一種船用廢氣處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種船用廢氣處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶廢氣中的有害物質(zhì)的排放是造成大氣污染的一個(gè)主要來(lái)源，隨著環(huán)境保護(hù)問(wèn)題重要性的日趨增加，降低有害物的排放成為當(dāng)今世界上船舶廢氣一個(gè)重要發(fā)展方向。因此，船舶廢氣帶來(lái)的污染越來(lái)越受到國(guó)際社會(huì)的重視，國(guó)際海事組織(MO)制定的MARPOL附則V I《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》已于2000年I月I日生效。更為嚴(yán)格的NOx排放量的限制標(biāo)準(zhǔn)Tier III也將在2021年正式生效。氮氧化物和硫氧化物的排放受到越來(lái)越嚴(yán)格的控制。目前針對(duì)發(fā)電廠、化工廠廢氣處理的技術(shù)取得了不斷地進(jìn)展。脫硫技術(shù)主要包括:濕法脫硫、干法脫硫和半干法脫硫；脫硝技術(shù)主要包括:選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)。其中，選擇性催化還原法(SCR)作為一種有效技術(shù)，在鍋爐、焚燒爐和發(fā)電廠等固定式污染源得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]由于船舶廢氣自身的特點(diǎn)，使目前較成熟的陸地廢氣處理設(shè)備不能直接應(yīng)用于船舶。主要表現(xiàn)在船舶煙氣規(guī)模較小、溫度低、排氣波動(dòng)大、煙氣中含有未燃盡的油和炭黑等特點(diǎn)，對(duì)處理設(shè)備提出了特定的要求。處理設(shè)備必須緊湊、占空間小，重量輕，反應(yīng)劑易于儲(chǔ)存，處理設(shè)備的耗能耗電值都要低。以上特點(diǎn)使得船舶煙氣的處理無(wú)法直接應(yīng)用電廠鍋爐的脫硫脫硝技術(shù)和設(shè)備，這就成為了煙氣處理的行業(yè)性難題之一。
[0004]針對(duì)選擇性催化還原法(SCR)開(kāi)發(fā)的沸石分子篩催化劑在同時(shí)脫硫脫硝方面表現(xiàn)了良好活性，自1986年Iwamoto等發(fā)現(xiàn)Cu2+交換型沸石分子篩催化劑Cu/ZSM_5能有效的催化分解NO以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)ZSM-5催化劑的結(jié)構(gòu)、制備、催化機(jī)理、改性等進(jìn)行了大量研究。沸石分子篩催化劑一般可以應(yīng)用傳統(tǒng)的NH3作為還原劑、本專利采用的CH4作為還原性氣體，CH4具備的催化活性高，有效避免了 NH3作為還原劑引起的銨鹽腐蝕設(shè)備和引起催化劑中毒。并且，CH4作為天然氣的主要成分，成本低，儲(chǔ)量豐富，易于獲得。沸石分子篩具備硅鋁比變化范圍廣、比表面積大、結(jié)晶度和總酸量高、水熱穩(wěn)定性和酸穩(wěn)定性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)再加上其優(yōu)越的擇形催化效果及較低的結(jié)碳量等優(yōu)點(diǎn)，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沸石分子篩脫硫脫硝的研究還在深入開(kāi)展，包括各種高效沸石分子篩的開(kāi)發(fā)、脫硫脫氮機(jī)理的研究、以及低溫催化沸石的開(kāi)發(fā)等。沸石分子篩作為一種高效的新型催化材料，在廢氣脫硫脫硝方面表現(xiàn)出良好的效果，有望成為一種重要的廢氣處理催化劑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型旨在解決上述問(wèn)題，提供一種船用廢氣處理裝置。
[0006]—種船用廢氣處理裝置，其特征在于，包括:除塵裝置、氣體混合柜、甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元、控制箱和排氣閥，所述甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元均安置在控制箱中，除塵裝置與殘?jiān)厥詹巯噙B接；氣體混合柜與沸石反應(yīng)單元通過(guò)氣體管道相連接；沸石反應(yīng)單元與洗脫單元相連接，沸石反應(yīng)單元和加熱裝置在同一柜體中，所述加熱裝置可以為電加熱管或電加熱絲常見(jiàn)電加熱裝置；所述洗脫單元為噴淋海水洗脫。
[0007]進(jìn)一步的，所述的控制箱可以是PLC、DSP、ARM、單片機(jī)中的一種。
[0008]進(jìn)一步的，控制箱根據(jù)監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)結(jié)果的反饋，調(diào)節(jié)甲烷存儲(chǔ)柜中甲烷的通入量，加熱裝置的加熱溫度、洗脫單元噴淋量以及廢氣排放閥是否開(kāi)啟，未達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次處理上述裝置的使用過(guò)程如下:
