本實(shí)用新型涉及的是一種柴油機(jī)系統(tǒng)，具體地說是柴油機(jī)尾氣處理裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著船舶工業(yè)的迅猛發(fā)展，其動(dòng)力裝置排放的NOx，SO2和顆粒物含量進(jìn)一步增加，對(duì)尾氣排放的控制要求也越來越苛刻。船用主、輔機(jī)、燃油鍋爐與焚燒爐排放到空氣中的NOx，SO2和顆粒物對(duì)人類和環(huán)境都會(huì)引起很大的危害，我國(guó)政府也針對(duì)船舶尾氣污染物的排放情況制定了向應(yīng)法規(guī)，并確定了排放控制區(qū)內(nèi)的核心港口區(qū)域。
用來脫除船舶低速機(jī)尾氣中氮氧化物的措施通常為渦輪前高壓SCR，排氣溫度較高，滿足催化劑的要求，達(dá)到脫硝的目的。高壓SCR系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)集成化程度較高，安裝位置有一定的局限，而且對(duì)增壓器效率影響較大。同時(shí)，大型運(yùn)輸船為節(jié)約成本，燃用的都是含硫量較高的重質(zhì)柴油，目前尚未有適用于船舶的同時(shí)脫除NOx，SO2和顆粒物的裝置。
鑒于排放法規(guī)的日益臨近，研制新型高效的尾氣復(fù)合后處理設(shè)備，特別是能與現(xiàn)有船舶動(dòng)力裝置配套的，船東更能夠接受的處理設(shè)備，是解決我國(guó)當(dāng)前及未來遠(yuǎn)洋船舶自由進(jìn)出世界各海域，推動(dòng)我國(guó)航運(yùn)事業(yè)走向世界不可缺少的重要措施。
現(xiàn)有技術(shù)中，主要的船舶尾氣污染物脫除技術(shù)主要有：
專利“一種船舶內(nèi)燃機(jī)尾氣脫硫脫硝方法(201410756640.5)”，通過洗滌技術(shù)結(jié)合電暈催化技術(shù)，其流程是尾氣先進(jìn)入水冷塔，在經(jīng)過脫硫塔脫硫，脫硫后的尾氣經(jīng)等離子放電催化氧化后，進(jìn)入脫硝塔，實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝。該方案等離子放電耗能大，且反應(yīng)容器較多，體積較大，反應(yīng)后洗滌廢水中的硝酸鹽難以去除。
專利“一種新型濕式船舶廢氣綜合處理方法及裝置(201510175989.4)”，是通過將尾氣依次經(jīng)過海水，強(qiáng)氧化性、強(qiáng)酸性溶液和強(qiáng)還原性、強(qiáng)堿性溶液處理，或者同過預(yù)氧化器，然后通過洗滌裝置進(jìn)行脫除，得到潔凈尾氣和廢液， 廢液在用海水稀釋后排到大海，方案中提及的各種強(qiáng)氧化還原劑等，成本較高，氧化裝置耗能大，經(jīng)濟(jì)性不適用于船舶，而且處理廢液方式為海水稀釋，不能從根本上解決污染問題。
專利“一種煙氣脫硫脫硝方法及裝置(201310613965.3)”，是通過利用熱管換熱器及熱泵給煙氣升溫，再依次通過脫硝脫硫裝置，可以達(dá)到較高的脫硫脫硝效率。該方案所述煙氣升溫方式，需要換熱器等大型設(shè)備，對(duì)于空間高利用率的船舶而言，改煙氣升溫方式是不可行的，不適用于脫硝裝置安裝在船舶低速柴油機(jī)增壓器后的方案，而且未考慮反應(yīng)器結(jié)垢及廢水處理問題，該專利所述方案不適用于船舶。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供同時(shí)高效的脫除的NOx，SO2和顆粒物的目的，并能實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝系統(tǒng)在公海和排放控制區(qū)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換的一種船舶低速柴油機(jī)尾氣后處理復(fù)合裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
