CN102762502B - 排气和气体洗涤器流体清洁设备及方法 - Google Patents

排气和气体洗涤器流体清洁设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种排气清洁设备，其包括气体洗涤器(1)和用于清洁污染的洗涤器流体的洗涤器流体清洁设备。洗涤器流体清洁设备包括离心分离器(9)，其用于从所述污染的洗涤器流体至少分离污染物相和清洁的洗涤器流体。离心分离器具有利用一叠分离盘(13)封闭分离空间(12)的转子(11)，用于污染的洗涤器流体并延伸到所述分离空间中的分离器入口(8)，用于清洁的洗涤器流体并从所述分离空间延伸的第一分离器出口(14)，以及用于污染物相并从所述分离空间延伸的第二分离器出口(15)。本发明还涉及一种用于清洁污染的洗涤器流体的方法。

Description

排气和气体洗涤器流体清洁设备及方法
发明背景和现有技术
本发明涉及一种包括洗涤器流体清洁设备的排气清洁设备和用于清洁污染的洗涤器流体的方法。
现今的航运业力求减少有害的排放物，例如源自发动机中的燃料燃烧的排放物，从而最小化负面的环境影响，并满足当前和未来的排放条例。
这其中一部分是减少来自船舶的硫氧化物(SOX)排放。硫氧化物在包含硫残余物的燃料燃烧中产生。排气中硫氧化物的量可通过例如利用洗涤器清洁排气而减少。借助于所提到的洗涤器，清洁排气的工艺产生了污染的洗涤器流体。
另一目的是减少来自船舶发动机的氮氧化物(NOX)排放物。这可通过实施排气再循环(EGR)来完成，其中排气的一部分再循环至发动机的燃烧室。然而，需要减少排气中的烟灰和颗粒的量。因此需要清洁排气，其可通过利用洗涤器来完成。同样在此工艺中产生了污染的洗涤器流体。
EP701656B1公开了用于在增压的内燃机中对排气进行再循环和清洁的设备。洗涤器通过利用洗涤水来净化再循环气体。然后将洗涤水传送至船外或沉积至罐中，以用于后续净化。
污染的洗涤器流体包括烟灰或其它有机或无机的燃烧残余物。从环境观点来看，此类污染的洗涤器流体释放至大海中是不可接受的，并且被严格地管制。另一方面，将大量的废弃材料运输至港口进行处置是昂贵且不期望的。
JP3868352B2公开了用于废水处理的设备，其中来自洗涤器的污染海水被储存在储罐中，然后利用离心分离器和两个滤油器的组合进行清洁。
因而，一个问题是改善洗涤器流体的清洁。改善洗涤器流体的清洁的另一方面是最小化将污染物从洗涤器流体携带回至排气中的风险，其可能在下游设备例如冷却器中引发问题。另一问题是污染的洗涤器流体中的颗粒趋向于随着时间的过去而粘附在工艺设备和管道上，带来烟灰结垢积累的风险，导致工艺设备、传感器、发射器等等发生故障。依赖于过滤器技术的设备还具有需要监视、维护和更换过滤器构件的缺点。
本发明
因此，本发明通过进一步改善排气处理程序的环境方面，改善排气处理程序的效率，最小化对维护的需求并减少操纵洗涤器流体的工艺设备的问题，从而提供了一种针对上述问题的解决方案。
因而，本发明涉及一种用于柴油发动机机的排气清洁设备，其包括用于清洁排气的气体洗涤器，由此气体洗涤器产生污染的洗涤器流体，其包括源自排气的污染物颗粒。洗涤器优选是湿式洗涤器，其中排气与洗涤器流体相接触，从而减少排气中的污染物的量。这种湿式气体洗涤器可设有用于排气的入口、用于将洗涤器流体提供给排气的加湿装置以及用于从排气中除去污染的洗涤器流体的微滴分离器。连接在气体洗涤器上的是洗涤器流体清洁设备，其用于清洁所述污染的洗涤器流体。气体洗涤器和洗涤器流体清洁设备可形成洗涤器流体环路，即循环***，其通过该***内的洗涤器以及其它构件而提供洗涤器流体的再循环。洗涤器流体清洁设备包括离心分离器，其用于从所述污染的洗涤器流体中至少分离包含污染物颗粒的污染物相和清洁的洗涤器流体。离心分离器包括转子，转子利用一叠分离盘或一组分离板封闭分离空间。分离盘或分离板可以是截头圆锥形或具有任何其它合适的形状。离心分离器还包括用于污染的洗涤器流体并延伸到所述分离空间中的分离器入口、用于清洁的洗涤器流体并从所述分离空间延伸出来的第一分离器出口、以及用于污染物相并从所述分离空间延伸出来的第二分离器出口。洗涤器流体清洁设备还包括用于将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口的装置，以及用于将清洁的洗涤器流体从第一分离器出口引导至排气洗涤器的装置。用于将洗涤器流体来回引导至离心分离器和气体洗涤器的装置设置为用以形成洗涤器流体环路，以用于使洗涤器流体循环。用于引导污染的和清洁的洗涤器流体的装置可包括导管、管子、管道、罐、泵等等。