[0009](I)過(guò)濾除塵:將船用廢氣通到除塵裝置中除去廢氣中的固體懸浮顆粒，并收集殘?jiān)綒堅(jiān)厥詹郏?br>[0010](2)氣體混合:將過(guò)濾后的氣體通入到含有0.35%甲烷的甲烷儲(chǔ)存柜中，使廢氣與甲烷充分混
[0011](3)采用沸石脫氮脫硫:將與甲烷充分混合的廢氣通入到沸石催化材料的反應(yīng)柜中，在一定溫度下進(jìn)行脫硫、脫氮、脫硝處理，反應(yīng)如下:
[0012]2N0 = N2+02
[0013]2N0+02= 2N0z
[0014]2S02+02= 2 SO 3
[0015]CH4+202= CO 2+2H20
[0016]CH4+2N02 = N 2+C02+2H20 ；
[0017](4)洗脫:采用噴淋方式再次進(jìn)行廢氣吸收洗脫，除去SO3和部分CO 2，同時(shí)對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，完成廢氣凈化，反應(yīng)原理如下:
[0018]S03+0H—= h++so42—
[0019]C02+0『=HC03—
[0020]HC03—= H++C032—
[0021](5)監(jiān)測(cè)反饋:將凈化完的空氣通入到監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元將結(jié)果顯示在控制箱上，達(dá)到廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)MO的相關(guān)要求，廢氣排放應(yīng)達(dá)到SO2(ppm)/CO2(% v/V) 21.7以下，根據(jù)Tier III，排放控制區(qū)(ECAs)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于130rpm的船只NOx排放低于 3.4g/KWh，130rpm一2000rpm 的船只 NOx 排放低于 9*n( °'2)g/Kffh,大于 2000rpm 的船只NOx排放低于2.0g/Kffh)，當(dāng)檢測(cè)單元檢測(cè)到的結(jié)果達(dá)到以上排上標(biāo)準(zhǔn)時(shí)；控制箱自動(dòng)開(kāi)啟排氣閥，如果不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)重新循環(huán)處理廢氣。
[0022]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中固體顆粒殘?jiān)?，統(tǒng)一到岸上進(jìn)行處理。
[0023]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中人工沸石可以為ZSM-5型、beta型、A型、X型、Y型、絲光沸石分子篩中的一種或幾種，沸石上負(fù)載有Cu、N1、Mn、Co、Fe、Ce、Cr、Zn、Ga、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Re、Ir和Pt中的一種或幾種。
[0024]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中一定溫度為300°C?600°C之間。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0026]該設(shè)備具有運(yùn)行操作靈活，催化效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，防止有害氣體的擴(kuò)散，環(huán)保、成本低等優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型首次采用甲烷與過(guò)濾除塵后的氣體充分混合，使甲烷成為下一道反應(yīng)的還原劑，混合后的氣體再經(jīng)過(guò)沸石反應(yīng)單元，適合的溫度下進(jìn)行催化反應(yīng)，然后采用天然海水進(jìn)行洗脫，最后還進(jìn)行經(jīng)廢氣檢測(cè)，達(dá)標(biāo)排放，不達(dá)標(biāo)重新處理。本實(shí)用新型的脫硝率穩(wěn)定在98%，脫硫率穩(wěn)定在95%以上，最終實(shí)現(xiàn)排出廢氣達(dá)到頂0和國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]圖1為本實(shí)用新型的原理及工藝流程圖
[0029]圖中:1_控制箱；2_除塵裝置；3_氣體混合柜；4_甲烷儲(chǔ)存柜；5_沸石反應(yīng)單元；6-加熱裝置；7_洗脫單元；8_監(jiān)測(cè)單元；9_殘?jiān)厥詹?；A_連接電纜；B_廢氣入口管路；C-開(kāi)關(guān)閥門(mén)；D-液體入口 ；E-液體出口 ；F-氣體出口 ；G-連接線纜；H-過(guò)濾后殘?jiān)?br>【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型中船舶廢氣處理方法，其工作過(guò)程是:廢氣由廢氣入口進(jìn)入除塵裝置，在除塵裝置中，固體懸浮顆粒被去除并排入殘?jiān)厥詹?，除塵后廢氣則在氣體混合柜中與甲烷儲(chǔ)存柜中的甲烷充分混合后，混合的氣體進(jìn)入沸石反應(yīng)單元，同時(shí)加熱裝置對(duì)沸石反應(yīng)單元進(jìn)行加熱，將反應(yīng)溫度加熱到300?400°C，在沸石催化下氮氧化物和二氧化硫被轉(zhuǎn)化去除，轉(zhuǎn)化后的廢氣產(chǎn)物進(jìn)入洗脫單元，廢氣中的SO3和部分CO2再次被海水吸收，船用廢氣得到凈化。凈化后的廢氣進(jìn)入監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)單元將監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示在控制箱，控制箱自動(dòng)開(kāi)啟排氣閥，達(dá)標(biāo)的廢氣排放。