本實(shí)用新型一種船舶低速柴油機(jī)尾氣后處理復(fù)合裝置，其特征是：包括脫硝系統(tǒng)和洗滌系統(tǒng)，柴油機(jī)通過進(jìn)氣管連接進(jìn)氣集管，進(jìn)氣集管通過壓氣機(jī)后管路連接壓氣機(jī)，柴油機(jī)通過排氣管連接排氣集管，排氣集管通過渦輪前管路連接渦輪的進(jìn)口，渦輪的出口連接出口管路；所述脫硝系統(tǒng)包括SCR反應(yīng)器、混合器、余熱鍋爐、燃燒器、壓縮空氣源、尿素供給單元、蒸發(fā)器，出口管路分別連通反應(yīng)器旁通管路和反應(yīng)器進(jìn)口管路，反應(yīng)器旁通管路和反應(yīng)器進(jìn)口管路之間的出口管路上安裝反應(yīng)器密封閥，反應(yīng)器進(jìn)口管路連接SRC反應(yīng)器進(jìn)口，在反應(yīng)器進(jìn)口管路上安裝混合器，反應(yīng)器旁通管路分別連通尾氣加溫管路和脫硫系統(tǒng)管路，尾氣加溫管路和脫硫系統(tǒng)管路之間的反應(yīng)器旁通管路上安裝余熱鍋爐，SCR反應(yīng)器的出口連接尾氣加溫管路，尾氣加溫管路上依次安裝節(jié)流閥、鼓風(fēng)機(jī)、燃燒器、蒸發(fā)器，節(jié)流閥位于SCR反應(yīng)器和反應(yīng)器旁通管路之間的尾氣加溫管路上，壓縮空氣源、尿素供給單元均連接SCR反應(yīng)器和蒸發(fā)器，蒸發(fā)器通過尿素噴射管路連接混合器之前的反應(yīng)器進(jìn)口管路；所述洗滌系統(tǒng)包括文丘里洗滌器、洗滌塔、換熱器、廢水處理單元，文丘里洗滌器分別連接脫硫系統(tǒng)管路、洗滌塔、洗滌器管路，洗滌塔進(jìn)口連接洗滌塔進(jìn)口管路，洗滌塔出口 連接洗滌塔出口管路，洗滌塔分別通過主循環(huán)管路和副循環(huán)管路連接洗滌塔進(jìn)口管路，主循環(huán)管路上依次安裝換熱器、廢水處理單元、第一洗滌液循環(huán)泵，副循環(huán)管路上安裝第二洗滌液循環(huán)泵，洗滌器管路上安裝第三洗滌液循環(huán)泵，洗滌塔進(jìn)口管路連接海水泵和堿液泵。
本實(shí)用新型還可以包括：
1、出口管路與渦輪前管路通過渦輪旁通管路相連通，渦輪旁通管路上安裝旁通閥。
本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于：本實(shí)用新型提供了一種可用于船舶的高效同時(shí)脫除氮氧化物、硫氧化物和顆粒物的系統(tǒng)，特別是可適用于燃用高硫重油船舶低速機(jī)的低壓SCR脫硝系統(tǒng)和脫硫、顆粒物的洗滌系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，SCR系統(tǒng)位于渦輪增壓器后側(cè)，便于靈活布置SCR裝置。采用旁通渦輪前高溫尾氣，升高渦輪后尾氣溫度，節(jié)省能耗，采用回流尾氣補(bǔ)燃加溫，來去除反應(yīng)器內(nèi)的沉積物。該后處理系統(tǒng)，污染物NOx、SO2和顆粒物的脫除效率高，能夠滿足IMO等國(guó)內(nèi)外組織規(guī)定的排放法規(guī)的限制值，并能夠?qū)崿F(xiàn)船舶在公海及排放控制區(qū)內(nèi)航行時(shí)運(yùn)行模式的切換。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述：