已经发现，通过利用盘叠式离心分离器，包括污染物颗粒的污染物相与排气洗涤器流体的分离是极其有效的。这种分离器中的分离是足够温和的，以保持颗粒凝聚成块，并且同时通过提供高的分离力和短的分离距离而是有效的。还已经发现洗涤器流体中较轻的液体有机残留物例如油倾向于以如下方式粘附在流体中较密实的固体颗粒上，即使得在盘叠式分离器中将油和颗粒作为污染物相分离出来成为可能，污染物相比洗涤器流体更为密实。因而洗涤器流体清洁设备不具有对于过滤器或其它处理步骤的相同需求，并因此通过最小化对于关键构件的维护和更换的需求而改善了设备的操纵。还已经证明，通过将盘叠式离心分离器应用于洗涤器流体上，大部分污染物相可以以浓缩的形式除去，且无须添加化学物质。因此还可保持废弃材料的体积较小。
第一分离器出口可设有配水(paring)装置，例如配水盘、一个或多个配水管等等。此类配水装置可用于修整随转子旋转的流体，并可用作泵，用于来自第一分离器出口的流体。第一分离器出口还可设有用于泵送洗涤器流体的外部泵。泵可以是离心泵、正排量泵或任何其它合适类型的泵。
用于污染物相的第二分离器出口可从分离空间延伸至转子外部的空间。离心分离器还可设有用于将污染物相从转子外部空间运输至容器等的装置。第二出口可从分离空间的径向最外侧区域延伸，并且呈排出口或喷嘴的形式。此类排出口可设置为在短的周期内间歇地打开，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离的相态，即污染物相。作为一种备选，排出口可设置为在适合于整个排出的周期内打开，以便基本上排空洗涤器流体和污染物相的滚筒(bowl)。因而排出物中的污染物相即颗粒的量可在体积比大约5%至大约30%的范围内，典型地在体积比大约10%至大约15%的范围内，这依赖于排出频率。然而，作为另一备选，排出口可设置为在短的周期内打开以便部分排出，使的在排出期间部分地排空滚筒，从而在排出物中造就较高浓度的污染物相即颗粒。备选地，提供喷嘴以容许具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态的连续排出。
分离器还可设有用于另一流体相态的第三分离器出口，该流体相态比洗涤器流体更为密实或更轻，例如油。
如果离心分离器设有用于间歇排出的排出口，则洗涤器流体清洁设备还可包括用于确定离心分离器工艺参数的装置，该工艺参数与分离空间的径向外部部分中的污染物相的数量相关。从而分离器可设有设置为在预定条件下用以打开第二分离器出口的排出口的装置，在此预定条件下所述工艺参数指示分离空间的径向外部部分中的污染物的数量超过了预定的水平。作为一种备选，所述操作参数是第一分离器出口中清洁的洗涤器流体的浊度，并且所述操作参数的所述预定条件是该浊度超过了预定的水平。作为另一备选，分离器设有从分离空间的径向外部部分延伸的第三分离器出口，并且其中操作参数是第三分离器出口处的压力，而预定条件是该压力低于预定的水平。因此，当在分离空间中已经收集了特定量的污染物颗粒时，从污染的洗涤器流体分离出的污染物颗粒可从离心分离器的分离空间中排出，因而在在分离空间中收集到过大量的污染物颗粒以及在排放物中有过少量的污染物颗粒之间获得平衡，在分离空间中收集到过大量的污染物颗粒会降低分离效率，而在排出物中有过少量的污染物颗粒会造成在船舶上处理不必要的大量废弃物。对于整个排出而言，排出物中污染物相的量即颗粒的量可通过这些手段而达到体积比大约14%至大约40%的范围，典型地为体积比大约30%，并且对于部分排出而言，则体积比在大约50%至大约75%的范围，典型地为体积比大约50%至大约60%的范围。
分离器入口可以是气密类型。气密入口相对转子的环境是密封的，并且设置为在操作期间被洗涤器流体所填充。在气密类型的入口中，流体的加速度开始于小的半径，并且随着流体离开入口并进入分离空间而逐渐地增加。通过利用气密类型的入口，可以最小化作用于洗涤器流体中颗粒块上的剪力，从而甚至进一步改善污染物相的分离效率。
