NL2002005C - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een uitlaatgas, systeem omvattende een verbrandingsmotor en een dergelijke inrichting, alsmede schip. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een uitlaatgas, systeem omvattende een verbrandingsmotor en een dergelijke inrichting, alsmede schip.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van een 5 uitlaatgas, omvattende: - het verschaffen van een uitlaatgas, dat is voorzien van deeltjes met een aërodynamische diameter van kleiner dan 1 μηι, in het bijzonder kleiner dan 0,5 μηι of 0,1 μηι, - het afkoelen van het uitlaatgas, 10 - het toevoeren van stoom aan het afgekoelde uitlaatgas voor het oververzadigen van het uitlaatgas en het condenseren van stoom op de deeltjes in het uitlaatgas ter vorming van een waterlaagje op die deeltjes.

Uit US5176723 is een werkwijze voor het behandelen van een gasstroom bekend. De te behandelen gasstroom kan een uitlaatgas van een verbrandingsmotor zijn, zoals 15 een dieselmotor. Het uitlaatgas is verontreinigd met deeltjes die in grootte verschillen. De meeste deeltjes zijn kleiner dan 1 μηι, waarbij een piek ligt rond 0,2-0,3 μιη. Het uitlaatgas met die deeltjes wordt eerst gekoeld en behandeld voor het verzadigen van het uitlaatgas bij een relatief lage temperatuur, bijvoorbeeld 60°C. Het verzadigde gas wordt vervolgens behandeld door het injecteren van stoom in de koele gasstroom, zodat 20 oververzadiging van de gasstroom optreedt. Waterdamp condenseert op de deeltjes in het oververzadigde uitlaatgas, waardoor de deeltjes aangroeien tot een grootte van 0,8- 1,2 μιη. De grotere deeltjes kunnen eenvoudig worden verwijderd uit het uitlaatgas in een zogenaamde “mist eliminator”. Voor deze werkwijze is echter relatief veel stoom nodig, hetgeen het energieverbmik van de werkwijze nadelig beïnvloedt. Bovendien 25 werkt deze werkwijze minder goed voor het behandelen van dieseluitlaatgas met grote hoeveelheden kleine deeltjes.

Een doel van de uitvinding is een verbeterde werkwijze voor het behandelen van een uitlaatgas te verschaffen.

Dit doel is volgens de uitvinding bereikt doordat het oververzadigde uitlaatgas 30 met die van een waterlaagje voorziene deeltjes wordt toegevoerd een elektrostatische precipitator, die is voorzien van op afstand van elkaar aangebrachte verzamelelektroden, en de van een waterlaagje voorziene deeltjes worden opgeladen in de elektrostatische precipitator, en een elektrisch spanningsverschil wordt aangebracht 2 tussen de verzamelelektroden, en de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes worden aangetrokken door de verzamelelektroden en verzameld op de verzam el el ektroden.

De van een waterlaagje voorziene deeltjes worden volgens de uitvinding 5 verwijderd uil het oververzadigde uitlaatgas in een elektrostatische precipitator (“ESP”). Het te reinigen uitlaatgas is bijvoorbeeld voorzien van deeltjes met een aërodynamische diameter van kleiner dan 0,1 μιη. Het uitlaatgas met die deeltjes wordt eerst afgekoeld tot een temperatuur die in hoofdzaak gelijk is aan of lager is dan de verzadigingstemperatuur. Hierdoor komt het waterdampgehalte van het uitlaatgas nabij, 10 op of over het verzadigingspunt, d.w.z. het uitlaatgas met die deeltjes is dan nagenoeg verzadigd, geheel verzadigd of oververzadigd. Vervolgens wordt stoom toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas om zoveel oververzadiging te bereiken dat water op de deeltjes condenseert. Het op de deeltjes gecondenseerde water kan afkomstig zijn uit de in het uitlaatgas aanwezige waterdamp of uit de toegevoerde stoom. Door het 15 condenseren van water op de deeltjes wordt een waterlaagje op die deeltjes gevormd.

Het uitlaatgas met die van een waterlaagje voorziene deeltjes wordt tocgcvocrd aan een elektrostatische precipitator, die is voorzien van verzamelelektroden. In de elektrostatische precipitator worden de van een waterlaagje voorziene deeltjes door ionen en/of elektronen opgeladen. Deze ionen en/of elektronen worden opgewekt door 20 het uitlaatgas te ioniseren. Door de aanwezigheid van het waterlaagje op de deeltjes worden die deeltjes beter opgeladen. Tussen de verzamelelektroden wordt een elektrisch spanningsverschil aangebracht, zodat er een elektrisch veld tussen de verzamelelektroden is. De verzamelelektroden zijn bijvoorbeeld gevormd door verticale of schuine verzamelplaten, die op afstand van elkaar zijn aangebracht. De van 25 een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes worden aangetrokken door de verzamelelektroden en daarop verzameld.

