一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其包括反應(yīng)塔、煙氣系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、海水入水系統(tǒng)以及監(jiān)測控制系統(tǒng)；所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣管和引風(fēng)機(jī)，所述煙氣管的一端連接柴油機(jī)，另一端伸入到反應(yīng)塔內(nèi)；所述曝氣系統(tǒng)安裝在反應(yīng)塔內(nèi)；海水入水系統(tǒng)連接在反應(yīng)塔底部，反應(yīng)塔設(shè)有廢水出口和凈氣排放管；所述檢測控制系統(tǒng)包括煙氣流量的煙氣流量控制閥、煙氣檢測感應(yīng)器、海水流量控制閥以及電子控制單元，所述電子控制單元根據(jù)煙氣檢測感應(yīng)器發(fā)出的信號控制煙氣流量控制閥和海水流量控制閥的開與關(guān)以及調(diào)節(jié)煙氣和海水的流量的大小。本實(shí)用新型可移植到船舶中，實(shí)現(xiàn)對船舶煙氣中氮氧化物和硫氧化物的吸收處理，減少船舶尾氣的有害排放。
【專利說明】
一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及船舶與海洋中的尾氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002 ]隨著國際海事組織頂O對船舶柴油機(jī)的SOx和NOx排放的控制要求愈來愈高(國際防止船舶造成污染公約附則VI技術(shù)規(guī)則修正案正式生效)，船舶硫氮氧化物排放控制勢在必行，船舶煙氣脫硫脫氮將成為未來的研究熱點(diǎn)。對于尾氣的處理主要是兩個(gè)方面:機(jī)內(nèi)處理和機(jī)外處理。主流的內(nèi)燃機(jī)機(jī)內(nèi)處理是廢氣再循環(huán)(EGR)，而柴油機(jī)中應(yīng)用EGR會(huì)使燃油消耗率上升和顆粒排放惡化。由于船用燃油硫含量和灰分要比汽車燃料大很多，如果在船舶柴油機(jī)上應(yīng)用廢氣再循環(huán)，會(huì)引起汽缸套的磨損和腐蝕，并增加廢氣中顆粒和煙霧的排放。同時(shí)，引入EGR后，二氧化碳的排放和燃燒噪聲也會(huì)增加。而且不論進(jìn)氣中的二氧化碳含量如何，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲都會(huì)增加。然而，機(jī)內(nèi)處理實(shí)際上沒有一種方案可適用于所有發(fā)動(dòng)機(jī)，每種方案對柴油機(jī)都有或多或少的副作用。
[0003]機(jī)外處理較為先進(jìn)的就是SCR(選擇性催化氧化)。目前降低船舶柴油機(jī)氮氧化物的機(jī)外措施SCR不能吸收S0X，還會(huì)因硫氧化物的存在而降低其吸收性能。因NOx和SOx同為酸性氣體，可以同時(shí)讓海水來吸收，達(dá)到一舉兩得的目的。就海水脫硫裝置而言，在陸地電廠已有應(yīng)用其理論基礎(chǔ)比較成熟完善，但是現(xiàn)有的設(shè)備體積縮大，效率提低，水質(zhì)的恢復(fù)處理難度大難以移植到船舶廢氣脫硫脫氮中。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，可移植到行駛中的船舶中，實(shí)現(xiàn)對船舶煙氣中氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的吸收處理，減少船舶尾氣的有害排放，使之符合IMO的排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，解決海水水質(zhì)恢復(fù)問題，減少了水的污染。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其包括反應(yīng)塔、煙氣系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、海水入水系統(tǒng)以及監(jiān)測控制系統(tǒng)；
[0007]所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣管和設(shè)置在煙氣管內(nèi)的引風(fēng)機(jī)，所述煙氣管的一端連接柴油機(jī)，另一端伸入到反應(yīng)塔內(nèi)；所述曝氣系統(tǒng)安裝在反應(yīng)塔內(nèi)部并位于煙氣管的下方;所述海水入水系統(tǒng)連接在反應(yīng)塔底部與反應(yīng)塔內(nèi)相通，所述反應(yīng)塔設(shè)有廢水出口和凈氣排放管；
