一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置，包括柴油機、渦輪增壓器、余熱鍋爐、尾氣洗滌塔，柴油機分別連接排氣歧管和掃氣箱，排氣歧管通過渦輪進口管路連接渦輪進口，渦輪出口通過渦輪出口管路連接余熱鍋爐的進口，渦輪出口管路與渦輪進口管路通過廢氣旁通通路相通，壓氣機出口通過壓氣機出口管路連接掃氣箱，壓氣機出口管路與排氣歧管通過壓縮空氣旁通通路相通，余熱鍋爐的出口連接余熱鍋爐出口管路，余熱鍋爐出口管路與廢氣洗滌脫硫通路、排放管路通過三通方式相連，廢氣洗滌脫硫通路連接尾氣洗滌塔的進口，尾氣洗滌塔的出口與排放管路連通后連通大氣。本實用新型能夠滿足IMO法規對船舶柴油機NOX和SOX排要求。
【專利說明】
一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及的是一種柴油機尾氣處理裝置，具體地說是船舶柴油機尾氣處理
目.0
【背景技術】
[0002]隨著船舶航運業的迅速發展，船舶廢氣排放量日益增多，對環境的危害日益嚴重。根據國家環境保護部監控中心的數據，2013年在中國港口靠泊的船舶共排放二氧化硫58.8萬噸，約占全國排放總量的8.4%;港口船舶氮氧化物排放量27.8萬噸，約占全國排放總量的11.3%。國際海事組織IMO制定了一系列防污染公約，對船舶廢氣中有害成分排放進行了嚴格限制。2016年I月I日起在排放控制區內的船舶排放要求達到Tier III排放標準。
[0003]船舶柴油機減排技術，主要包括采用低硫燃油和廢氣洗滌技術兩種。相對而言，采用低硫燃油比較方便，對船舶改動較小，可以滿足IMO對船舶燃油硫含量的要求，但船用高低硫燃油之間差價巨大，使用低硫燃油成本太高，同時現有發動機使用低硫燃油存在粘度過低、潤滑性差、容易磨損等問題，對發動機有一定的損害，且低硫燃油在煉制過程中會產生大量的C02，加劇全球溫室效應。
[0004]NOX的脫除主要用選擇性催化還原法(SCR)，用NH3將NO還原為N2。由于脫硫后的氣體溫度較低，SCR反應需要較高的溫度，需將氣體二次加熱才能脫硝。
[0005]作為頂O認可的一種除去船舶廢氣脫硫(FGD)的有效方法，廢氣洗滌技術通過對燃用低質高硫重油產生的廢氣進行清洗，除去其中的S0X，滿足頂O有關燃油硫含量的要求。濕法FGD具有很高的脫硫效率，但卻難以同時脫硝，這是因為船舶柴油機實際尾氣中的NOX中90%以上都是NO，N0除了生成絡合物以外，幾乎不被水或堿液吸收。
[0006]目前，對船舶廢氣NOX和SOX的研究和處理，都是分開單獨進行，即使用兩套不同設備，分別對NOX和SOX進行處理。這種廢氣串聯處理方法，設備體積巨大，背壓高，對發動機正常工作影響較大，設備投資和運行費用都很高。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供能夠滿足頂O法規對船舶柴油機NOX和SOX排要求的一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置。
[0008]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0009]本實用新型一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置，其特征是:包括柴油機、渦輪增壓器、余熱鍋爐、尾氣洗滌塔，渦輪增壓器包括渦輪和壓氣機，柴油機分別連接排氣歧管和掃氣箱，排氣歧管通過渦輪進口管路連接渦輪進口，渦輪出口通過渦輪出口管路連接余熱鍋爐的進口，渦輪出口管路與渦輪進口管路通過廢氣旁通通路相通，廢氣旁通通路上安裝第一單向截止閥，壓氣機出口通過壓氣機出口管路連接掃氣箱，壓氣機出口管路上安裝空冷器、水滴捕集器，壓氣機出口管路與排氣歧管通過壓縮空氣旁通通路相通，壓縮空氣旁通通路上安裝第二單向截止閥，余熱鍋爐的出口連接余熱鍋爐出口管路，余熱鍋爐出口管路與廢氣洗滌脫硫通路、排放管路通過三通方式相連，廢氣洗滌脫硫通路連接尾氣洗滌塔的進口，尾氣洗滌塔的出口與排放管路連通后連通大氣，廢氣洗滌脫硫通路上安裝催化氧化裝置，催化氧化裝置連接臭氧發生器，尾氣洗滌塔連接水處理單元。