Door toepassing van de elektrostatische precipitator volgens de uitvinding kunnen relatief kleine deeltjes worden afgev angen, zodat minder stoom nodig is voor het vormen van een waterlaagje op de deeltjes in het uitlaatgas. Vergeleken met de uit 30 US5176723 bekende werkwijze is bijvoorbeeld ongeveer twee- tot viermaal minder stoom nodig voor het verwijderen van fijne deeltjes met een diameter van ongeveer 0,1 μιη.

3

Ook worden de verzamelelektroden continu schoongehouden door het afstromen van het met de deeltjes verzamelde water van de verzamelelektroden af. De deeltjes stromen van de verzamelelektroden af, omdat de deeltjes volgens de uitvinding zijn voorzien van een waterlaagje. De elektrostatische precipitator wordt gereinigd terwijl 5 de elektrostatische precipitator in bedrijf is. Dit maakt het continu bedrijf van de elektrostatische precipitator mogelijk.

Een verder voordeel is dat de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder geschikt is voor het verwijderen van zeer kleine deeltjes uit het uitlaatgas, bijvoorbeeld deeltjes met een diameter van kleiner dan 0,1 μηι, zoals 0,03 μηι. Ook dergelijke zeer kleine 10 deeltjes kunnen volgens de uitvinding met een hoog rendement uit het uitlaatgas worden verwijderd.

In een uitvoering omvat de elektrostatische precipitator een oplaadsectie en een verzamelsectie, waarbij de van een waterlaagje voorziene deeltjes worden opgeladen in de oplaadsectie, en waarbij de verzamelsectie is voorzien van de verzamelelektroden.

15 De opgeladen deeltjes worden in de verzamelsectie verwijderd uit het uitlaatgas.

Daarbij is het mogclijk, dat de oplaadsectie is voorzien van oplaadclcktrodcn, die op afstand van elkaar zijn aangebracht, waarbij een elektrisch spanningsverschil wordt aangebracht tussen de oplaadelektroden, en waarbij de van een waterlaagje voorziene deeltjes tussen de oplaadelektroden worden geleid en worden opgeladen, waarbij de 20 van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes vanuit de oplaadsectie naar de verzamelsectie worden geleid. De elektrostatische precipitator is in dit geval uitgevoerd als tweetraps elektrostatische precipitator (in het Engels: “two stage ESP”).

Een elektrostatische precipitator kan zijn uitgevoerd als eentraps elektrostatische precipitator (in het Engels: “one stage ESP”) of als tweetraps elektrostatische 25 precipitator. In een eentraps elektrostatische precipitator vindt het vormen van ionen, het opladen van deeltjes in het gas, en het verwijderen van deeltjes uit het gas plaats in dezelfde mimte. Tussen de elektroden van een eentraps elektrostatische precipitator is een relatief grote afstand nodig, waardoor een eentraps elektrostatische precipitator relatief lang is. De elektroden in een eentraps elektrostatische precipitator zijn dun en 30 lang, hetgeen de constructie minder robuust maakt. Mede daardoor is een eentraps elektrostatische precipitator minder geschikt voor toepassing op een schip, terwijl scheepsmotoren verantwoordelijk zijn voor een aanzienlijk deel van de uitstoot van fijnstof.

4

In een tweetraps elektrostatische precipitator kan de af te leggen afstand van de deeltjes in de verzamelsectie kleiner zijn. De oplaadsectie is relatief kort, zodat een robuuste constructie van een tweetraps elektrostatische precipitator mogelijk is. Een tweetraps elektrostatische precipitator is wel geschikt voor toepassing op een schip.