排气清洁设备还可包括缓冲罐，其中用于将清洁的洗涤器流体从第一分离器出口引导至排气洗涤器的装置可设置为用于通过缓冲罐而将清洁的洗涤器流体从第一分离器出口引导至排气洗涤器。因此来自第一分离器出口的清洁的洗涤器流体被引导至缓冲罐，并因而将缓冲罐中的洗涤器流体中的污染物相的浓度保持为低。因此可最小化由于污垢或结垢而将材料沉积到设备的敏感部件上的问题。与管道阻塞和清洁设备及洗涤器中的更大簇材料的形成和运输相关联的问题也被减少。用于将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口的装置还可设置为用于通过缓冲罐而将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口。缓冲罐中的洗涤器流体可在离心分离器中被连续地清洁，或者当缓冲罐中的污染物浓度超过一定水平时被清洁。因此，尽管从排气洗涤器中提供污染的洗涤器流体，但缓冲罐中的污染物相的浓度可最小化或保持在某一低水平之下。作为备选，用于将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口的装置还可设置为用于将污染的洗涤器流体直接从排气洗涤器引导至分离器入口。
用于将清洁的洗涤器流体从第一分离器出口引导至排气洗涤器的装置可设置为用于将清洁的洗涤器流体直接从第一分离器出口引导至排气洗涤器。直接意味着包括通过管子、管道、罐等等进行引导，且可能应用泵、增压器等等。用于将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口的装置可设置为用于通过缓冲罐而将污染的洗涤器流体从排气洗涤器引导至分离器入口。
通过结合盘叠式分离器可最小化对于过滤器或其它处理设备的需求。盘叠式分离器的使用可容许清洁的洗涤器流体直接从第一分离器出口供给至洗涤器，而在分离器和洗涤器之间对处理设备没有进一步的需求。处理设备的示例是不同的类型的过滤器、分离器等等
洗涤器流体清洁设备还可包括用于使洗涤器流体与分离器入口及第一分离器出口相通的旁路。旁路可通过阀门控制。因此当流体穿过分离器受阻时，例如在间歇排出污染物相期间，在分离器的维护操作期间，或者在其中哦年流体穿过分离器受阻的其它条件期间可容许受控制的洗涤器流体流绕过离心分离器。
排气清洁设备还可包括用于调整洗涤器流体酸度的装置，从而补偿排气中的酸性成分例如SOX，酸性成分可能造成洗涤器流体pH值降低。该装置可适合于将洗涤器流体的酸度保持在pH 6以上，从而保持特别良好的分离性能。
洗涤器流体可以是水，但还可以是其它合适的液体。水的一个优点是溶解硫氧化物的能力。洗涤器流体最初包括在清洁排气的工艺中，或者在操作期间作为对该工艺的添加，其可优选为自来水、淡水或脱除盐分的海水。洗涤器流体一方面意味着具有比海水少或少得多的氯化物量的水。自来水可由罐中提供或在船上通过海水的脱盐而产生。然而洗涤器流体可包括洗涤器工艺脱除的盐分。此外，在热的/温暖的排气通过湿式洗涤器进行洗涤期间，排气中的湿气可进一步冷凝成水，从而增加洗涤器工艺中的洗涤器流体的体积。术语“洗涤器流体”可意味包括清洁的洗涤器流体、污染的洗涤器流体、最初包括在工艺中的洗涤器流体或添加至工艺的洗涤器流体、或它们的组合。清洁的洗涤器流体具有数量减少的污染物，但仍可能包括少量的污染物。从污染的洗涤器流体中分离出的污染物相仍可能包括一定量的洗涤器流体。污染物相可包括固体或液体颗粒，其包括有机或无机的燃烧残余物，例如硫氧化物残余物、烟灰、部分氧化的和未氧化的柴油和来自氧化金属的溶解盐。污染物相可能比清洁的洗涤器流体更为密实，即具有更高的密度。发动机的燃烧中所产生的颗粒通常是非常小的，低于μm等级，并且典型地在大约10至大约30 nm的范围内。在合适的流体例如水中，它们凝聚成μm等级内的簇状物，例如在大约5 μm至大约100 μm的范围内，尤其在大约10至大约30 μm的范围内。
排气清洁设备还可包括用于将部分洗涤器流体排出至***-盘叠式离心分离器的装置。用于排出部分洗涤器流体的装置可设置为用于排出部分污染的洗涤器流体，由此***分离器可设置为用于从所述污染的洗涤器流体至少分离出包括污染物颗粒的污染物相和清洁的洗涤器流体。作为备选，用于排出部分洗涤器流体的装置可设置为用于排出部分清洁的洗涤器流体，由此***分离器可设置为用于除去清洁的洗涤器流体中任何残留的污染物颗粒，从而容许其排出船外。***分离器包括利用一叠分离盘而封闭分离空间的转子，用于包括污染物颗粒的所述部分污染的洗涤器流体并延伸到所述分离空间中的分离器入口，用于清洁的洗涤器流体并从所述分离空间延伸的第一分离器出口，以及用于污染物相并从所述分离空间延伸的第二分离器出口。***分离器的转子可进一步封闭传送带螺杆，其设置为以与转子转旋转速度不同的旋转速度被驱动，从而将污染物相即分离的相态朝着第二分离器出口传送，分离相态具有比清洁的洗涤器流体更高的密度。第二分离器出口可设于比分离空间的外半径更小的半径上，并且传送带螺杆设置为用于将污染物相径向向内且朝着第二分离器出口进行传送。由于这种布置，排出物中的颗粒浓度可能非常高，典型地在体积比大约95%至大约100%，从而最小化所产生的废弃材料的数量，同时仍然保持清洁的洗涤器流体能够满足条例，并且可以以最小的环境影响而被释放至环境中。
