CN205730896U - 一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置，包括脱硝***和洗涤***，柴油机通过进气管连接进气集管，进气集管通过压气机后管路连接压气机，柴油机通过排气管连接排气集管，排气集管通过涡轮前管路连接涡轮的进口，涡轮的出口连接出口管路，出口管路连接脱硝***和洗涤***。本实用新型SCR***位于涡轮增压器后侧，便于灵活布置SCR装置，采用旁通涡轮前高温尾气，升高反应器前尾气温度，节省能耗，采用回流尾气补燃加温，来去除反应器内的沉积物。本实用新型对污染物NOx、SO2和颗粒物脱除效率高，能够满足IMO等国内外组织规定的排放法规的限制值，并能够实现船舶在公海及排放控制区内航行时运行模式的切换。

Description

一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种柴油机***，具体地说是柴油机尾气处理装置。

背景技术

近年来随着船舶工业的迅猛发展，其动力装置排放的NOx，SO2和颗粒物含量进一步增加，对尾气排放的控制要求也越来越苛刻。船用主、辅机、燃油锅炉与焚烧炉排放到空气中的NOx，SO2和颗粒物对人类和环境都会引起很大的危害，我国政府也针对船舶尾气污染物的排放情况制定了向应法规，并确定了排放控制区内的核心港口区域。

用来脱除船舶低速机尾气中氮氧化物的措施通常为涡轮前高压SCR，排气温度较高，满足催化剂的要求，达到脱硝的目的。高压SCR***对柴油机集成化程度较高，安装位置有一定的局限，而且对增压器效率影响较大。同时，大型运输船为节约成本，燃用的都是含硫量较高的重质柴油，目前尚未有适用于船舶的同时脱除NOx，SO2和颗粒物的装置。

鉴于排放法规的日益临近，研制新型高效的尾气复合后处理设备，特别是能与现有船舶动力装置配套的，船东更能够接受的处理设备，是解决我国当前及未来远洋船舶自由进出世界各海域，推动我国航运事业走向世界不可缺少的重要措施。

现有技术中，主要的船舶尾气污染物脱除技术主要有：

专利“一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法(201410756640.5)”，通过洗涤技术结合电晕催化技术，其流程是尾气先进入水冷塔，在经过脱硫塔脱硫，脱硫后的尾气经等离子放电催化氧化后，进入脱硝塔，实现同时脱硫脱硝。该方案等离子放电耗能大，且反应容器较多，体积较大，反应后洗涤废水中的硝酸盐难以去除。

专利“一种新型湿式船舶废气综合处理方法及装置(201510175989.4)”，是通过将尾气依次经过海水，强氧化性、强酸性溶液和强还原性、强碱性溶液处理，或者同过预氧化器，然后通过洗涤装置进行脱除，得到洁净尾气和废液，废液在用海水稀释后排到大海，方案中提及的各种强氧化还原剂等，成本较高，氧化装置耗能大，经济性不适用于船舶，而且处理废液方式为海水稀释，不能从根本上解决污染问题。

专利“一种烟气脱硫脱硝方法及装置(201310613965.3)”，是通过利用热管换热器及热泵给烟气升温，再依次通过脱硝脱硫装置，可以达到较高的脱硫脱硝效率。该方案所述烟气升温方式，需要换热器等大型设备，对于空间高利用率的船舶而言，改烟气升温方式是不可行的，不适用于脱硝装置安装在船舶低速柴油机增压器后的方案，而且未考虑反应器结垢及废水处理问题，该专利所述方案不适用于船舶。