[0010]本實用新型的優勢在于:
[0011]1、本實用新型采用的一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理系統滿足頂O有關船舶廢氣排放標準。
[0012]2、本實用新型采用臭氧催化氧化法，將不易被堿液吸收的NO轉化為易被堿液吸收的N02，大幅提高了堿液對NOX的洗滌脫硝效率。
[0013]3、由于使用一套裝置同時脫除發動機廢氣中的NOX和SOX，本實用新型裝置的體積和重量要明顯小于分別進行脫硫和脫硝的裝置的體積和重量之和，設備緊湊，可節省船舶有效空間，投資成本和運行費用低，對發動機影響小。
[0014]4、采用廢氣旁通技術，保證了廢氣洗滌脫硫脫硝裝置運行的安全性。
[0015]5、在對船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理的同時，還可以降低顆粒物的排放。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0018]結合圖1，本實用新型的船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理系統適合于船舶動力裝置，該動力裝置具有柴油機I，通過排氣管2連接到柴油機上的排氣歧管3，設置在進氣通路上的空氣中間冷卻器6和水滴捕集器7，連通到排氣歧管的渦輪10，以及設置在進氣通路上的壓氣機4 ；進氣通路連通壓氣機4出口和掃氣箱8，包含空氣中間冷卻器6和水滴捕集器7 ；含有單向截止閥11的渦輪廢氣旁通通路直接連接渦輪入口 10和余熱鍋爐12入口；包含單向截止閥5的壓縮空氣旁通通路直接連接壓氣機4出口和渦輪10入口；由三通閥13控制的廢氣洗滌脫硫通路和廢氣旁通通路。
[0019]船舶在排放控制區運行時，柴油機的廢氣通過排氣歧管3全部通入渦輪，在渦輪10中膨脹做功，驅動壓氣機4工作，壓氣機4壓縮新鮮空氣，壓縮空氣經過空氣中間冷卻器6降溫，進入水滴捕集器7，去除其中所含水滴，進入掃氣箱8，再通過進氣管9，進入柴油機I，參與燃燒；當發動機中低負荷工作時，壓縮空氣旁通通路中單向截止閥11關閉，在發動機高負荷工作時，柴油機廢氣量過剩，開啟渦輪廢氣旁通通路中單向截止閥11，旁通多余廢氣，提高發動機效率。
[0020]按廢氣洗滌裝置16是否投入運行，船舶柴油機系統分為兩種運行模式，非洗滌模式和洗滌模式。
[0021]非洗滌模式:當船舶在非排放控制區和非港口區域航行時，廢氣經過余熱鍋爐12回收能量后，經三通閥13，由廢氣旁通通路直接排入環境大氣。
[0022]洗滌模式:當船舶在硫排放控制區或港口區域航行時，廢氣經過余熱鍋爐12回收能量后，經三通閥13，由廢氣洗滌脫硫通路流入催化氧化裝置15，與臭氧發生器14產生的臭氧發生氧化反應;氧化后的廢氣進入廢氣洗滌裝置16，用堿液洗滌脫去其中的NOX，SOX和顆粒，經洗滌裝置頂部除霧器去除水滴后，排入環境大氣，洗滌后的廢水進入水處理單元17處理。
[0023]當船舶廢氣洗滌裝置維修或出現故障時，廢氣經三通閥13，由廢氣旁通通路直接排入大氣環境。
[0024]本實用新型裝置包括在與柴油機的排氣管相連的排氣歧管和與油機的進氣管相連的掃氣箱之間連接的進氣系統，所述進氣系統包括連通到排氣歧管的渦輪、由渦輪驅動的壓氣機、連接于壓氣機出口與掃氣箱之間的空氣中間冷卻器。所述進氣系統還包括連接于壓氣機出口和排氣歧管之間的包含第一單向截止閥的壓縮空氣旁通通路，在渦輪進出口之間設置廢氣旁通管路，廢氣旁通管路上設置第四單向截止閥，廢氣旁通管路連接余熱鍋爐，余熱鍋爐后通過三通閥連接廢氣洗滌裝置或直接連通大氣。在空氣中間冷卻器與掃氣箱之間設置空氣水滴捕集器。在尾氣洗滌器前有臭氧發生裝置和催化氧化器。洗滌器采用一級或多級噴淋塔結構，或采用填料塔結構。本實用新型的船舶柴油機NOX和SOX排放控制裝置包含柴油機系統和臭氧氧化裝置及廢氣洗滌裝置。在所述柴油機系統中，在空氣中間冷卻器后增設水滴捕集器。在所述柴油機系統中，增設渦輪廢氣旁通通路，連通渦輪進出口。增設壓縮空氣旁通通路，連通壓氣機出口和渦輪入口。