本发明还提供了这样一种洗涤器流体清洁设备，其适合于在根据本发明的排气清洁设备中使用。洗涤器流体清洁设备因而可包括能连接到排气洗涤器上的装置，从而可将来自此类排气洗涤器的污染的洗涤器流体引导至洗涤器流体清洁设备，并且可将清洁的洗涤器流体从洗涤器流体清洁设备引导至排气洗涤器。排气洗涤器可用于清洁来自柴油发动机例如用于船舶的大型发动机的排气。根据本发明的排气清洁设备和洗涤器流体清洁设备还适用于相似的陆上洗涤器装置。
在本发明的另一方面，提供了一种用于清洁污染的洗涤器流体例如水的方法，其包括如下步骤：
- 从排气洗涤器提供污染的洗涤器流体，
- 在盘叠式离心分离器中将污染物相从污染的洗涤器流体分离出来，从而提供清洁的洗涤器流体，以及
- 将清洁的洗涤器流体提供至排气洗涤器。
在根据本发明的排气清洁设备中可执行该方法。
该方法还可包括将清洁的洗涤器流体从离心分离器提供至缓冲中，并且将清洁的洗涤器流体从缓冲罐提供至排气洗涤器的步骤。清洁的洗涤器流体可备选地直接从离心分离器提供至排气洗涤器。
该方法还可包括从离心分离器排出分离的污染物相的步骤。
在权利要求中限定了本发明的进一步的备选实施例。现在将参照附图更详细地解释本发明的各种实施例。附图用于举例说明本发明的目的，而并不意图限制其范围。
图纸简要说明
图1显示了根据本发明一个实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
图2显示了根据本发明另一实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
图3显示了根据本发明又一实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
图4显示了根据本发明另一实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
图5显示了根据本发明又一实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
图6显示了根据本发明又一实施例的排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。
本发明实施例的详细描述
图1中显示了排气清洁设备，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。排气洗涤器1作用在大型柴油发动机例如船舶的主发动机的排气导管2上。洗涤器设有用于洗涤器流体的洗涤器入口3和洗涤器出口4。洗涤器出口4连接在用于洗涤器流体的缓冲罐6的入口5上。从出口7开始，缓冲罐6设有用于洗涤器流体的清洁回路，清洁回路通过分离器进给泵10而连接在离心分离器9的分离器入口8上。离心分离器9具有封闭了分离空间12的转子11，转子11包含一叠截头圆锥形分离盘13，分离器入口8延伸至分离空间中。离心分离器9还设有用于清洁的洗涤器流体的第一分离器出口14，和从分离空间穿过转子而延伸的第二出口15，第二出口15呈排出口或喷嘴的形式，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。第一分离器出口14连接在缓冲罐6上的入口16上，封闭了清洁回路。缓冲罐设有用于将洗涤器流体提供至排气洗涤器的另一出口17，其中出口17通过洗涤器进给泵18而连接在洗涤器1的入口3上。