結(jié)合圖1，本實(shí)用新型船舶低速柴油機(jī)尾氣后處理復(fù)合裝置主要包括：SCR脫硝系統(tǒng)和濕法洗滌系統(tǒng)。脫硝系統(tǒng)主要包括：SCR反應(yīng)器11，混合器10，蒸發(fā)器15，壓縮空氣源18，尿素供給單元20，鼓風(fēng)機(jī)13，燃燒器14，轉(zhuǎn)換閥門及連接管路；洗滌系統(tǒng)包括：洗滌塔28，文丘里洗滌器27，換熱器34，廢水處理單元32，海水、堿液和循環(huán)液供給泵及連接管路和傳感器等。其特征是：渦輪旁通管路39經(jīng)過旁通閥5與渦輪6出口管路相連，渦輪6通過出口管路42，一路經(jīng)反應(yīng)器密封閥7、混合器10，與SCR反應(yīng)器11相連，另一經(jīng)反應(yīng)器旁通管路25，經(jīng)反應(yīng)器旁通閥8，余熱鍋爐43與截止閥38或脫硫系統(tǒng)管路40相連。SCR反應(yīng)器11出口管路經(jīng)反應(yīng)器節(jié)流閥9以三通方式與反應(yīng)器旁通管路25相連，以三通方式與SCR反應(yīng)器11出口管路相連的尾氣加溫管路12，經(jīng)鼓 風(fēng)機(jī)13、燃燒器14與蒸發(fā)器15相連，壓縮空氣源18尿素供給單元20分別通過管路17、管路19與蒸發(fā)器15相連，蒸發(fā)器15通過尿素噴射管路16與反應(yīng)器進(jìn)口管路相連。洗滌進(jìn)氣管路經(jīng)洗滌截止閥37與文丘里洗滌器27相連，降溫泵35和主循環(huán)泵33分別通過降溫管路、主管路與洗滌塔28相連，主管路上連接有換熱器34，海水供給單元和建業(yè)攻擊單元分別通過管路經(jīng)海水泵30和堿液泵31與循環(huán)管路相連，水處理單元32通過管路與主循環(huán)管路41相連。
脫硝系統(tǒng)主體是SCR反應(yīng)器11，與尿素供給單元20、壓縮空氣源18、蒸發(fā)器15、鼓風(fēng)機(jī)13、燃燒器14及混合器10相互配合，實(shí)現(xiàn)脫硝功能，并帶有吹灰系統(tǒng)，壓縮空氣源18通過管路17，經(jīng)吹灰管路26與反應(yīng)器相連。
洗滌系統(tǒng)主體為洗滌塔28和文丘里洗滌器27，通過與洗滌液循環(huán)泵29、33、35，海水供給泵20、堿液泵31，pH等傳感器的相互配合實(shí)現(xiàn)脫硫功能，并連接有水處理單元32。
結(jié)合圖1，脫硝功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：發(fā)動(dòng)機(jī)1排出的尾氣經(jīng)各氣缸排氣管2進(jìn)入排氣集管3，然后經(jīng)渦輪前管路4進(jìn)入渦輪6，經(jīng)渦輪出口管路42分為兩路，一路反應(yīng)器密封閥7和反應(yīng)器節(jié)流閥9關(guān)閉，尾氣由反應(yīng)器旁通管路25經(jīng)反應(yīng)器旁通閥8，經(jīng)余熱鍋爐43，截止閥38排出或經(jīng)截止閥37進(jìn)入脫硫系統(tǒng)管路40，尾氣沒有經(jīng)過脫硝管路，為公海內(nèi)航行時(shí)運(yùn)行模式；另一路反應(yīng)器旁通閥8關(guān)閉，尾氣經(jīng)反應(yīng)器密封閥7、混合器10，進(jìn)入SCR反應(yīng)器11，然后經(jīng)過反應(yīng)器節(jié)流閥9，經(jīng)余熱鍋爐43，截止閥38排出或經(jīng)截止閥37進(jìn)入脫硫系統(tǒng)管路40，尿素由尿素存儲(chǔ)單元20經(jīng)管路19進(jìn)入蒸發(fā)器15，壓縮空氣由壓縮空氣源18產(chǎn)生，經(jīng)管路17進(jìn)入蒸發(fā)器15，與通過尾氣回流管路12回流的高溫尾氣共同作用下，在蒸發(fā)器15內(nèi)實(shí)現(xiàn)尿素溶液的充分霧化，經(jīng)尿素噴射管路16，噴入道混合器入口管路。