5 Bekende tweetraps elektrostatische precipitatoren zijn echter niet of nauwelijks tijdens bedrijf te reinigen.

Met de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk om een tweetraps elektrostatische precipitator tijdens bedrijf te reinigen. Hierdoor is de werkwijze volgens de uitvinding met de tweetraps elektrostatische precipitator geschikt voor het 10 verminderen van de uitstoot van fijnstof door zeeschepen, In de tweetraps elektrostatische precipitator volgens de uitvinding zijn de oplaadsectie en de verzamelsectie onderling gescheiden. Als gevolg van het elektrische spanningsverschil tussen de oplaadelektroden is een elektrisch veld in de oplaadsectie aanwezig. Door het elektrische veld in de oplaadsectie ioniseert het uitlaatgas, d.w.z. het elektrische veld 15 vormt ionen en/of elektronen in het uitlaatgas. Deze ionen en/of elektronen komen in aanraking met de van een water laagje voorziene deeltjes, zodat die deeltjes worden opgeladen. De opgeladen deeltjes stromen vervolgens met het uitlaatgas mee naar de verzamelsectie met de verzamelelektroden. Tussen de verzamelelektroden is een elektrisch veld aanwezig, dat dc opgcladcn deeltjes naar dc verzamelelektroden drijft. 20 De opgeladen deeltjes worden in de verzamelsectie verwijderd uit het uitlaatgas doordat die deeltjes worden verzameld op de verzamelelektroden en dankzij het waterlaagje op de deeltjes daarvan “afglijden”. Hierdoor is de tweetraps elektrostatische precipitator zelfreinigend.

Overigens is het mogelijk, dat een gedeelte van de opgeladen deeltjes reeds in de 25 oplaadsectie door de oplaadelektroden wordt afgevangen. De oplaadelektroden zijn echter uitgevoerd voor het ioniseren van het uitlaatgas en het opladen van de van een waterlaagje voorziene deeltjes.

De hoeveelheid aan het uitlaatgas toegevoerde stoom voor het vormen van een waterlaagje op de deeltjes is afhankelijk van de massastroom van het uitlaatgas, de 30 stoomtemperatuur en de temperatuur van het uitlaatgas voorafgaand aan de stoominjectie.

In een uitvoering zijn de verzamelelektroden voorzien van in hoofdzaak verticaal opgestelde verzamelplaten, en waarbij een zodanige hoeveelheid stoom wordt 5 toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas dat de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes die op de verzamelplaten worden verzameld onder invloed van zwaartekracht van de verzamelplaten afstromen.

Het is ook mogelijk, dat een zodanige hoeveelheid stoom wordt toegevoerd aan 5 het afgekoelde uitlaatgas dat de verhouding tussen de massa van de op de deeltjes gecondenseerde stoom en de massa van de deeltjes ligt tussen 20-500, in het bijzonder tussen 20-250, en bij voorkeur tussen 40-125. Hierdoor is er voldoende water op de opgeladen deeltjes aanwezig om de deeltjes van de verzamelelektroden te laten afstromen.

10 De massastroom van de aan het afgckocldc uitlaatgas tocgcvocrdc stoom bijvoorbeeld niet groter dan in hoofdzaak 5% van de massastroom van het uitlaatgas. Dit percentage is afhankelijk van de temperatuur van het afgekoelde uitlaatgas en de stofbelading in het uitlaatgas. Als het uitlaatgas een massastroom van 7 kg/kWh heeft en wordt afgekoeld tot 30-35°C, en het uitlaatgas 0,4 g/kWh fijne deeltjes bevat, is de 15 massastroom van de aan het afgekoelde uitlaatgas toegevoerde stoom bijvoorbeeld niet groter dan in hoofdzaak 3% van de massastroom van het uitlaatgas. Een dergelijke massastroom kan gunstig zijn voor het laten afstromen van de deeltjes van de verzamelelektroden.

Het is mogelijk, dat de meeste deeltjes in het uitlaatgas een aërodynamische 20 diameter van ongeveer 0,1 μηι of kleiner bezitten, waarbij die deeltjes door het daarop condenseren van stoom aangroeien tot een aërodynamische diameter die kleiner is dan 0,8 μιη, bijvoorbeeld tussen 0,4-0,5 μηι. De deeltjes groeien volgens de uitvinding niet zo groot mogelijk, maar slechts zodanig dat de van de waterlaagje voorziene deeltjes van de verzamelelektroden van de elektrostatische precipitator kunnen “afglijden”.

25 Hierdoor kunnen zeer kleine deeltjes met een hoog rendement uit het uitlaatgas worden verwijderd.

Voorafgaand aan het toevoeren van stoom kan het uitlaatgas worden afgekoeld tot een temperatuur van 15-80°C, in het bijzonder 20-45°C, zoals 25-40°C. Het afkoelen van het uitlaatgas omvat bijvoorbeeld het overdragen van warmte van het uitlaatgas aan 30 water voor het vormen van stoom, waarbij die stoom wordt toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas. De aan het uitlaatgas toegevoerde stoom wordt in dit geval gegenereerd uit de beschikbare uitlaatgaswarmte.