在操作期间，通过洗涤器进给泵18将洗涤器流体从缓冲罐6提供至洗涤器入口3。洗涤器流体在洗涤器中被雾化，并供给排气导管2中或来自排气导管2的排气流。在洗涤器中，洗涤器流体用于清洁排气中的有机和无机的燃烧残余物。洗涤器流体和排气燃烧残余物的合成混合物以微滴的形式从气流中分离出来，并且从洗涤器出口4和用于洗涤器流体清洁设备的洗涤器流体的入口5被引导回缓冲罐6。包含在洗涤器流体中的呈小颗粒形式的排气燃烧残余物凝聚成流体中更大的颗粒，形成包括污染物颗粒的污染物相。缓冲罐6中的洗涤器流体连续地或在需要时经由出口7通过分离器进给泵10发送到清洁环路中，到达离心分离器9的分离器入口8。包含污染物相的洗涤器流体被引入到包含在高速旋转的离心分离器9的转子11中的分离空间12中，并进一步引入盘叠13。包括污染物颗粒的污染物相具有比洗涤器流体更高的平均密度。在离心力的影响下和分离盘的倾斜表面的促进作用下，包括污染物颗粒的污染物相从洗涤器流体分离，并收集在分离空间的径向外部区域中，从该区域其通过第二分离器出口15而排出。第二分离器出口15呈排出口或喷嘴的形式，并且通过在短的时间周期内打开转子11周边处的排出口而从离心分离器间歇地排出颗粒，或者通过转子周边处的开口喷嘴而连续地排出颗粒。此排出可在洗涤器流体仍然供给到离心分离器中或临时切断时执行。排出的污染物相可收集在船舶上，以用于后续处置，且因而重要的是最小化排出物的体积。为了获得具有高浓度的污染物颗粒的排出的污染物相，同时仍然保持分离效率，分离器可设有用于确定何时需要排出的装置。这可通过监视第一分离器出口中的浊度来实现，由此在清洁的洗涤器流体中的浊度增加到阈值以上，指示分离空间的径向外部部分被污染物相所填充时打开排出口。作为备选，第三分离器出口设置为从分离空间的径向外部部分延伸，由此使洗涤器流体从第三分离器出口再循环至分离器入口。用于确定何时需要排出的装置在这种情况下可包括连接在第三分离器出口上的压力监视器，由此压力降指示污染物相的水平已经达到第三分离器出口，并且需要排出。清洁的洗涤器流体从第一分离器出口14排出，并发送回缓冲罐，从中清洁的洗涤器流体被运输至排气洗涤器。
图2中所示的排气清洁设备包括连接在排气洗涤器1上的用于气体洗涤器流体的清洁设备，排气洗涤器1作用在大型柴油发动机例如船舶的主发动机的排气导管2上。洗涤器设有用于洗涤器流体的洗涤器入口3和洗涤器出口4。洗涤器出口4连接在离心分离器9的分离器入口8上。离心分离器9具有封闭了分离空间12的转子11，转子11包含一叠截头圆锥形分离盘13，分离器入口8延伸至该分离空间。离心分离器9还设有用于清洁的洗涤器流体的第一分离器出口14，和从分离空间穿过转子而延伸的第二出口15，第二出口15呈排出口或喷嘴的形式，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。受到阀门控制的旁路导管19将分离器入口8与第一分离器出口14连接起来，从而容许洗涤器流体在间歇排出期间，在分离器的维护操作期间，或者在其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间绕过分离器。第一分离器出口14连接在缓冲罐6上。缓冲罐设有用于将洗涤器流体引导至排气洗涤器的另一出口17，其中出口17通过洗涤器进给泵18而连接在用于洗涤器1的洗涤器流体的入口3上。
在操作期间，通过洗涤器进给泵18将洗涤器流体连续地从缓冲罐6提供至洗涤器入口3。洗涤器1的功能如上所述。洗涤器流体和排气燃烧残余物的混合物被引导至离心分离器的分离器入口8，并且通过洗涤器中的超压力驱动从洗涤器到离心分离器的流体流。根据图1的描述，包含污染物相的洗涤器流体被引进离心分离器9的转子中的分离空间12中，污染物相包括污染物颗粒，污染物相在分离空间12中从洗涤器流体分离。污染物相通过第二分离器出口15而排出。清洁的洗涤器流体从第一分离器出口14引导至缓冲罐6。在间歇排出期间，在分离器的维护操作期间，或者在其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间，旁路19被打开，并输送洗涤器流体穿过离心分离器。清洁的洗涤器流体又在此通过洗涤器进给泵18而从缓冲罐6引导至洗涤器入口3。
图3中显示了根据本发明的排气清洁设备的另一示例，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。气体洗涤器流体清洁设备连接在排气洗涤器1上，其如之前所述作用在排气导管2上。洗涤器设有用于洗涤器流体的洗涤器入口3和洗涤器出口4。洗涤器出口4通过可选的分离器进给泵10而连接在离心分离器9的分离器入口8上。离心分离器9具有封闭了分离空间12的转子11，转子11包含一叠截头圆锥形分离盘13，分离器入口8延伸至该分离空间。离心分离器9还设有用于清洁的洗涤器流体并从分离空间的径向内部区域延伸的第一分离器出口14，以及从分离空间的径向外部区域延伸的第二出口15，第二出口15呈排出口或喷嘴的形式，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。