[0008]所述監(jiān)測控制系統(tǒng)包括設(shè)置在煙氣管上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的煙氣流量的煙氣流量控制閥、設(shè)置在凈氣排放管上的用于檢測煙氣信號的煙氣檢測感應(yīng)器、設(shè)置在海水入水系統(tǒng)上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的海水量的海水流量控制閥以及電子控制單元，所述電子控制單元根據(jù)煙氣檢測感應(yīng)器發(fā)出的信號控制煙氣流量控制閥和海水流量控制閥的開與關(guān)以及調(diào)節(jié)煙氣和海水的流量的大小。
[0009]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的曝氣系統(tǒng)包括曝氣攪拌裝置，該曝氣攪拌裝置安裝在煙氣管正下方的反應(yīng)塔底部并由曝氣管和安裝在曝氣管上端的攪拌槳組件組成，所述曝氣管上設(shè)有出氣孔。
[0010]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的攪拌槳組件包括圓盤渦輪式槳葉和斜葉圓盤式槳葉。
[0011]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的煙氣管的出口為向下開口的喇叭口，該喇叭口的下端套接有渦輪式氣體擴(kuò)散通道，該渦輪式氣體擴(kuò)散通道的內(nèi)徑大于攪拌槳組件旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓圈半徑。
[0012]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的海水入水系統(tǒng)包括設(shè)置在反應(yīng)塔底部塔壁上與反應(yīng)塔連通的入水管和設(shè)置在入水管上的水栗，所述海水流量控制閥位于水栗與反應(yīng)塔之間的入水管上。
[0013]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的反應(yīng)塔內(nèi)壁上對應(yīng)于煙氣管出口和曝氣攪拌裝置的位置處設(shè)有擋板。
[0014]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置還包括設(shè)置在煙氣管出口和凈氣排放管之間的反應(yīng)塔內(nèi)的除沫裝置。
[0015]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的電子控制單元包括微處理器和控制電路，所述煙氣流量控制閥為煙氣流量電磁閥，所述海水流量控制閥為海水流量電磁閥，煙氣流量電磁閥及海水流量電磁閥分別與控制電路電連接，并由微處理器控制兩者的開與關(guān);所述煙氣檢測感應(yīng)器與微處理器信號連接，煙氣檢測感應(yīng)器將檢測到的煙氣成分的信號反饋給微處理器，微處理器根據(jù)接收到的信號判斷煙氣的質(zhì)量。
[0016]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0017]1.本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置利用海水添加漂白粉對船舶尾氣中的硫氧化物和氮氧化物同時(shí)吸收，減少了尾氣的污染，使船舶排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；
[0018]2.本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置同時(shí)對吸收的海水進(jìn)行處理，恢復(fù)海水水質(zhì)的基本要求，同時(shí)返回壓載艙可以殺死壓載海水中的浮游生物，達(dá)到對船舶壓載水的處理，一舉兩得，且運(yùn)營成本低廉。