6

Het is mogelijk, dat het afkoelen van het uitlaatgas omvat het toevoeren van water aan het uitlaatgas voor het verlagen van de temperatuur van het uitlaatgas en het verzadigen van het uitlaatgas. Het uitlaatgas wordt bijvoorbeeld op een temperatuur van 15-80°C verzadigd met vocht. Door het directe contact tussen het water en het 5 uitlaatgas neemt bovendien het SOx-gehalte in het uitlaatgas af. Het verwijderen van SOx uit het uitlaatgas is bijzonder gunstig voor uitlaatgas uit een scheepsmotor met zware stookolie als brandstof. Zware stookolie heeft een hoog zwavelgehalte.

De toegevoerde stoom heeft bijvoorbeeld een temperatuur van 100-160°C en een dmk van 1-4 bar. Bij voorkeur is de temperatuur van de toegevoerde stoom 100-130°C 10 en is de druk 1-2 bar. Dit is gunstig voor het vormen van een watcrlaagjc op de afgekoelde deeltjes.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het behandelen van een uitlaatgas dat is voorzien van deeltjes met een aërodynamische diameter van kleiner dan 1 μηι, in het bijzonder kleiner dan 0,5 μιη of 0,1 μιη, omvattende: 15 - een inlaat voor het inlaten van het uitlaatgas, - koclmiddclcn voor het afkoelen van het uitlaatgas, - toevoermiddelen voor het toevoeren van stoom aan het afgekoelde uitlaatgas voor het oververzadigen van het uitlaatgas en het condenseren van stoom op de deeltjes in het uitlaatgas ter vorming van een waterlaagje op die deeltjes.

20 Volgens de uitvinding omvat de inrichting een elektrostatische precipitator, die is voorzien van een toevoer voor het toevoeren van het oververzadigde uitlaatgas met de van een waterlaagje voorziene deeltjes, middelen voor het op laden van de van een waterlaagje voorziene deeltjes, verzamelelektroden, die op afstand van elkaar zijn aangebracht, en middelen voor het aanbrengen van een elektrisch spanningsverschil 25 tussen de verzamelelektroden voor het aantrekken van de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes door de verzamelelektroden en het verzamelen van die deeltjes op de verzamelelektroden. In de elektrostatische precipitator worden de van een waterlaagje voorziene deeltjes verwijderd uit het oververzadigde uitlaatgas doordat die deeltjes op de verzamelelektroden terechtkomen en daarvan afvloeien onder invloed 30 van de zwaartekracht. Als gevolg hiervan worden de verzamelelektroden tijdens bedrijf gereinigd, zodat de inrichting niet of nauwelijks hoeft te worden stilgelegd voor scho onmaakwerkzaamheden.

7

In een uitvoeringsvorm omvat de elektrostatische precipitator een oplaadsectie die is voorzien van de middelen voor het opladen van de van een waterlaagje voorziene deeltjes en een verzamelsectie, die is voorzien van de verzamelelektroden. De verzamelsectie is stroomafwaarts ten opzichte van de oplaadsectie aangebracht. Het 5 uitlaatgas met de van een waterlaagje voorziene deeltjes stroomt eerst door de oplaadsectie, waarin die deeltjes worden opgeladen. Het uitlaatgas met de opgeladen deeltjes stroomt vervolgens door naar de verzamelsectie. De verzamelsectie is uitgevoerd voor het verwijderen van de opgeladen deeltjes uit het uitlaatgas.

De elektrostatische precipitator is in dit geval uitgevoerd als tweetraps 10 elektrostatische precipitator. Bijvoorbeeld zijn de verzamelelektroden voorzien van in hoofdzaak verticaal opgestelde verzamelplaten. De toevoermiddelen zijn uitgevoerd voor het toevoeren van een zodanige hoeveelheid stoom in het afgekoelde uitlaatgas dat de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes die tijdens bedrijf op de verzamelplaten worden verzameld onder invloed van zwaartekracht van de 15 verzamelplaten af stromen. De uitvoeringsvorm met tweetraps elektrostatische precipitator kan fijnstof met een hoog rendement uit het uitlaatgas van een scheepsmotor verwijderen, terwijl de tweetraps elektrostatische precipitator tijdens bedrijf zelfreinigend is en voldoende robuust is om aan boord van een schip te werken.