受到阀门控制的旁路导管19将分离器入口8与第一分离器出口14连接起来，从而容许洗涤器流体在间歇排出期间，在分离器的维护操作期间，或者在其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间绕过分离器。第一分离器出口14直接通向用于洗涤器1的洗涤器流体的入口3，而没有任何进一步过滤设备或其它处理设备。然而如果需要比由离心分离器内部泵所传递的压力更高的压力时，在第一分离器出口14上可安装增压泵。
在操作期间，洗涤器流体在回路中连续地循环，并且提供给洗涤器入口3。洗涤器1的功能如上所述。洗涤器流体和排气燃烧残余物的混合物被引导至离心分离器的分离器入口8，并且通过进给泵10驱动流体从洗涤器流向离心分离器。可选地，通过洗涤器中的超压力而驱动流体从洗涤器流向离心分离器。根据图1的描述，包含污染物相的洗涤器流体被引进分离空间12中，在这里，从洗涤器流体分离出污染物相。污染物相通过第二分离器出口15而排出。在间歇排出期间，在分离器的维护操作期间，或者在其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间，旁路19被打开，并输送洗涤器流体穿过离心分离器。清洁的洗涤器流体从第一分离器出口14直接引导至用于洗涤器1的洗涤器流体的入口3。
图4中显示了根据本发明的排气清洁设备的另一示例，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。气体洗涤器流体清洁设备连接在排气洗涤器1上，排气洗涤器1如上所述作用在排气导管2上。洗涤器设有用于洗涤器流体的洗涤器入口3和洗涤器出口4。洗涤器出口4连接在用于洗涤器流体的缓冲罐6的入口5上。缓冲罐6设有出口7’，出口7’通过分离器进给泵10而连接在离心分离器9的分离器入口8上。离心分离器9具有封闭了分离空间12的转子11，转子11包含一叠截头圆锥形分离盘13，分离器入口8延伸至该分离空间。离心分离器9还设有用于清洁的洗涤器流体并从分离空间的径向内部区域延伸的第一分离器出口14，以及从分离空间的径向外部区域延伸的第二出口15，第二出口15呈排出口或喷嘴的形式，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。受到阀门控制的旁路导管19将分离器入口8与第一分离器出口14连接，从而容许洗涤器流体在排出期间，在维护期间，或者在其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间绕过分离器。第一分离器出口14直接通向用于洗涤器1的洗涤器流体的入口3，而没有任何进一步过滤设备或其它处理设备。
在操作期间，洗涤器流体在回路中连续地循环，并且被提供给洗涤器入口3。洗涤器1的功能如上所述。洗涤器流体和排气燃烧残余物的混合物被引导至缓冲罐6，并经由缓冲罐的出口7’通过分离器进给泵10而进一步引导至离心分离器9的分离器入口8。根据图1的描述，包含污染物相的洗涤器流体被引进分离空间12中，在这里从洗涤器流体分离出污染物相。污染物相通过第二分离器出口15而排出。在排出期间，维护期间或其中流体穿过分离器受阻的其它条件期间，旁路19被打开，并输送洗涤器流体穿过离心分离器。清洁的洗涤器流体从第一分离器出口14直接引导至用于洗涤器1的洗涤器流体的入口3。
图5显示了根据本发明的类似于之前在图1中所描述的排气清洁设备的另一示例，其包括用于气体洗涤器流体的清洁设备。洗涤器1、离心分离器9、缓冲罐和任何其它中间构件形成了用于洗涤器流体的循环的洗涤器流体环路。用于气体洗涤器流体的清洁设备包括用于从洗涤器流体环路中排出部分洗涤器流体的装置，其通过***分离器进给泵27而连接到另一***离心分离器20上。***离心分离器可以相似的方式连接在根据图2-4中的任一图所示的清洁设备上。在所示的示例中，所述装置连接到缓冲罐6上，但它们可备选地连接在第一分离器出口14或洗涤器流体环路的任何其它部分上，由此洗涤器流体中的污染物颗粒的数量已经较低，因而容许增加的体积流过***分离器。进给泵可被其它装置替换，用于将流体流提供至分离器入口，例如通过利用重力，或者通过缓冲罐6或洗涤器1中的超压力。洗涤器流体环路可进一步设有在操作期间用于向工艺添加清洁的洗涤器流体，例如自来水、淡水或脱盐海水的装置(未显示)。***离心分离器20具有封闭了分离空间22的转子21，转子21包含一叠截头圆锥形分离盘23，分离器入口24延伸至该分离空间。离心分离器20还设有用于清洁的洗涤器流体的第一分离器出口25，和呈排出口或喷嘴形式的第二出口15，第二出口15从分离空间中延伸，用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。用于清洁的洗涤器流体的第一分离器出口25可通向船舶外面以排出，或者通向用于临时储存的罐。第二分离器出口26可连接在用于污染相态的储罐上。