用于尿素蒸發(fā)的回流高溫尾氣是經(jīng)管路12，在鼓風(fēng)機(jī)13的作用下，經(jīng)燃燒器14升溫實(shí)現(xiàn)的，適量的高溫循環(huán)尾氣可以出去SCR反應(yīng)器11內(nèi)的硫酸氫胺。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣與霧化的尿素溶液經(jīng)混合器10充分混合，進(jìn)入SCR反應(yīng)器11，在催化劑作用下，實(shí)現(xiàn)脫硝的目的，脫硝效率為99％，為排放控制區(qū)內(nèi)航行時(shí)運(yùn)行模式。對(duì)于低壓脫硝過程，在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷或者低溫溫度環(huán)境中，尾氣溫度會(huì)過低，影響催化反應(yīng)進(jìn)行，在渦輪前高壓側(cè)管路經(jīng)尾氣旁通閥5旁通部分尾氣到低壓側(cè)渦輪出口管路42，來將尾氣溫度提高到所需 水平。
結(jié)合圖1，脫硫和顆粒功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：直接來源于發(fā)動(dòng)機(jī)或經(jīng)過脫硝處理后的尾氣經(jīng)余熱鍋爐43，截止閥37，通過管路40依次進(jìn)入文丘里洗滌器27和洗滌塔28，然后經(jīng)管路36排出，顆粒主要是在文丘里洗滌器27脫除，文丘里洗滌器也能脫除少量的硫氧化物，但洗滌塔28是主要脫硫裝置，通過堿液來吸收脫除，顆粒去除效率達(dá)80％，脫硫效率可達(dá)到99％。海水泵30和堿液泵31向循環(huán)管路提供海水和補(bǔ)充堿液，洗滌廢水經(jīng)水處理單元32處理后排出舷外。
水處理單元，采用四級(jí)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢液處理，分別進(jìn)行廢水調(diào)質(zhì)、乳化廢水中油污顆粒、凝絮廢水雜志、廢水浮選和氧化，由此可達(dá)到IMO排放要求。
本實(shí)用新型船舶低速柴油機(jī)尾氣后處理復(fù)合裝置主要包括：脫硝系統(tǒng)和洗滌系統(tǒng)，其中脫硝系統(tǒng)主要包括：SCR反應(yīng)器11，混合器10，蒸發(fā)器15，壓縮空氣源18，尿素供給單元20，鼓風(fēng)機(jī)13，燃燒器14，轉(zhuǎn)換閥門及連接管路；脫硫系統(tǒng)包括：洗滌塔28，文丘里洗滌器27，換熱器34，廢水處理單元32，海水、堿液和循環(huán)液供給泵及連接管路和傳感器等。其特征是：渦輪旁通管路39經(jīng)過旁通閥5與渦輪6出口管路相連，渦輪6通過出口管路42，一路經(jīng)反應(yīng)器密封閥7、混合器10，與SCR反應(yīng)器11相連，另一經(jīng)反應(yīng)器旁通管路25，經(jīng)反應(yīng)器旁通閥8，余熱鍋爐43與截止閥38或洗滌系統(tǒng)管路40相連。SCR反應(yīng)器11出口管路經(jīng)反應(yīng)器節(jié)流閥9以三通方式與反應(yīng)器旁通管路25相連，以三通方式與SCR反應(yīng)器11出口管路相連的尾氣加溫管路12，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)13、燃燒器14與蒸發(fā)器15相連，壓縮空氣源18尿素供給單元20分別通過管路17、管路19與蒸發(fā)器15相連，蒸發(fā)器15通過尿素噴射管路16與反應(yīng)器進(jìn)口管路相連。脫硫進(jìn)氣管路經(jīng)洗滌截止閥37與文丘里洗滌器27相連，降溫泵35和主循環(huán)泵33分別通過降溫管路、主管路與洗滌塔28相連，主管路上連接有換熱器34，海水供給單元和堿液供給單元分別通過管路經(jīng)海水泵30和堿液泵31與循環(huán)管路相連，水處理單元32通過管路與主循環(huán)管路41相連。