发明内容

本实用新型的目的在于提供同时高效的脱除的NOx，SO₂和颗粒物的目的，并能实现脱硫脱硝***在公海和排放控制区运行模式的转换的一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置，其特征是：包括脱硝***和洗涤***，柴油机通过进气管连接进气集管，进气集管通过压气机后管路连接压气机，柴油机通过排气管连接排气集管，排气集管通过涡轮前管路连接涡轮的进口，涡轮的出口连接出口管路；所述脱硝***包括SCR反应器、混合器、余热锅炉、燃烧器、压缩空气源、尿素供给单元、蒸发器，出口管路分别连通反应器旁通管路和反应器进口管路，反应器旁通管路和反应器进口管路之间的出口管路上安装反应器密封阀，反应器进口管路连接SRC反应器进口，在反应器进口管路上安装混合器，反应器旁通管路分别连通尾气加温管路和脱硫***管路，尾气加温管路和脱硫***管路之间的反应器旁通管路上安装余热锅炉，SCR反应器的出口连接尾气加温管路，尾气加温管路上依次安装节流阀、鼓风机、燃烧器、蒸发器，节流阀位于SCR反应器和反应器旁通管路之间的尾气加温管路上，压缩空气源、尿素供给单元均连接SCR反应器和蒸发器，蒸发器通过尿素喷射管路连接混合器之前的反应器进口管路；所述洗涤***包括文丘里洗涤器、洗涤塔、换热器、废水处理单元，文丘里洗涤器分别连接脱硫***管路、洗涤塔、洗涤器管路，洗涤塔进口连接洗涤塔进口管路，洗涤塔出口连接洗涤塔出口管路，洗涤塔分别通过主循环管路和副循环管路连接洗涤塔进口管路，主循环管路上依次安装换热器、废水处理单元、第一洗涤液循环泵，副循环管路上安装第二洗涤液循环泵，洗涤器管路上安装第三洗涤液循环泵，洗涤塔进口管路连接海水泵和碱液泵。

本实用新型还可以包括：

1、出口管路与涡轮前管路通过涡轮旁通管路相连通，涡轮旁通管路上安装旁通阀。

本实用新型的优势在于：本实用新型提供了一种可用于船舶的高效同时脱除氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的***，特别是可适用于燃用高硫重油船舶低速机的低压SCR脱硝***和脱硫、颗粒物的洗涤***。在该***中，SCR***位于涡轮增压器后侧，便于灵活布置SCR装置。采用旁通涡轮前高温尾气，升高涡轮后尾气温度，节省能耗，采用回流尾气补燃加温，来去除反应器内的沉积物。该后处理***，污染物NOx、SO₂和颗粒物的脱除效率高，能够满足IMO等国内外组织规定的排放法规的限制值，并能够实现船舶在公海及排放控制区内航行时运行模式的切换。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1，本实用新型船舶低速柴油机尾气后处理复合装置主要包括：SCR脱硝***和湿法洗涤***。脱硝***主要包括：SCR反应器11，混合器10，蒸发器15，压缩空气源18，尿素供给单元20，鼓风机13，燃烧器14，转换阀门及连接管路；洗涤***包括：洗涤塔28，文丘里洗涤器27，换热器34，废水处理单元32，海水、碱液和循环液供给泵及连接管路和传感器等。其特征是：涡轮旁通管路39经过旁通阀5与涡轮6出口管路相连，涡轮6通过出口管路42，一路经反应器密封阀7、混合器10，与SCR反应器11相连，另一经反应器旁通管路25，经反应器旁通阀8，余热锅炉43与截止阀38或脱硫***管路40相连。SCR反应器11出口管路经反应器节流阀9以三通方式与反应器旁通管路25相连，以三通方式与SCR反应器11出口管路相连的尾气加温管路12，经鼓风机13、燃烧器14与蒸发器15相连，压缩空气源18尿素供给单元20分别通过管路17、管路19与蒸发器15相连，蒸发器15通过尿素喷射管路16与反应器进口管路相连。洗涤进气管路经洗涤截止阀37与文丘里洗涤器27相连，降温泵35和主循环泵33分别通过降温管路、主管路与洗涤塔28相连，主管路上连接有换热器34，海水供给单元和建业攻击单元分别通过管路经海水泵30和碱液泵31与循环管路相连，水处理单元32通过管路与主循环管路41相连。

脱硝***主体是SCR反应器11，与尿素供给单元20、压缩空气源18、蒸发器15、鼓风机13、燃烧器14及混合器10相互配合，实现脱硝功能，并带有吹灰***，压缩空气源18通过管路17，经吹灰管路26与反应器相连。

洗涤***主体为洗涤塔28和文丘里洗涤器27，通过与洗涤液循环泵29、33、35，海水供给泵20、碱液泵31，pH等传感器的相互配合实现脱硫功能，并连接有水处理单元32。