在操作期间，洗涤器流体环路中的洗涤器流体的清洁如参照之前示例所述来执行。部分污染的洗涤器流体从洗涤器流体环路排出并输送到***分离器20的入口24。包含污染物相的洗涤器流体被引入到包含在高速旋转的转子21中的分离空间22中，并进一步引入到盘叠23中。污染物相具有比洗涤器流体更高的平均密度。在离心力的影响和分离盘的倾斜表面的促进作用下，污染物相从洗涤器流体分离，并收集在分离空间22的径向外部区域处，从该区域其将通过呈排出口形式的第二出口26而排出。污染物相通过在短的时间周期内打开排出口而间歇地从离心分离器排出。排出的污染物相可收集在船舶上，以用于后续处置。清洁的洗涤器流体从第一分离器出口25引导至船舶外面以排出，或者通向用于临时储存的罐。
在图6中，如图5中所述的清洁设备通过在洗涤器流体环路中结合排出物缓冲罐29而被进一步改进，排出物缓冲罐29连接在离心分离器9的第二分离器出口15上。***离心分离器20’具有封闭了分离空间22’的转子21’，转子21’包含一叠截头圆锥形分离盘23’，分离器入口24’延伸至该分离空间。离心分离器20’还设有用于清洁的洗涤器流体的第一分离器出口25’，以及从分离空间中延伸的第二出口26’，第二出口26’用于排出具有比清洁的洗涤器流体更高密度的分离相态。分离器还设有传送带螺杆28，传送带螺杆28被封闭在转子21’中，并且其设置为以与转子旋转速度不同的旋转速度被驱动，从而将污染物相传送至第二分离器出口26’。缓冲罐29还通过流体调节装置而连接在***离心分离器20’的入口24’上。流体调节装置可包括与重力驱动的流相结合的进给泵或阀门。清洁设备的操作不同于图5中所述，因为从洗涤器流体环路中的分离器9排出的污染物相可被引入分离器20’并在分离器20’中进一步浓缩。包含污染物相的洗涤器流体被引入到包含在高速旋转的转子21’中的分离空间22’中，并进一步引入到盘叠23’中。典型地，盘叠以7500 rpm旋转，并且分离空间的半径是93 mm，因而在操作期间施加了高达5750 G的离心力。污染物相具有比洗涤器流体更高的平均密度。在离心力的影响和分离盘的倾斜表面的促进作用下，污染物相从洗涤器流体中分离出来，并收集在分离空间22’的径向外部区域处，从该区域通过传送带螺杆28将其进行传送，传送带螺杆以与转子的旋转速度不同的旋转速度进行驱动。污染物相被传送至第二分离器出口26’，从中将其排出。排出的污染物相可收集在船舶上，以用于后续处置。来自缓冲罐6和29的污染的流体流可进行单独控制，从而以合适的方式改变流或使流混和。尤其是，当从洗涤器流体环路中排出洗涤器流体的需求较低时，***分离器20’可用于进一步浓缩来自排出物缓冲罐29的材料。
任一图中所示的清洁设备还可包括如图6中所示的质量控制装置30，其适合于如果质量低于特定的要求或预定质量水平则使清洁的洗涤器流体的流动转向。清洁的洗涤器流体因而可转向和/或返回至洗涤器流体环路，例如返回至缓冲罐6、分离器入口24或24’或分离罐(未显示)。质量控制装置可适合于控制特定化合物例如多环芳烃的浊度、pH值和/或浓度。典型地质量控制装置控制清洁的洗涤器流体的浊度小于25 FNU(福尔马浸比浊法单位)，或25 NTU(比浊法浊度单位)，高于进入***中的流体的浊度，并且除了操纵和运输期间之外，船外排出物的酸度高于pH 6.5，相对于进入***中的流体的最大差异是pH 2。
任一图中所示的清洁设备还可包括用于将絮凝剂添加至污染的洗涤器流体中的装置31，其位于分离器入口24或24’的上游，如图6中所示。此类装置31可设置在图1-6中的任一个中的任一分离器入口8,24或24’的上游，以及可选的进给泵10或27的上游或下游。絮凝剂可以是聚合电解质，并且在需要时进行添加，以促进污染的洗涤器流体中的颗粒凝聚成块，从而提高分离效率和/或分离能力。

