專利名稱：一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，尤其是指一種將 噴霧增濕冷卻、放電氧化和海水洗滌三個(gè)過程串聯(lián)為一體的海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝 裝置，屬于大氣污染控制和海洋船舶尾氣排放控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對于海洋船舶柴油機(jī)排放尾氣中NOj^P SOx的凈化，目前主要有分別針對兩種污染 物的SCR法和海水洗滌法，但這兩種方法均不能高效率地一體化脫除NOx和S0X，這樣就難 以完全單獨(dú)利用其中的某一種方法使船舶尾氣同時(shí)滿足國際海事組織MARP0L73/78公約 附則VI修正案中分別對NOx和SOx濃度的限值要求，因此需要在船舶上同時(shí)使用兩套系統(tǒng) 來分別進(jìn)行脫硫脫硝，這就勢必極大地增加船舶尾氣脫硫脫硝的成本。為使用同一套系統(tǒng)一體化脫除NOx和S0X，楊國華等(楊國華，胡文佳，周江華， 胡海剛.船舶尾氣臭氧氧化-海水吸收的脫硫脫硝工藝研究.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2008二6 (3) 278-282)提出用臭氧氧化結(jié)合海水洗滌工藝來實(shí)現(xiàn)海洋船舶尾氣的一體化脫硫脫硝，該工 藝?yán)贸粞跹趸瘜⑽矚庵械腘O氧化為NO2，然后在洗滌吸收塔中利用海水噴淋將NO2和SO2 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和含硫鹽，從而完成船舶尾氣脫硫脫硝的關(guān)鍵步驟。但該臭氧氧化結(jié)合海水洗滌工藝還存在三個(gè)需要解決的問題①該工藝所需的臭 氧發(fā)生器功耗過大、體積龐大、價(jià)格昂貴。以3000kW船用柴油機(jī)為例，如果尾氣中NO排量 為llg/(kW.h)，那么按照O3摩爾數(shù)NO摩爾數(shù)=1 1的原則，計(jì)算得到氧化NO所需的 臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量應(yīng)該為52. 8kg/h,而目前臭氧產(chǎn)量為50kg/h的大型氧氣源臭氧發(fā)生器 的功率為400kW、外形尺寸為4900mmX4000mmX 3000mm、價(jià)格超過400萬，可見，如果采用 該工藝，僅氧氣源臭氧發(fā)生器的功耗就占柴油機(jī)功率的13. 33%，如果采用空氣源臭氧發(fā)生 器，則其功耗將增加一倍，另外可以看出，該臭氧發(fā)生器體積龐大、價(jià)格昂貴。②該工藝還需 要附加一個(gè)處理洗滌廢海水的海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)，這不僅會額外消耗大量的電能，而且會 使整個(gè)尾氣脫硫流程延長。這是由于臭氧在干燥氣流中氧化的效率極低，因此它在洗 滌塔中被海水內(nèi)的堿性物質(zhì)中和后，以SO:的形式存在于洗滌廢海水中，使其呈酸性，不能 直接排入海洋，所以需要將洗滌廢海水送至海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)與大量海水原液在曝氣池中 混合，在池中，S032_被鼓入的大量空氣氧化成S042_，最后將PH值達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的廢海水排 入海洋。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，該裝 置不采用功耗過大、體積巨大、價(jià)格昂貴臭氧發(fā)生器，而且無需附加海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)，從 而使該海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝裝置更加實(shí)用化。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下—種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，由噴霧增濕降溫區(qū)、放電氧化區(qū)和海水洗滌區(qū)三個(gè)部分串聯(lián)組成。