廣泛關(guān)注。目前，我國(guó)尚未掌握針對(duì)船舶氮氧化物處理的全部核心技術(shù)和關(guān)鍵材料。國(guó)內(nèi)大部分燃油輪船的氮氧化物排放處理也難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，船舶尾氣處理關(guān)鍵技術(shù)與材料的研究以成為大氣污染防治的短板之一；船舶柴油機(jī)廢氣成分和流動(dòng)特性,探索各有害物質(zhì)的生成機(jī)理和防治措施,建立PM捕捉器、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、SCR反應(yīng)塔、濕式洗滌器、有機(jī)廢氣催化凈化裝置等多種設(shè)備聯(lián)合使用的船舶廢氣處理系統(tǒng)。使柴油機(jī)排放的廢氣濃度達(dá)到海事組織(IMO)的要求,降低船舶廢氣對(duì)大氣環(huán)境污染的影響；正隨著港口和航運(yùn)的發(fā)展,港口城市的主要污染源之一就是船舶排放的廢氣。

為改善船舶對(duì)大氣和海洋的污染現(xiàn)狀,適應(yīng)日趨嚴(yán)苛的海事公約法規(guī),船舶尾氣處理裝置的使用作為一種有效減少船舶廢氣尤其是硫氧化物排放的手段出現(xiàn)在船東和船舶運(yùn)營(yíng)商面前。目前,航運(yùn)業(yè)應(yīng)對(duì)硫排放限令的有效措施主要有三種,使用低硫燃油,采用LNG燃料或加裝船舶尾氣處理設(shè)備。其中,加裝尾氣處理裝置簡(jiǎn)單可行,經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn),越來(lái)越受到船東歡迎；船舶廢氣排放控制區(qū)的海事新規(guī)要求和船舶廢氣脫硫設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，船廠有機(jī)廢氣改造工程無(wú)二次污染在對(duì)海水脫硫法、堿液脫硫法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍，并指出基于堿液脫硫法的混合脫硫法具有經(jīng)濟(jì)性和廣泛適用性；社會(huì)對(duì)船舶尾氣排放控制日益嚴(yán)格,而遠(yuǎn)洋船舶所燃燒的重油會(huì)釋放大量的尾氣,這些尾氣中主要為NOX和SOX等污染物,對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境和沿海居民的身心健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅

藍(lán)陽(yáng)環(huán)保介紹了國(guó)內(nèi)外船舶尾氣處理的各種方法及其優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析,并提出合理選擇脫硫技術(shù)的建設(shè)；船舶每年排放的302達(dá)634萬(wàn)噸，約占世界排放量的4%。船舶造成的大氣污染已到了不可忽視的地步，在某些港口、海峽密集的地方，船舶廢氣已成為當(dāng)?shù)卮髿馕廴镜闹饕廴驹?。目前船舶減少SO2排放量的主要方法有:1.使用低硫燃油；2.替代燃料；3.煙氣后處理。煙氣后處理由于工藝簡(jiǎn)單，脫硫效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，將是今后研宄的主要方向。就船舶自身特點(diǎn)而言，在所有的船舶煙氣后處理方法中海水脫硫被認(rèn)為是一種非常合適、非常有前景的方法，但此方法需要消耗大量的海水作為吸收劑，因此要配置大功率的海水泵來(lái)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行；此外脫硫后的海水呈酸性，不但腐蝕設(shè)備，還需要添加堿性物質(zhì)處理后才可排放。采用電解海水法處理尾氣可避免這些問(wèn)題，但電解海水需要消耗大量的電能，這為船舶電網(wǎng)帶來(lái)了巨大的壓力；目前而言，節(jié)能減排已經(jīng)成為船舶設(shè)計(jì)和制造所倡導(dǎo)的主旋律，就船舶現(xiàn)狀而言，船舶柴油機(jī)廢氣中含有大量的余熱沒(méi)被利用。