Claims (12)

1.一种用于柴油发动机的排气清洁设备，包括：
用于清洁排气的气体洗涤器(1)，由此所述气体洗涤器产生了包括污染物颗粒的污染的洗涤器流体，
洗涤器流体清洁设备，其连接在所述气体洗涤器上，用于清洁所述污染的洗涤器流体，所述洗涤器流体清洁设备包括离心分离器(9)，所述离心分离器(9)用于从所述污染的洗涤器流体至少分离包括污染物颗粒的污染物相和清洁的洗涤器流体，该离心分离器包括利用一叠分离盘(13)封闭分离空间(12)的转子(11)，用于污染的洗涤器流体并延伸到所述分离空间中的分离器入口(8)，用于清洁的洗涤器流体并从所述分离空间延伸的第一分离器出口(14)，以及用于所述污染物相并从所述分离空间延伸的第二分离器出口(15)，该洗涤器流体清洁设备还包括用于引导污染的洗涤器流体从所述气体洗涤器至所述分离器入口的装置，以及用于将清洁的洗涤器流体从所述第一分离器出口引导至所述气体洗涤器的装置；
其中，所述排气清洁设备还包括缓冲罐(6)，其中用于将清洁的洗涤器流体从所述第一分离器出口引导至所述气体洗涤器的装置设置为用于通过所述缓冲罐而将清洁的洗涤器流体从所述第一分离器出口(14)引导至所述气体洗涤器(1)；并且
其中，用于将污染的洗涤器流体从气体洗涤器引导至所述分离器入口的所述装置设置为用于通过所述缓冲罐(6)而将污染的洗涤器流体从所述气体洗涤器(1)引导至所述分离器入口(8)。
2.根据权利要求1所述的排气清洁设备，其特征在于，所述第二分离器出口(15)包括用于间歇排出所述污染物相的排出口。
3.根据权利要求2所述的排气清洁设备，其特征在于，所述洗涤器流体清洁设备还包括用于确定与所述分离空间(12)的径向外部部分中的污染物相的量相关的所述离心分离器的工艺参数的装置，以及设置为在预定的条件下，当所述工艺参数指示所述分离空间的径向外部部分中的污染物相的量超过预定水平时打开所述第二分离器出口(15)的排出口的装置。
4.根据权利要求3所述的排气清洁设备，其特征在于，所述工艺参数是所述第一分离器出口(14)中的清洁的洗涤器流体的浊度，并且所述工艺参数的预定条件是所述浊度超过预定的水平。
5.根据权利要求3所述的排气清洁设备，其特征在于，所述离心分离器还包括第三分离器出口，所述第三分离器出口从所述分离空间(12)的径向外部部分延伸，且其中所述工艺参数是所述第三分离器出口处的压力，并且所述预定条件是所述压力低于预定的水平。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的排气清洁设备，其特征在于，所述分离器入口(8)是气密类型。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的排气清洁设备，其特征在于，所述洗涤器流体清洁设备还包括与所述分离器入口(8)和所述第一分离器出口(14)相通的旁路(19)。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的排气清洁设备，其特征在于，所述洗涤器流体是水。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的排气清洁设备，其特征在于，还包括用于将部分所述污染的洗涤器流体排出至***盘叠式离心分离器(20,20’)的装置，其设置为用于从所述污染的洗涤器流体至少分离包括污染物颗粒的污染物相和清洁的洗涤器流体。
10.根据权利要求9所述的排气清洁设备，其特征在于，所述***盘叠式离心分离器(20,20’)还设置为用于从所述第二分离器出口(15)接收污染物相。
11.一种用于清洁污染的洗涤器流体的方法，包括如下步骤：
- 从气体洗涤器(1)提供污染的洗涤器流体至缓冲罐，所述污染的洗涤器流体包括污染物颗粒，
- 将污染的洗涤器流体从所述缓冲罐提供至离心分离器；
- 在盘叠式离心分离器(9)中，从所述污染的洗涤器流体分离出包括污染物颗粒的污染物相，从而提供清洁的洗涤器流体，以及
- 将清洁的洗涤器流体从所述离心分离器提供至所述缓冲罐(6)，以及
- 将清洁的洗涤器流体从所述缓冲罐(6)提供至所述气体洗涤器(1)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
-从所述离心分离器(9)排出包括污染物颗粒的分离的污染物相。
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