將船用柴油機(jī)產(chǎn)生的溫度為200°C 490°C的尾氣引入 尾氣增濕降溫管道，利用一臺小海水泵將少量海水從海洋吸上并通過此管道壁上的噴嘴噴 入此管道，高溫尾氣與少量海水接觸換熱后，海水變?yōu)闅鈶B(tài)水，使尾氣含水量增大，同時(shí)高 溫尾氣溫度降到120°C以上；然后將經(jīng)過增濕降溫后的尾氣引入一臺等離子體發(fā)生器，在 該等離子體發(fā)生器內(nèi)，尾氣中的大量氣態(tài)水分子被高能電子撞擊后產(chǎn)生大量H02、· OH等氧 化性自由基，這些自由基經(jīng)過一系列反應(yīng)后，將和NO分別氧化為硫酸和硝酸；然后將 從等離子體發(fā)生器流出的尾氣引入海水洗滌塔的下部，洗滌塔的上部向下噴淋通過一臺大 海水泵吸上來的海水，尾氣與海水在洗滌塔內(nèi)的填料中接觸后，在此過程中，硫酸和硝酸轉(zhuǎn) 化為硫酸鹽和硝酸鹽，處理后的尾氣經(jīng)除霧后由洗滌塔上部出口流往煙 ，將洗滌后的含 硫酸鹽和硝酸鹽的海水經(jīng)洗滌塔下部出口排入海洋，從而完成海洋船舶尾氣一體化脫硫脫 硝。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下①與臭氧發(fā)生器相比，所需要的等離子體器功耗低、體積小、價(jià)格便宜。仍以 3000kW船用柴油機(jī)為例，用于該柴油機(jī)尾氣放電氧化處理的放電反應(yīng)器總功率為40kW，僅 占柴油機(jī)功率的1. 33%，且其外形尺寸不大于2000mmX2000mmX2000mm、價(jià)格不超過60 萬，可見這些指標(biāo)均大大低于臭氧發(fā)生器的指標(biāo)。②能夠省去海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)。由于在 增濕冷卻區(qū)噴入的海水被高溫尾氣蒸發(fā)為氣態(tài)水，氣態(tài)水在等離子體發(fā)生器中被高能電子 撞擊產(chǎn)生大量H02、· OH等氧化性自由基，而這些自由基具有極強(qiáng)的是氧化能力，經(jīng)過一系 列反應(yīng)后，能夠分別將SO2和NO快速氧化為硫酸和硝酸，可見，由于尾氣中的SO2和NO在自 由基發(fā)生器中提前氧化為硫酸和硝酸，因此在海水洗滌塔中洗滌后的海水含有的本身就是 S042—，這就省去了海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)。

圖1是本實(shí)用新型用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的系統(tǒng)組成示意圖。圖1中標(biāo)號名稱1、船用柴油機(jī)；2、小海水泵；3、尾氣增濕降溫管道；4、噴嘴；5、 等離子體發(fā)生器；6、海水洗滌塔；7、填料；8、大海水泵；9、海洋；10、海水洗滌區(qū)；11、放電 氧化區(qū)；12、噴霧增濕降溫區(qū)。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1和一個(gè)實(shí)施例對本實(shí)用新型的一種對海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝 的裝置作進(jìn)一步說明如下如圖1所示，一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，由噴霧增濕降溫、放 電氧化和海水洗滌三個(gè)步驟串聯(lián)組成，相應(yīng)地將利用本實(shí)用新型提供的裝置進(jìn)行海洋船舶 尾氣同步脫硫脫硝的系統(tǒng)分成噴霧增濕降溫區(qū)12、放電氧化區(qū)11和海水洗滌區(qū)10，使船用 柴油機(jī)1產(chǎn)生的溫度為200°C 490°C的尾氣按噴霧增濕降溫區(qū)12、放電氧化區(qū)11和海水 洗滌區(qū)10的順序依次通過，從而完成尾氣的一體化脫硫脫硝。所述的噴霧增濕降溫區(qū)12由一臺小海水泵2、尾氣增濕降溫管道3和噴嘴4組成， 將船用柴油機(jī)尾氣接入尾氣增濕降溫管道3，利用一臺小海水泵2將少量海水從海洋11中 吸上并通過此管道3壁上的噴嘴4噴入此管道3，高溫尾氣與少量海水接觸換熱后，海水變?yōu)闅鈶B(tài)水，使尾氣含水量增大，同時(shí)高溫尾氣溫度降到120°C以上。