燃油在柴油機(jī)氣缸中燃燒后并不能全部轉(zhuǎn)化為軸功率，一般情況下，只有30% -55%的熱量轉(zhuǎn)化為有效功，其余45% -70%的熱量以各種形式損失掉。對(duì)大型船舶而言，船舶柴油機(jī)廢氣中含有的能量約占燃油總熱量的25.5%,其中可以被利用的熱量約為12%左右，約占柴油機(jī)有效功率的1/4。在節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大前提下，如何提高能源利用率，減少船舶廢氣的排放，這將成為航運(yùn)業(yè)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。目前船舶柴油機(jī)廢氣余熱利用設(shè)備僅限于廢氣渦輪增壓器和廢氣鍋爐。廢氣渦輪增壓器將廢氣中的能量轉(zhuǎn)化成進(jìn)氣空氣的壓力來(lái)提高柴油機(jī)的功率和效率；廢氣鍋爐利用廢氣能量產(chǎn)生0.5MPa左右的飽和蒸汽來(lái)滿足船員的日常生活用水及油艙的加熱保溫等。

但隨著船舶向著大型化、高速化、自動(dòng)化方向的發(fā)展，船員生活用蒸汽越來(lái)越少，這使得船舶柴油機(jī)廢氣余熱利用愈加不充分，不合理。除此之外船舶柴油機(jī)缸套水(溫度約為80-90°C )中的能量也沒(méi)有被有效利用，這造成很大的能量浪費(fèi)。如何更加有效的利用船舶柴油機(jī)廢氣余熱，無(wú)論從環(huán)保角度還是從經(jīng)濟(jì)角度都具有重大價(jià)值，這也是目前面臨的一個(gè)重大難題。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種既可以降低廢氣處理的能耗，又可以更多利用廢氣余熱的船舶柴油機(jī)廢氣處理和利用裝置及其工作方法。
技術(shù)方案如下:一種船舶柴油機(jī)廢氣處理和利用裝置，包括廢氣處理系統(tǒng)、廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)和電解系統(tǒng)，所述的廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)包括有機(jī)朗肯循環(huán)單元、發(fā)電機(jī)和蓄電池，所述的有機(jī)朗肯循環(huán)單元通過(guò)煙氣管道與柴油機(jī)增壓器連接；所述的有機(jī)朗肯循環(huán)單元包括循環(huán)泵、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器以及缸套水換熱器；所述的缸套水換熱器的高溫側(cè)與柴油機(jī)廢氣相接，低溫側(cè)與柴油機(jī)缸套水相接，所述的循環(huán)泵依次與蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、船廠有機(jī)廢氣改造工程無(wú)二次污染冷凝器通過(guò)管路連接構(gòu)成循環(huán)；所述的膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)之間通過(guò)法蘭連接；所述的發(fā)電機(jī)通過(guò)電纜經(jīng)蓄電池與電解單元連接；所述的電解系統(tǒng)包括電解單元、堿液柜、混合柜和堿液供給泵；所述的電解單元陰極出口和堿液柜通過(guò)管路連接；堿液柜出口和海水混合柜通過(guò)管路連接；混合柜通過(guò)管路經(jīng)堿液供給泵與洗滌塔連接；所述的電解單元包括船舶海水淡化系統(tǒng)、加液泵、電加熱器、緩沖柜、海水供給泵、海水補(bǔ)給泵和電解槽；海水淡化系統(tǒng)、加液泵、緩沖柜、海水供給泵和電解槽通過(guò)管路依次連接；海水補(bǔ)給泵通過(guò)閥和緩沖柜連接；電加熱器均勻布置在緩沖柜底部；所述的廢氣處理系統(tǒng)包括煙氣換熱器、洗滌塔、海水噴淋裝置和曝氣池；煙氣換熱器和洗滌塔之間、煙氣換熱器和海水噴淋裝置之間均通過(guò)煙氣管道相連，海水噴淋裝置和洗滌塔通過(guò)管路和曝氣池相連。