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型所述的曝氣攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型所述的反應(yīng)塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型所述的渦輪式氣體擴(kuò)散通道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]其中，各附圖標(biāo)記為:1、水栗；2、海水流量控制閥；3、曝氣攪拌裝置;31、曝氣管；32、攪拌槳組件;33、出氣孔;4、反應(yīng)塔;5、廢水出口；6、除沫裝置;7、煙氣管;8、旁通煙管;9、弓丨風(fēng)機(jī)；10、煙氣流量控制閥；11、電子控制單元；12、煙氣檢測感應(yīng)器；13、凈氣排放管；14、渦輪式氣體擴(kuò)散通道;15、擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其包括反應(yīng)塔、煙氣系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、海水入水系統(tǒng)以及監(jiān)測控制系統(tǒng)；
[0026]所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣管7和設(shè)置在煙氣管7內(nèi)的引風(fēng)機(jī)9，所述煙氣管7的一端連接柴油機(jī)，另一端伸入到反應(yīng)塔4內(nèi)；所述曝氣系統(tǒng)安裝在反應(yīng)塔4內(nèi)部并位于煙氣管7的下方;所述海水入水系統(tǒng)連接在反應(yīng)塔4底部與反應(yīng)塔4內(nèi)相通，所述反應(yīng)塔4設(shè)有廢水出口 5和凈氣排放管13;
[0027]所述監(jiān)測控制系統(tǒng)包括設(shè)置在煙氣管7上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔4內(nèi)的煙氣流量的煙氣流量控制閥10、設(shè)置在凈氣排放管13上的用于檢測煙氣信號的煙氣檢測感應(yīng)器12、設(shè)置在海水入水系統(tǒng)上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的海水量的海水流量控制閥2以及電子控制單元11，所述電子控制單元11根據(jù)煙氣檢測感應(yīng)器12發(fā)出的信號控制煙氣流量控制閥10和海水流量控制閥2的開與關(guān)以及調(diào)節(jié)煙氣和海水的流量大小。
[0028]如圖2所示，進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的曝氣系統(tǒng)包括曝氣攪拌裝置3，該曝氣攪拌裝置3安裝在煙氣管正下方的反應(yīng)塔4底部并由曝氣管31和安裝在曝氣管上端的攪拌槳組件32組成，所述曝氣管31上設(shè)有出氣孔33。
[0029]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的攪拌槳組32件包括圓盤渦輪式槳葉和斜葉圓盤式槳葉。
[0030]如圖3和圖4所示，進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的煙氣管7的出口為向下開口的喇叭口，該喇叭口的下端套接有渦輪式氣體擴(kuò)散通道14，該渦輪式氣體擴(kuò)散通道14的內(nèi)徑大于攪拌槳組件32旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓圈半徑。
[0031]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的海水入水系統(tǒng)包括設(shè)置在反應(yīng)塔4底部塔壁上與反應(yīng)塔連通的入水管和設(shè)置在入水管上的水栗I，所述海水流量控制閥2位于水栗I與反應(yīng)塔4之間的入水管上。
[0032]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的反應(yīng)塔4內(nèi)壁上對應(yīng)于煙氣管7出口和曝氣攪拌裝置3的位置處設(shè)有擋板15。
[0033]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置還包括設(shè)置在煙氣管7出口和凈氣排放管13之間的反應(yīng)塔4內(nèi)的除沫裝置6。
[0034]進(jìn)一步的方案中，本實(shí)用新型所述的電子控制單元包括微處理器和控制電路，所述煙氣流量控制閥10為煙氣流量電磁閥，所述海水流量控制閥2為海水流量電磁閥，煙氣流量電磁閥10及海水流量電磁閥2分別與控制電路電連接，并由微處理器控制兩者的開與關(guān)；所述煙氣檢測感應(yīng)器12與微處理器信號連接，煙氣檢測感應(yīng)器12將檢測到的煙氣成分的信號反饋給微處理器，微處理器根據(jù)接收到的信號判斷煙氣的質(zhì)量。