所述的放電氧化區(qū)11由等離子體發(fā)生器5組成，將經(jīng)過增濕降溫后的尾氣引入等 離子體發(fā)生器5，在等離子體發(fā)生器5中，氣態(tài)水被高能電子撞擊產(chǎn)生大量H02、· OH等氧化 性自由基，這些自由基經(jīng)過一系列反應(yīng)后，分別將SO2和NO氧化為硫酸和硝酸。所述的海水洗滌區(qū)10由海水洗滌塔6、填料7、一臺大海水泵8組成，將從等離子 體發(fā)生器5流出的尾氣接入海水洗滌塔6的下部，從洗滌塔6的上部向下噴淋通過大海水 泵8吸上來的海水，尾氣與海水在洗滌塔6內(nèi)的填料7表面發(fā)生接觸，在此過程中，硫酸和 硝酸轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽，處理后的尾氣經(jīng)除霧后由洗滌塔6的上部出口流出排空或者 流向煙 ，洗滌后的含硫酸鹽和硝酸鹽的海水經(jīng)洗滌塔6的下部出口排入海洋9，從而完成 海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝。本實(shí)施例應(yīng)用的海洋船舶柴油機(jī)功率為3000kW，脫硫脫硝之前尾氣中NOx濃度為 llg/(kW. h)，SO2濃度為30kg/h，尾氣溫度為200°C 490°C，自由基發(fā)生器內(nèi)徑為2000mm， 高度為2000mm，海水洗滌塔內(nèi)徑為1320mm，高度為3500mm，利用本實(shí)用新型提供的裝置進(jìn) 行船舶尾氣一體化脫硫脫硝之后NOx濃度為1. lg/(kff. h)，SO2濃度為1. 3kg/h。利用本實(shí)用新型形成的一體化脫硫脫硝系統(tǒng)具有能耗低、體積小、價(jià)格便宜、無需 海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)、無需原料儲運(yùn)、產(chǎn)物可直排海洋等優(yōu)點(diǎn)，適用于船舶尾氣脫硫脫硝。
權(quán)利要求1.一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，其特征在于，該裝置由按照噴霧增 濕降溫區(qū)、放電氧化區(qū)和海水洗滌區(qū)的順序布置的三個(gè)區(qū)通過氣流管道串聯(lián)而成，當(dāng)船用 柴油機(jī)產(chǎn)生的尾氣按依次通過該裝置的這三個(gè)區(qū)時(shí)，完成尾氣的一體化脫硫脫硝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，其特征在 于，噴霧增濕降溫區(qū)由小海水泵、尾氣增濕降溫管道和噴嘴三個(gè)零部件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，其特征在 于，放電氧化區(qū)由等離子體發(fā)生器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，其特征在 于，海水洗滌區(qū)由海水洗滌塔、填料、大海水泵組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于海洋船舶尾氣一體化脫硫脫硝的裝置，屬于大氣污染控制和海洋船舶尾氣排放控制領(lǐng)域，是將尾氣按噴霧增濕降溫區(qū)、放電氧化區(qū)和海水洗滌區(qū)的順序依次通過，完成一體化脫硫脫硝。由小海水泵、尾氣增濕降溫管道和噴嘴組成的噴霧增濕降溫區(qū)使尾氣增濕降溫；由等離子體發(fā)生器組成的放電氧化區(qū)使SO2和NO被大量氧化性自由基轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸；由海水洗滌塔、填料、大海水泵組成的海水洗滌區(qū)使硫酸和硝酸轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽，并將達(dá)標(biāo)尾氣和洗滌水排放。利用本實(shí)用新型形成的一體化脫硫脫硝裝置具有能耗低、體積小、價(jià)格便宜、無需海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)和原料儲運(yùn)、產(chǎn)物可直排海洋等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01D53/60GK201815246SQ201020551859
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者余剛, 余奇 申請人:武漢紡織大學(xué)