[0025]在所述柴油機系統中，非再循環的廢氣，經余熱鍋爐后，通過三通閥，或去廢氣洗滌裝置洗滌或直接排入大氣。
[0026]在所述聯合減排裝置中，所述廢氣預洗裝置、洗滌器和廢氣洗滌裝置采用一級或多級噴淋塔結構，或采用填料塔結構。
[0027]本實用新型的船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理方法的主要特點為:
[0028]船舶在氮氧化物排放控制區航行時，柴油機的廢氣通過排氣歧管全部通入渦輪，做功驅動壓氣機工作，壓縮新鮮空氣，壓縮空氣經過空氣中間冷卻器降溫，進入水滴捕集器，去除其中所含水滴，進入掃氣箱，再由進氣管，進入柴油機參與燃燒;壓縮空氣旁通通路中單向截止閥關閉，當發動機高負荷工作時，開啟渦輪廢氣旁通通路中單向截止閥，旁通多余廢氣。
[0029]廢氣經過余熱鍋爐回收能量后，經三通閥由廢氣洗滌脫硫通路流入催化氧化裝置，與臭氧發生器產生的臭氧發生催化氧化反應;氧化后的廢氣進入廢氣洗滌裝置，用堿液洗滌脫去其中的NOX，SOX和顆粒，經洗滌裝置頂部除霧器去除水滴后，排入環境大氣，洗滌后的廢水進入水處理單元處理。
[0030]船舶柴油機尾氣中的主要有害氣體成分中NO和S02占主體，所以本實用新型主要處理煙氣中的S02和NO。鈉堿法洗滌對SOX的脫除效率很高，但對NO脫除效果不理想;通過臭氧催化氧化法，將NO轉化為易被堿液吸收的N02，同時實現聯合脫硫脫硝。
[0031]本實用新型的化學反應過程如下:
[0032]1、尾氣脫硫過程
[0033]03+S02—S03+02
[0034]2Na0H+S03^Na2S04+H20
[0035]SO3+H2O4H2SO4
[0036]2Na0H+H2S04^Na2S04+2H20
[0037]2、尾氣脫硝過程
[0038]03+Ν0^Ν02+02
[0039]03+Ν02^Ν03+02
[0040]Ν03+Ν02^2Ν205[0041 ] Ν205+Η20^2ΗΝ03
[0042]2Na0H+2N02^NaN03+NaN02+H20
[0043]Na0H+HN03^NaN03+H20
[0044]本實用新型公開了一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理的裝置。船舶柴油機在使用重油時所排放的煙氣，主要成分為SOX和NOX等。在排放控制區內廢氣經過余熱鍋爐回收能量后，經三通閥由廢氣洗滌脫硫通路流入催化氧化裝置，與臭氧發生器產生的臭氧發生催化氧化反應;氧化后的廢氣進入廢氣洗滌裝置，用堿液洗滌脫去其中的N0X，S0X和顆粒，經洗滌裝置頂部除霧器去除水滴后，排入環境大氣，洗滌后的廢水進入水處理單元處理。本實用新型采用脫硫脫硝聯合處理系統，節省了設備投資，減小了占地面積。在提高船舶柴油機能量利用率的同時高效脫除尾氣中的SOX和NOX，滿足頂O排放法規的標準。
【主權項】
1.一種船舶柴油機尾氣脫硫脫硝聯合處理裝置，其特征是:包括柴油機、渦輪增壓器、余熱鍋爐、尾氣洗滌塔，渦輪增壓器包括渦輪和壓氣機，柴油機分別連接排氣歧管和掃氣箱，排氣歧管通過渦輪進口管路連接渦輪進口，渦輪出口通過渦輪出口管路連接余熱鍋爐的進口，渦輪出口管路與渦輪進口管路通過廢氣旁通通路相通，廢氣旁通通路上安裝第一單向截止閥，壓氣機出口通過壓氣機出口管路連接掃氣箱，壓氣機出口管路上安裝空冷器、水滴捕集器，壓氣機出口管路與排氣歧管通過壓縮空氣旁通通路相通，壓縮空氣旁通通路上安裝第二單向截止閥，余熱鍋爐的出口連接余熱鍋爐出口管路，余熱鍋爐出口管路與廢氣洗滌脫硫通路、排放管路通過三通方式相連，廢氣洗滌脫硫通路連接尾氣洗滌塔的進口，尾氣洗滌塔的出口與排放管路連通后連通大氣，廢氣洗滌脫硫通路上安裝催化氧化裝置，催化氧化裝置連接臭氧發生器，尾氣洗滌塔連接水處理單元。
【文檔編號】B01D53/75GK205700083SQ201620407268
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】朱元清, 郭浩, 周松, 劉佃濤, 周金喜
【申請人】哈爾濱工程大學