Daarbij is het mogclijk, dat de oplaadsectie is voorzien van de toevoer, 20 oplaadelektroden, die op afstand van elkaar zijn aangebracht, alsmede middelen voor het aanbrengen van een elektrisch spanningsverschil tussen de oplaadelektroden voor het op laden van de van een waterlaagje voorziene deeltjes tussen de oplaadelektroden, en waarbij de verzamelsectie stroomafwaarts ten opzichte van de oplaadsectie is aangebracht voor het leiden van de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes 25 vanuit de oplaadsectie naar de verzamelsectie, en waarbij de verzamelsectie is voorzien van de verzamelelektroden.

De verzamelelektroden kunnen zijn voorzien van een hydrofobe “coating”. Dit versterkt de zelfreinigende werking, aangezien het water dat met de deeltjes op de verzamelelektroden is verzameld eenvoudiger van de verzamelelektroden afstroomt.

30 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een systeem omvattende een verbrandingsmotor met een uitlaat voor uitlaatgas, en een inrichting zoals hierboven beschreven, waarbij de uitlaat van de verbrandingsmotor is verbonden met de inlaat van de inrichting. De uitvinding betreft verder een schip omvattende een dergelijk systeem.

8

Het uitlaatgas is bijvoorbeeld het uitlaatgas van een verbrandingsmotor, bijvoorbeeld een dieselmotor. De verbrandingsmotor wordt bijvoorbeeld toegepast voor de voortstuwing van het schip of voor elektriciteitsopwekking.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een in de 5 figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Figuur 1 toont schematisch een werkwijze en inrichting voor het behandelen van een uitlaatgas volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont schematisch een zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde elektrostatische precipitator.

10 In figuur 1 is schematisch een verbrandingsmotor 3 met een uitlaat 4 weergegeven. De verbrandingsmotor 3 is bijvoorbeeld een scheepsdieselmotor voor de voortstuwing van een zeeschip. De brandstof voor de scheepsmotor 3 is bijvoorbeeld zware stookolie. Door het verbranden van de brandstof in de scheepsmotor 3 ontstaat een uitlaatgas met veel fijne deeltjes en mogelijk andere verontreinigingen, zoals SOx.

15 In het uitlaatgas is ook waterdamp aanwezig. De temperatuur van het uitlaatgas ligt bijvoorbeeld tussen 250-450°C. De fijne deeltjes in het uitlaatgas zijn deeltjes van verschillende grootte. Bij een verdeling van de deeltjesgrootte van de deeltjes in het uitlaatgas van de scheepsmotor 3 ligt een piek van het aantal deeltjes typisch bij een aërodynamische diameter van 0,1 μηι cn bij 0,03 μηι.

20 Het uitlaatgas stroomt vanuit de uitlaat 4 naar de eerste toevoer 31 van een eerste koelinrichting 30. Het afgekoelde uitlaatgas verlaat de koelinrichting 30 via een uitlaat 34 en stroomt naar de eerste toevoer 9 van een tweede koelinrichting 5. Overigens is de koelinrichting 30 optioneel - de uitlaat 4 van verbrandingsmotor 3 kan rechtstreeks zijn verbonden met de eerste toevoer 9 van de koelinrichting 5.

25 De koelinrichting 30 omvat een warmtewisselaar met een toevoer 32 en een afvoer 33 voor koelmiddel, bijvoorbeeld water. Het koelmiddel neemt warmte op uit het uitlaatgas zonder rechtstreeks in contact met het uitlaatgas te komen. De door het koelmiddel opgenomen warmte kan op verschillende manieren worden afgevoerd of benut.

30 In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt via de toevoer 32 water toegevoerd, dat in de koelinrichting 30 wordt omgezet in stoom. De gevormde stoom verlaat de koelinrichting 30 via de afvoer 33 en wordt via een stoomkanaal 16 naar een ander deel 9 van de installatie geleid. De gevormde stoom kan vanzelfsprekend ook anders worden toegepast.

Het is ook mogelijk dat via de toevoer 32 water wordt toegevoerd dat in de koelinrichting 30 slechts wordt opgewarmd. In dat geval wordt via de afvoer 33 warm 5 water uit de koelinrichting 30 afgevoerd. Dit warme water kan door het toevoeren van extra warmte (bijvoorbeeld via 13) worden omgezet in stoom die via het stoomkanaal 16 naar een ander deel van de installatie wordt geleid. Het warme water kan vanzelfsprekend ook anders worden toegepast.