[0035]在本實(shí)用新型中對煙氣系統(tǒng)是船舶柴油機(jī)汽缸出來的煙氣匯集到煙氣管，經(jīng)廢氣鍋爐的利用后，用引風(fēng)機(jī)將煙氣通入反應(yīng)塔與海水進(jìn)行反應(yīng)吸收，海水入水系統(tǒng)負(fù)責(zé)將船舶頂邊壓載艙內(nèi)的海水栗入反應(yīng)塔內(nèi)，對煙氣吸收，再從另一邊流回到壓載艙;曝氣系統(tǒng)則一方面對大的煙氣氣泡擊碎成利于氣液反應(yīng)的小氣泡，另一方面對海水水質(zhì)做恢復(fù)處理，提升其COD值和pH值；同時(shí)，對反應(yīng)塔內(nèi)的海水進(jìn)行攪拌，加大氣液傳質(zhì)混合，促進(jìn)煙氣吸收;監(jiān)測控制系統(tǒng)根據(jù)柴油機(jī)的負(fù)荷、凈氣質(zhì)量和海況，相應(yīng)地調(diào)節(jié)煙管開度，海水流量等，保證反應(yīng)在合理的范圍內(nèi)。
[0036]本實(shí)用新型的具體工作流程如下:開啟引風(fēng)機(jī)9、海水栗I和曝氣攪拌裝置3。海水栗從船舶壓載艙抽吸海水，往反應(yīng)塔體4的底部不斷地切向注入一定量的海水，與鼓入的柴油機(jī)煙氣進(jìn)行鼓泡反應(yīng)吸收(引風(fēng)機(jī)起到緩解柴油機(jī)背壓的作用)。反應(yīng)利用海水自身堿性和氧化添加劑漂白粉來吸收硫氮氧化物。同時(shí)，伴隨壓縮空氣的介入和旋轉(zhuǎn)攪拌，加速反應(yīng)的進(jìn)行和S032—、HS03—的氧化，即對海水進(jìn)行曝氣，恢復(fù)水質(zhì)。反應(yīng)過程中新鮮海水不斷將反應(yīng)后的廢水往塔體上方推，使反應(yīng)后的水從廢水出口 5流出回到壓載艙。此時(shí)的廢水水質(zhì)已經(jīng)得到一定的恢復(fù)，回到壓載艙與新鮮海水融匯，水質(zhì)進(jìn)一步恢復(fù)，但是帶有氧化弱酸性，可以起到殺死微生物的作用。裝置的整個(gè)處在酸性腐蝕環(huán)境下，包括所有可能接觸到飽和煙氣冷凝液或從反應(yīng)塔帶出的霧氣和液滴的凈煙道、旁路煙道均處于該腐蝕環(huán)境。為了防止設(shè)備被腐蝕，本實(shí)用新型中采用聚脲材料對高濕脫硫脫氮凈化處理后的凈煙道及旁路煙道進(jìn)行防腐。本裝置曝氣攪拌裝置由于整個(gè)曝氣管處在酸性腐蝕的環(huán)境下，進(jìn)而采用石墨空心曝氣管，內(nèi)通船舶減壓后的壓縮空氣。攪拌槳組件32在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，上層攪拌槳采用圓盤渦輪式槳葉，加強(qiáng)對氣泡的剪切;下層槳用斜葉圓盤式槳葉，增大軸向混合，二者的旋轉(zhuǎn)將海水與煙氣的反應(yīng)加大加快，高效地促進(jìn)海水吸收NOx和S0X。與此用時(shí)，壓縮空氣從出氣孔33排出，參與進(jìn)行氧化曝氣反應(yīng)，恢復(fù)水質(zhì)。反應(yīng)塔4底部內(nèi)壁設(shè)有擋板15，作用是將液體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改為垂直翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，消除旋渦，增加反應(yīng)塔內(nèi)的湍流，加強(qiáng)物料間的混合，改善所施加功率的有效利用率。反應(yīng)塔4內(nèi)部加裝貼壁的擋板15，達(dá)到全擋板條件，提供的流型能夠帶動(dòng)全塔的物料運(yùn)動(dòng)，確保充分混合以及攪拌功率的飽和，更加節(jié)能。吸收處理后的尾氣，從反應(yīng)塔內(nèi)海水中溢出，經(jīng)過除沫裝置6，去除酸性的海水蒸汽，從凈氣排放管13流出，通往大氣。煙氣檢測感應(yīng)器12實(shí)時(shí)監(jiān)測凈氣中的硫氧化物和氮氧化物含量，將數(shù)據(jù)傳送到電子控制單元11 (ECU控制單元)，電子控制單元11根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)，對煙氣流量、海水流量、和壓縮空氣量及攪拌轉(zhuǎn)速，引風(fēng)機(jī)9煙氣流速等進(jìn)行控制，使反應(yīng)處于最佳狀態(tài)，達(dá)到控制凈氣質(zhì)量的目的。此外，當(dāng)船舶遇到特殊情況時(shí)，如大風(fēng)浪、極端天氣或柴油機(jī)異常工作，導(dǎo)致柴油機(jī)不正常排放，背壓異常升高，煙氣可不通過本裝置，本實(shí)用新型通過在煙氣管7上設(shè)置旁通煙管8排出，減弱對船舶柴油機(jī)的影響。