[0032]實(shí)施例2
[0033]廢氣由廢氣入口進(jìn)入除塵裝置，在除塵裝置中去除廢氣中的固體懸浮顆粒，篩除的顆粒直接排放到殘?jiān)厥詹壑小３龎m后廢氣進(jìn)入氣體混合柜與甲烷混合。
[0034]所述的沸石反應(yīng)單元中，ZSM-5人工沸石分子篩，這種沸石上負(fù)載Cu、Ni，在530°C的溫度下，模擬廢氣中含有0.2%的N0、0.15%的S02、0.25%的02，甲烷儲(chǔ)存柜中通入
0.35 %的CH4，可同時(shí)脫硫脫硝。經(jīng)廢氣檢測(cè)，脫硝率穩(wěn)定在98 %，脫硫率穩(wěn)定在95 %以上。主要反應(yīng)原理為:
[0035]2N0 = N2+02
[0036]2N0+02= 2N0z
[0037]2S02+02= 2SO 3
[0038]CH4+2O2= CO 2+2H20
[0039]CH4+2N02= N 2+C02+2H20
[0040]所述的洗脫單元中，主要成分為天然海水，采用噴淋方式吸收廢氣處理反應(yīng)產(chǎn)物，生產(chǎn)少量酸液。同時(shí)對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，主要反應(yīng)原理為:
[0041]S03+0H—= H++S042—
[0042]C02+0H—= HC03—
[0043]HC03—= H++C032—
[0044]其他同上述實(shí)施例。
[0045]所述的殘?jiān)厥詹郏饕饔檬鞘占龎m裝置中的固體顆粒殘?jiān)?，統(tǒng)一在岸上進(jìn)行處理。
[0046]上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船用廢氣處理裝置，其特征在于，包括:除塵裝置、氣體混合柜、甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元、控制箱和排氣閥，所述甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元均安置在控制箱中，除塵裝置與殘?jiān)厥詹巯噙B接；氣體混合柜與沸石反應(yīng)單元通過(guò)氣體管道相連接；沸石反應(yīng)單元與洗脫單元相連接，沸石反應(yīng)單元和加熱裝置在同一柜體中，所述加熱裝置可以為電加熱管或電加熱絲；所述洗脫單元為噴淋海水洗脫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種船用廢氣處理裝置，其特征在于，所述的控制箱可以是PLC、DSP、ARM、單片機(jī)中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種船用廢氣處理裝置，其特征在于，控制箱根據(jù)監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)結(jié)果的反饋，調(diào)節(jié)甲烷存儲(chǔ)柜中甲烷的通入量，加熱裝置的加熱溫度、洗脫單元噴淋量以及廢氣排放閥是否開(kāi)啟，未達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次處理。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種船用廢氣處理裝置，其特征在于，包括：除塵裝置、氣體混合柜、甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元、控制箱和排氣閥，所述甲烷儲(chǔ)存柜、沸石反應(yīng)單元、加熱裝置、洗脫單元、在線監(jiān)測(cè)單元均安置在控制箱中，除塵裝置與殘?jiān)厥詹巯噙B接；氣體混合柜與沸石反應(yīng)單元通過(guò)氣體管道相連接；沸石反應(yīng)單元與洗脫單元相連接，沸石反應(yīng)單元和加熱裝置在同一柜體中。該裝置使用步驟如下：過(guò)濾除塵，通入甲烷氣體混合，采用沸石脫氮脫硫，洗脫，監(jiān)測(cè)反饋。本實(shí)用新型采用甲烷作為還原氣體，通過(guò)以上各裝置的組合有效使船舶廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行操作靈活，催化效率高，成本低，防止有害氣體擴(kuò)散。
【IPC分類】B01D53/75, B01D53/60, B01D53/90, B01D46/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204816228
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520456991
【發(fā)明人】劉炳言, 楊曉丹, 劉偉勛, 劉曉翠, 曹學(xué)磊, 曹學(xué)良
【申請(qǐng)人】青島海德威科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日