De koelinrichting 5 heeft een tweede toevoer 6 voor het toevoeren van water. De 10 koelinrichting 5 omvat middelen voor het verdelen van het water over een groot oppervlak. Bijvoorbeeld omvat de koelinrichting 5 een sproei-inrichting om het water te doseren in de vorm van waterdruppels of in de vorm van een waternevel. Alternatief kan bijvoorbeeld een “packing” materiaal worden toegepast. Het toegevoerde water heeft een lagere temperatuur dan het uitlaatgas. Door het directe contact van het 15 toegevoerde water met het uitlaatgas in de koelinrichting 5 neemt de temperatuur van het uitlaatgas af. De temperatuur van het uitlaatgas daalt tot 15-80°C, in het bijzonder 20-45°C, zoals 25-40°C. Het afgekoelde uitlaatgas stroomt via een eerste afvoer 10 uit de koelinrichting 5. Overtollig water wordt uit koelinrichting 5 afgevoerd via een tweede afvocr 7.

20 Door het directe contact van het toegevoerde water met het uitlaatgas wordt SOx uit het uitlaatgas in het water opgenomen. De hoeveelheid SOx in het uitlaatgas neemt af. Het vervuilde water wordt via een derde afvoer 7 afgevoerd.

Het afgekoelde, verzadigde uitlaatgas stroomt vervolgens naar een cycloon 12.

De cycloon 12 is uitgevoerd voor het verwijderen van grotere condensdruppels uit het 25 uitlaatgas, die mogelijk zijn meegevoerd uit de koelinrichting 5. De condensdmppels worden afgevoerd via een afvoer 11. De cycloon 12 is verbonden met een stoominjectie-inrichting 14. Overigens is de cycloon 12 optioneel - de eerste afvoer 10 van de koelinrichting 5 kan rechtstreeks zijn verbonden met de stoominjectie-inrichting 14.

30 De stoominjectie-inrichting 14 omvat spuitmonden 15 voor het injecteren van stoom. In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt de stoom uit de tweede afvoer 33 van de koelinrichting 30 via het stoomkanaal 16 naar een aantal spuitmonden 15 geleid. De stoom kan echter ook op een andere manier worden gegenereerd en via een 10 stoomtoevoer 13 worden toegevoerd aan de stoominjectie-inrichting 14. Bijvoorbeeld is een stoomturbine aanwezig waarvan de te injecteren stoom kan worden afgetapt, die via de stoomtoevoer 13 en het stoomkanaal 16 naar de spuitmonden 15 wordt geleid. Tn een andere uitvoering kan warm water uit de koelinrichting 30 door extra toevoer van 5 warmte bij 13 worden omgezet in sloom die via het stoomkanaal 16 naar de spuitmonden 15 wordt geleid. De geïnjecteerde stoom heeft een temperatuur die hoger is dan de temperatuur van het afgekoelde uitlaatgas in de stoominjectie-inrichting 14.

Door de injectie van hete stoom bereikt het afgekoelde uitlaatgas in de stoominjectie-inrichting 14 een oververzadigde toestand. Waterdamp condenseert en in 10 aanwezigheid van de deeltjes in het uitlaatgas zal de condensatie plaatsvinden op die deeltjes. Op de deeltjes in het uitlaatgas ontstaat een waterlaagje. De hoeveelheid geïnjecteerde stoom is zodanig dat de verhouding tussen de massa van de op de deeltjes gecondenseerde stoom en de massa van de deeltjes ligt tussen 20-500, in het bijzonder tussen 20-250, en bij voorkeur tussen 40-125. Het uitlaatgas met de van een waterlaagje 15 voorziene deeltjes wordt vervolgens toegevoerd aan een tweetraps elektrostatische precipitator 17 via een toevoer 18. In figuur 1 is een bovenaanzicht van de elektrostatische precipitator 17 weergegeven.

De tweetraps elektrostatische precipitator 17 omvat een oplaadsectie of ionisaticscctic 20 (“eerste trap”) en ccn daarachter geschakelde vcrzamclscctic of 20 collectiesectie 21 (“tweede trap”). De oplaadsectie 20 is voorzien van oplaadelektroden 23,24. De oplaadelektroden 23 zijn uitgevoerd als in hoofdzaak vlakke, verticaal opgestelde platen, die bijvoorbeeld op een afstand van 10 cm van elkaar zijn aangebracht. De platen 23 zijn bijvoorbeeld ongeveer 25 cm lang. Tussen de oplaadelektroden 23 bevinden zich de als dunne draden uitgevoerde oplaadelektroden 25 24. De draden 24 bezitten bijvoorbeeld een diameter van kleiner dan 1 mm, zoals 0,5 mm. Tussen de draden 24 en de platen 23 staat een hoog spanningsverschil, bijvoorbeeld een spanningsverschil van 10 kV. Hierdoor is een elektrisch veld tussen de oplaadelektroden 23,24 gevormd. De van een waterlaagje voorziene deeltjes in het uitlaatgas worden door ionen en/of elektronen opgeladen in de oplaadsectie 20. Als 30 gevolg van het waterlaagje op de deeltjes worden de deeltjes efficiënt opgeladen in de oplaadsectie 20.