结合图1，脱硝功能是这样实现的：发动机1排出的尾气经各气缸排气管2进入排气集管3，然后经涡轮前管路4进入涡轮6，经涡轮出口管路42分为两路，一路反应器密封阀7和反应器节流阀9关闭，尾气由反应器旁通管路25经反应器旁通阀8，经余热锅炉43，截止阀38排出或经截止阀37进入脱硫***管路40，尾气没有经过脱硝管路，为公海内航行时运行模式；另一路反应器旁通阀8关闭，尾气经反应器密封阀7、混合器10，进入SCR反应器11，然后经过反应器节流阀9，经余热锅炉43，截止阀38排出或经截止阀37进入脱硫***管路40，尿素由尿素存储单元20经管路19进入蒸发器15，压缩空气由压缩空气源18产生，经管路17进入蒸发器15，与通过尾气回流管路12回流的高温尾气共同作用下，在蒸发器15内实现尿素溶液的充分雾化，经尿素喷射管路16，喷入道混合器入口管路。用于尿素蒸发的回流高温尾气是经管路12，在鼓风机13的作用下，经燃烧器14升温实现的，适量的高温循环尾气可以出去SCR反应器11内的硫酸氢胺。发动机尾气与雾化的尿素溶液经混合器10充分混合，进入SCR反应器11，在催化剂作用下，实现脱硝的目的，脱硝效率为99％，为排放控制区内航行时运行模式。对于低压脱硝过程，在发动机低负荷或者低温温度环境中，尾气温度会过低，影响催化反应进行，在涡轮前高压侧管路经尾气旁通阀5旁通部分尾气到低压侧涡轮出口管路42，来将尾气温度提高到所需水平。

结合图1，脱硫和颗粒功能是这样实现的：直接来源于发动机或经过脱硝处理后的尾气经余热锅炉43，截止阀37，通过管路40依次进入文丘里洗涤器27和洗涤塔28，然后经管路36排出，颗粒主要是在文丘里洗涤器27脱除，文丘里洗涤器也能脱除少量的硫氧化物，但洗涤塔28是主要脱硫装置，通过碱液来吸收脱除，颗粒去除效率达80％，脱硫效率可达到99％。海水泵30和碱液泵31向循环管路提供海水和补充碱液，洗涤废水经水处理单元32处理后排出舷外。

水处理单元，采用四级处理技术实现废液处理，分别进行废水调质、乳化废水中油污颗粒、凝絮废水杂志、废水浮选和氧化，由此可达到IMO排放要求。

本实用新型船舶低速柴油机尾气后处理复合装置主要包括：脱硝***和洗涤***，其中脱硝***主要包括：SCR反应器11，混合器10，蒸发器15，压缩空气源18，尿素供给单元20，鼓风机13，燃烧器14，转换阀门及连接管路；脱硫***包括：洗涤塔28，文丘里洗涤器27，换热器34，废水处理单元32，海水、碱液和循环液供给泵及连接管路和传感器等。其特征是：涡轮旁通管路39经过旁通阀5与涡轮6出口管路相连，涡轮6通过出口管路42，一路经反应器密封阀7、混合器10，与SCR反应器11相连，另一经反应器旁通管路25，经反应器旁通阀8，余热锅炉43与截止阀38或洗涤***管路40相连。SCR反应器11出口管路经反应器节流阀9以三通方式与反应器旁通管路25相连，以三通方式与SCR反应器11出口管路相连的尾气加温管路12，经鼓风机13、燃烧器14与蒸发器15相连，压缩空气源18尿素供给单元20分别通过管路17、管路19与蒸发器15相连，蒸发器15通过尿素喷射管路16与反应器进口管路相连。脱硫进气管路经洗涤截止阀37与文丘里洗涤器27相连，降温泵35和主循环泵33分别通过降温管路、主管路与洗涤塔28相连，主管路上连接有换热器34，海水供给单元和碱液供给单元分别通过管路经海水泵30和碱液泵31与循环管路相连，水处理单元32通过管路与主循环管路41相连。

脱硝***主体是SCR反应器11，与尿素供给单元20、压缩空气源18、蒸发器15、鼓风机13、燃烧器14及混合器10相互配合，实现脱硝功能，并带有吹灰***，压缩空气源18通过管路17，经吹灰管路26与反应器相连。