[0037]上述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本實(shí)用新型保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，其包括反應(yīng)塔、煙氣系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、海水入水系統(tǒng)以及監(jiān)測控制系統(tǒng)； 所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣管和設(shè)置在煙氣管內(nèi)的引風(fēng)機(jī)，所述煙氣管的一端連接柴油機(jī)，另一端伸入到反應(yīng)塔內(nèi)；所述曝氣系統(tǒng)安裝在反應(yīng)塔內(nèi)部并位于煙氣管的下方;所述海水入水系統(tǒng)連接在反應(yīng)塔底部與反應(yīng)塔內(nèi)相通，所述反應(yīng)塔設(shè)有廢水出口和凈氣排放管； 所述監(jiān)測控制系統(tǒng)包括設(shè)置在煙氣管上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的煙氣流量的煙氣流量控制閥、設(shè)置在凈氣排放管上的用于檢測煙氣信號的煙氣檢測感應(yīng)器、設(shè)置在海水入水系統(tǒng)上用于控制進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的海水量的海水流量控制閥以及電子控制單元，所述電子控制單元根據(jù)煙氣檢測感應(yīng)器發(fā)出的信號控制煙氣流量控制閥和海水流量控制閥的開與關(guān)以及調(diào)節(jié)煙氣和海水的流量的大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述曝氣系統(tǒng)包括曝氣攪拌裝置，該曝氣攪拌裝置安裝在煙氣管正下方的反應(yīng)塔底部并由曝氣管和安裝在曝氣管上端的攪拌槳組件組成，所述曝氣管上設(shè)有出氣孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述攪拌槳組件包括圓盤渦輪式槳葉和斜葉圓盤式槳葉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述煙氣管的出口為向下開口的喇叭口，該喇叭口的下端套接有渦輪式氣體擴(kuò)散通道，該渦輪式氣體擴(kuò)散通道的內(nèi)徑大于攪拌槳組件旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓圈半徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述海水入水系統(tǒng)包括設(shè)置在反應(yīng)塔底部塔壁上與反應(yīng)塔連通的入水管和設(shè)置在入水管上的水栗，所述海水流量控制閥位于水栗與反應(yīng)塔之間的入水管上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述反應(yīng)塔內(nèi)壁上對應(yīng)于煙氣管出口和曝氣攪拌裝置的位置處設(shè)有擋板。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，該一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置還包括設(shè)置在煙氣管出口和凈氣排放管之間的反應(yīng)塔內(nèi)的除沫裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一體式海水脫硫脫氮尾氣處理裝置，其特征在于，所述電子控制單元包括微處理器和控制電路，所述煙氣流量控制閥為煙氣流量電磁閥，所述海水流量控制閥為海水流量電磁閥，煙氣流量電磁閥及海水流量電磁閥分別與控制電路電連接，并由微處理器控制兩者的開與關(guān);所述煙氣檢測感應(yīng)器與微處理器信號連接，煙氣檢測感應(yīng)器將檢測到的煙氣成分的信號反饋給微處理器，微處理器根據(jù)接收到的信號判斷煙氣的質(zhì)量。
【文檔編號】B01D53/18GK205435389SQ201521138283
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】卓婧, 黃曉峰
【申請人】浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院