Het uitlaatgas met die opgeladen deeltjes stroomt vervolgens naar de verzamelsectie 21 van de tweetraps elektrostatische precipitator 17. De verzamelsectie 11 21 omvat verzamelelektroden 26,27 die zijn uitgevoerd als in hoofdzaak vlakke, verticaal opgestelde platen. Deze platen 26,27 bevinden zich op een afstand van bijvoorbeeld ongeveer 1 cm van elkaar en kunnen een lengte van ongeveer 30 cm bezitten. De platen 26,27 zijn om en om aangebracht. Tussen de platen 26 en de platen 5 27 staat een hoog spanningsverschil. Tussen twee aangrenzende platen 26,27 is telkens een elektrisch veld gevormd. Als gevolg daarvan worden de opgeladen deeltjes in het uitlaatgas naar de platen 26 of 27 gedreven. Nadat die van een waterlaagje voorziene deeltjes zijn verzameld op de platen 26 of 27 stromen die deeltjes onder invloed van de zwaartekracht naar beneden van de platen 26 of 27 (zie ook figuur 2). Optioneel zijn de 10 platen 26,27 voorzien van een hydrofobe bekleding, zodat het water met die deeltjes gemakkelijker van de platen 26,27 afstroomt. Deze stroom water met afgevangen deeltjes wordt afgevoerd via een eerste afvoer 28. Het gereinigde gas stroomt via een tweede afvoer 29 uit de tweetraps elektrostatische precipitator 17.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de figuren weergegeven 15 uitvoeringsvoorbeeld. Verschillende aanpassingen zijn mogelijk die binnen de reikwijdte van de uitvinding liggen. De van een waterlaagje voorziene deeltjes worden door een elektrisch veld uit het uitlaatgas verwijderd. Dit kan ook in een eentraps elektrostatische precipitator worden bereikt.

20

Claims (18)

1. Werkwijze voor het behandelen van een uitlaatgas, omvattende: - het verschaffen van een uitlaatgas, dat is voorzien van deeltjes met een 5 aërodynamische diameter van kleiner dan 1 μηι, in het bijzonder kleiner dan 0,5 μηι of 0,1 μηι, - het afkoelen van het uitlaatgas, - het toevoeren van stoom aan het afgekoelde uitlaatgas voor het o ver verzadigen van het uitlaatgas en het condenseren van stoom op de deeltjes in het uitlaatgas ter 10 vorming van een waterlaagje op die deeltjes, met het kenmerk, dat het oververzadigde uitlaatgas met die van een waterlaagje voorziene deeltjes wordt toegevoerd aan een elektrostatische precipitator (17), die is voorzien van op afstand van elkaar zijn aangcbrachtc vcrzamclclcktrodcn (26,27), en de van een waterlaagje voorziene deeltjes worden opgeladen in de elektrostatische 15 precipitator (17), en een elektrisch spanningsverschil wordt aangebracht tussen de verzamelelektroden (26,27), en de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes worden aangetrokken door de verzamelelektroden (26,27) en verzameld op de verzamelelektroden (26,27).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de elektrostatische precipitator (17) is voorzien van een oplaadsectie (20) en een verzamelsectie (21), en waarbij de van een waterlaagje voorziene deeltjes worden opgcladcn in de oplaadsectie (20), en waarbij de verzamelsectie (21) is voorzien van de verzamelelektroden (26,27).

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de oplaadsectie (20) is voorzien van oplaadelektroden (23,24), die op afstand van elkaar zijn aangebracht, en waarbij een elektrisch spanningsverschil wordt aangebracht tussen de oplaadelektroden (23,24), en waarbij de van een waterlaagje voorziene deeltjes tussen de oplaadelektroden (23,24) worden geleid en worden opgeladen, waarbij de van een waterlaagje voorziene, 30 opgeladen deeltjes vanuit de oplaadsectie (20) naar de verzamelsectie (21) worden geleid.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verzamelelektroden zijn voorzien van in hoofdzaak verticaal opgestelde verzamelplaten (26,27), en waarbij een zodanige hoeveelheid stoom wordt toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas dat de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes die op 5 de verzamelplaten (26,27) worden verzameld onder invloed van zwaartekracht van de verzamelplaten (26,27) afstromen.