脫硝系統(tǒng)主體是SCR反應(yīng)器11，與尿素供給單元20、壓縮空氣源18、蒸發(fā)器15、鼓風(fēng)機(jī)13、燃燒器14及混合器10相互配合，實(shí)現(xiàn)脫硝功能，并帶有吹灰系統(tǒng)，壓縮空氣源18通過管路17，經(jīng)吹灰管路26與反應(yīng)器相連。
洗滌系統(tǒng)主體為洗滌塔28和文丘里洗滌器27，通過與洗滌液循環(huán)泵29、33、35，海水供給泵20、堿液泵31，pH等傳感器的相互配合實(shí)現(xiàn)脫硫功能，并連接有水處理單元32。
脫硝系統(tǒng)主要包括：SCR反應(yīng)器11，混合器10，蒸發(fā)器15，壓縮空氣源18，尿素供給單元20，鼓風(fēng)機(jī)13，燃燒器14，轉(zhuǎn)換閥門及連接管路；脫硫系統(tǒng)包括：洗滌塔28，文丘里洗滌器27，換熱器34，廢水處理單元32，海水、堿液和循環(huán)液供給泵及連接管路和傳感器等。其特征是：渦輪旁通管路39經(jīng)過旁通閥5與渦輪6出口管路相連，渦輪6通過出口管路42，一路經(jīng)反應(yīng)器密封閥7、混合器10，與SCR反應(yīng)器11相連，另一經(jīng)反應(yīng)器旁通管路25，經(jīng)反應(yīng)器旁通閥8與截止閥38或洗滌系統(tǒng)管路40相連。SCR反應(yīng)器11出口管路經(jīng)反應(yīng)器節(jié)流閥9以三通方式與反應(yīng)器旁通管路25相連，以三通方式與SCR反應(yīng)器11出口管路相連的尾氣加溫管路12，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)13、燃燒器14與蒸發(fā)器15相連，壓縮空氣源18尿素供給單元20分別通過管路17、管路19與蒸發(fā)器15相連，蒸發(fā)器15通過尿素噴射管路16與反應(yīng)器進(jìn)口管路相連。洗滌進(jìn)氣管路經(jīng)洗滌截止閥37與文丘里洗滌器27相連，降溫泵35和主循環(huán)泵33分別通過降溫管路、主管路與洗滌塔28相連，主管路上連接有換熱器34，海水供給單元和堿液供給單元分別通過管路經(jīng)海水泵30和堿液泵31與循環(huán)管路相連，水處理單元32通過管路與主循環(huán)管路41相連。
脫硝裝置與洗滌裝置相配合，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器旁通閥8、反應(yīng)器密封閥7、反應(yīng)器節(jié)流閥9、截止閥38和截止閥37的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)在公海和排放控制區(qū)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換。
對(duì)于低壓脫硝過程，在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷或者低溫溫度環(huán)境中，尾氣溫度會(huì)過低，影響催化反應(yīng)進(jìn)行，在渦輪前高壓側(cè)管路經(jīng)尾氣旁通閥5和渦輪旁通管路39旁通部分尾氣到低壓側(cè)渦輪出口管路42，來將進(jìn)入反應(yīng)器的尾氣溫度提高到所需水平。
經(jīng)管路12回流的尾氣，在鼓風(fēng)機(jī)13的作用下，經(jīng)燃燒器14實(shí)現(xiàn)升溫，用于輔助尿素蒸發(fā)，而且適量的高溫循環(huán)尾氣可以出去沉積在SCR反應(yīng)器11內(nèi)的硫酸氫胺。