洗涤***主体为洗涤塔28和文丘里洗涤器27，通过与洗涤液循环泵29、33、35，海水供给泵20、碱液泵31，pH等传感器的相互配合实现脱硫功能，并连接有水处理单元32。

脱硝***主要包括：SCR反应器11，混合器10，蒸发器15，压缩空气源18，尿素供给单元20，鼓风机13，燃烧器14，转换阀门及连接管路；脱硫***包括：洗涤塔28，文丘里洗涤器27，换热器34，废水处理单元32，海水、碱液和循环液供给泵及连接管路和传感器等。其特征是：涡轮旁通管路39经过旁通阀5与涡轮6出口管路相连，涡轮6通过出口管路42，一路经反应器密封阀7、混合器10，与SCR反应器11相连，另一经反应器旁通管路25，经反应器旁通阀8与截止阀38或洗涤***管路40相连。SCR反应器11出口管路经反应器节流阀9以三通方式与反应器旁通管路25相连，以三通方式与SCR反应器11出口管路相连的尾气加温管路12，经鼓风机13、燃烧器14与蒸发器15相连，压缩空气源18尿素供给单元20分别通过管路17、管路19与蒸发器15相连，蒸发器15通过尿素喷射管路16与反应器进口管路相连。洗涤进气管路经洗涤截止阀37与文丘里洗涤器27相连，降温泵35和主循环泵33分别通过降温管路、主管路与洗涤塔28相连，主管路上连接有换热器34，海水供给单元和碱液供给单元分别通过管路经海水泵30和碱液泵31与循环管路相连，水处理单元32通过管路与主循环管路41相连。

脱硝装置与洗涤装置相配合，通过调节反应器旁通阀8、反应器密封阀7、反应器节流阀9、截止阀38和截止阀37的开关，实现该***在公海和排放控制区运行模式的转换。

对于低压脱硝过程，在发动机低负荷或者低温温度环境中，尾气温度会过低，影响催化反应进行，在涡轮前高压侧管路经尾气旁通阀5和涡轮旁通管路39旁通部分尾气到低压侧涡轮出口管路42，来将进入反应器的尾气温度提高到所需水平。

经管路12回流的尾气，在鼓风机13的作用下，经燃烧器14实现升温，用于辅助尿素蒸发，而且适量的高温循环尾气可以出去沉积在SCR反应器11内的硫酸氢胺。

Claims (2)

1.一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置，其特征是：包括脱硝***和洗涤***，柴油机通过进气管连接进气集管，进气集管通过压气机后管路连接压气机，柴油机通过排气管连接排气集管，排气集管通过涡轮前管路连接涡轮的进口，涡轮的出口连接出口管路；所述脱硝***包括SCR反应器、混合器、余热锅炉、燃烧器、压缩空气源、尿素供给单元、蒸发器，出口管路分别连通反应器旁通管路和反应器进口管路，反应器旁通管路和反应器进口管路之间的出口管路上安装反应器密封阀，反应器进口管路连接SRC反应器进口，在反应器进口管路上安装混合器，反应器旁通管路分别连通尾气加温管路和脱硫***管路，尾气加温管路和脱硫***管路之间的反应器旁通管路上安装余热锅炉，SCR反应器的出口连接尾气加温管路，尾气加温管路上依次安装节流阀、鼓风机、燃烧器、蒸发器，节流阀位于SCR反应器和反应器旁通管路之间的尾气加温管路上，压缩空气源、尿素供给单元均连接SCR反应器和蒸发器，蒸发器通过尿素喷射管路连接混合器之前的反应器进口管路；所述洗涤***包括文丘里洗涤器、洗涤塔、换热器、废水处理单元，文丘里洗涤器分别连接脱硫***管路、洗涤塔、洗涤器管路，洗涤塔进口连接洗涤塔进口管路，洗涤塔出口连接洗涤塔出口管路，洗涤塔分别通过主循环管路和副循环管路连接洗涤塔进口管路，主循环管路上依次安装换热器、废水处理单元、第一洗涤液循环泵，副循环管路上安装第二洗涤液循环泵，洗涤器管路上安装第三洗涤液循环泵，洗涤塔进口管路连接海水泵和碱液泵。

2.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机尾气后处理复合装置，其特征是：出口管路与涡轮前管路通过涡轮旁通管路相连通，涡轮旁通管路上安装旁通阀。