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een zodanige hoeveelheid stoom wordt toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas dat de verhouding 10 tussen de massa van de op de deeltjes gecondenseerde stoom en de massa van de deeltjes ligt tussen 20-500, in het bijzonder tussen 20-250, en bij voorkeur tussen 40-125.

6 Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de massastroom 15 van de aan het afgekoelde uitlaatgas toegevoerde stoom niet groter is dan in hoofdzaak 5% van de massastroom van het uitlaatgas.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de meeste deeltjes in het uitlaatgas een aërodynamische diameter van ongeveer 0,1 μηι of kleiner hebben, 20 en waarbij de meeste deeltjes door het daarop condenseren van stoom aangroeien tot een aërodynamische diameter die kleiner is dan 0,8 μηι, bijvoorbeeld tussen 0,4-0,5 μηι

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het uitlaatgas 25 wordt afgekoeld tot een temperatuur van 15-80°C, in het bijzonder 20-45°C, zoals 25- 40°C.

9. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het afkoelen van het uitlaatgas omvat het overdragen van warmte van het uitlaatgas aan water voor het 30 vormen van stoom, waarbij die stoom wordt toegevoerd aan het afgekoelde uitlaatgas.

10. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het afkoelen van het uitlaatgas omvat het toevoeren van water aan het uitlaatgas voor het verlagen van de temperatuur van het uitlaatgas en het verzadigen van het uitlaatgas. 5

11, Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de toegevoerde stoom een temperatuur van 100-160°C en een dmk van 1-4 bar heeft.

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de toegevoerde stoom een temperatuur van 100-130°C en een dmk van 1-2 bar heeft. 10

13. Inrichting voor het behandelen van een uitlaatgas dat is voorzien van deeltjes met een aërodynamische diameter van kleiner dan 1 μιη, in het bijzonder kleiner dan 0,5 pm o('0,1 pm, omvattende: - een inlaat (9) voor het inlaten van het uitlaatgas, 15. koelmiddelen (5,6) voor het afkoelen van het uitlaatgas, - toevoermiddelen (14,15) voor het toevoeren van stoom aan het afgekoelde uitlaatgas voor het oververzadigen van het uitlaatgas en het condenseren van stoom op de deeltjes in het uitlaatgas ter vorming van een waterlaagje op die deeltjes, met het kenmerk, dat de inrichting een elektrostatische precipitator (17) omvat, die is 20 voorzien van een toevoer (18) voor het toevoeren van het oververzadigde uitlaatgas met de van een waterlaagje voorziene deeltjes, middelen (23,24) voor het opladen van de van een waterlaagje voorziene deeltjes, vcrzamclclcktrodcn (26,27), die op afstand van elkaar zijn aangebracht, en middelen voor het aanbrengen van een elektrisch spanningsverschil tussen de verzamelelektroden (26,27) voor het aantrekken van de van 25 een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes door de verzamelelektroden (26,27) en het verzamelen van die deeltjes op de verzamelelektroden (26,27).

14. Inrichting volgens conclusie 13, waarbij de elektrostatische precipitator (17) is voorzien van een oplaadsectie (20) die is voorzien van de middelen (23,24) voor het 30 opladen van de van een waterlaagje voorziene deeltjes en een verzamelsectie (21), die is voorzien van de verzamelelektroden (26,27).

15. Inrichting volgens conclusie 14, waarbij de oplaadsectie (20) is voorzien van de toevoer (18), oplaadelektroden (23,24), die op afstand van elkaar zijn aangebracht, alsmede middelen voor het aanbrengen van een elektrisch spanningsverschil tussen de oplaadelektroden (23,24) voor het opladen van de van een waterlaagje voorziene 5 deeltjes tussen de oplaadelektroden (23,24), en waarbij de verzamelsectie (21) stroomafwaarts ten opzichte van de oplaadsectie (20) is aangebracht voor het leiden van de van een waterlaagje voorziene, opgeladen deeltjes vanuit de oplaadsectie (20) naar de verzamelsectie (21), en waarbij de verzamelsectie (21) is voorzien van de verzamelelektroden (26,27). 10

16. Inrichting volgens een van de conclusies 13-15, waarbij de verzamelelektroden (26,27) zijn voorzien van een hydrofobe bekleding.

17. Systeem omvattende een verbrandingsmotor (3) met een uitlaat (4) voor 15 uitlaatgas, en een inrichting volgens een van de conclusies 13-16, waarbij de uitlaat (4) van de verbrandingsmotor (3) is verbonden met de inlaat (9) van de inrichting.

18. Schip omvattende een systeem volgens conclusie 17.