NL2011279C2 - Scrubber, systeem en werkwijze voor het afvangen van uitstoot uit een uitlaatgas. - Google Patents

Description

Scrubber, systeem en werkwijze voor het afvangen van uitstoot uit een uitlaatgas

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een scrubber, systeem en werkwijze voor het afvangen van uitstoot uit een uitlaatgas, in het bijzonder een systeem voor het afvangen van uitlaatgassen afkomstig van scheepsmotoren.

Dergelijke systemen zijn op zich bekend, en omvatten veelal zogenaamde scrubbers, waarbij uitlaatgassen door een filterpakket geleid worden. Voorbeelden van bestaande systemen worden gegeven in US 2010/0224062 en US2008/044335.

De daar genoemde systemen hebben echter nadelen, zoals relatief grote onderhouds- en gebruikskosten vanwege het moeten bij houden van de fdterpakketten, en een relatief laag rendement, waardoor er nog steeds meer uitstoot plaatsvindt dan wenselijk is.

Nadelen van de bestaande systemen zijn een relatief hoge drukval, een hoger energieverbruik en een hogere kans op vervuiling.

Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding om de hierboven genoemde nadelen ten minste gedeeltelijk op te heffen, danwel te voorzien in een bruikbaar alternatief. De uitvinding verschaft daartoe een zogenaamde scrubber voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende een hol doorvoerlichaam dat zich in verticale richting uitstrekt van zijn onderzijde naar zijn bovenzijde; een aan de bovenzijde gelegen vloeistoftoevoer; een met de vloeistoftoevoer verbonden vernevel aar, voor het verdelen van de toegevoerde vloeistof over het oppervlak van de doorsnede van het doorvoerlichaam; een aan de onderzijde gelegen gastoevoer; een boven de gastoevoer gelegen verdeler, voor het verdelen van het toegevoerde gas over het oppervlak van de doorsnede van het doorvoerlichaam; een aan de onderzijde gelegen vloeistofafvoer, voor het afvoeren van neergedaalde vernevelde vloeistof; een gasafvoer, voor het afvoeren van uitlaatgas waarvan de uitstoot ten minste gedeeltelijk is afgevangen.

Met een hol doorvoerlichaam wordt een doorvoerlichaam bedoeld waarin tussen de toevoeren en afvoeren een onbelemmerde doorgang voor vernevelde vloeistof en uitlaatgassen aanwezig is, welke aldus niet of niet volledig belemmerd wordt door filters of filterpakketten. Gebleken is dat een dergelijke configuratie een optimaal contact en derhalve een optimale uitstootoverdracht of opname tussen het uitlaatgas en de vloeistof bewerkstelligt. Tevens biedt de configuratie waarbij koelen en wassen in één bewerking plaatsvinden het voordeel van een relatief eenvoudige, maar vooral (energie) efficiënte oplossing. Het vernevelen van de vloeistof leidt tot een optimaal contact tussen vloeistof en gas en tot een bijzonder hoog rendement.

Een dergelijke vemevelaar kan daarbij bij voorkeur worden ingericht voor het opwekken van een uniform over de doorsnede van het holle doorvoerlichaam verdeelde nevel. Een daartoe geschikt gebleken opstelling is een opstelling waarbij vernevelaars aan of in de nabijheid van de omtrek van het doorvoerlichaam zijn opgesteld, en de vloeistof met ten minst een naar een centrum van de doorsnede van het doorvoerlichaam en/of naar elkaar gerichte richtingscomponent in het doorvoerlichaam aanbrengen. Een wenselijke druppelgrootte ligt tussen de 1 en 2 mm, en in het bijzonder tussen de 1,3 en 1,7 mm. Kleinere druppels verdampen relatief snel en grotere druippels vallen juist weer door de uitlaatgassen heen.

De vernevelaars kunnen in het bijzonder zo zijn opgesteld dat er geen of althans een minimum aan vloeistof direct tegen een wand van het doorvoerlichaam wordt gespoten, maar juist zodanig dat een merendeel aan vloeistof via het inwendige van het holle lichaam en aldus door de stroom van uitlaatgas wordt gemengd. Voor een goede verdeling kan er gebruik gemaakt worden van meerdere ringen of veelhoeken waarin de nozzles zijn opgesteld.

In een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat de verdeler meerdere doorvoeropeningen omvat voor het gas, waartussen een inrichting is geplaatst voor het opvangen en naar de vloeistofafvoer geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof.

Het toepassen van meerdere doorvoeropeningen voor het gas contribueert aan een gelijkmatige verdeling van het gas over het doorsnedeoppervlak van het doorvoerlichaam en daarmee aan een verbeterde interactie tussen vloei stofnevel en uitlaatgas, waardoor het rendement van de vernevelaar verhoogd wordt.

In weer een volgende uitvoeringsvorm zijn de doorvoeropeningen gevormd door holle uitkragingen welke zich uitstrekken vanaf een in hoofdzaak plaatvormig uitgevoerde inrichting die is geplaatst voor het opvangen en naar de vloeistofafvoer geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende een scrubber volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de gastoevoer is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas, zoals het uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloeistoftoevoer en vloei stofafvoer opgenomen zijn in een gesloten circuit, dat wordt gevormd door een proceswatertank, van waaruit water wordt toegevoerd aan de vloeistoftoevoer en waarnaar water uit de vloei stofafvoer wordt teruggevoerd.

Een gesloten systeem heeft het voordeel dat ongecontroleerde afvoer van uit de uitlaatgassen opgenomen uitstoot in het zeewater voorkomen wordt. Tevens kan verontreiniging van het systeem, welke op kan treden wanneer er direct van zeewater gebruik gemaakt wordt, voorkomen worden. Het systeem beschikt daartoe in het bijzonder over de mogelijkheid om uit de rookgassen water terug te winnen. Daarnaast is de vloeistof in het systeem volgens de onderhavige uitvinding in een uitvoeringsvorm zeewater, en kan de hoeveelheid daarvan worden aangevuld wanneer er bijvoorbeeld door verdamping een te groot deel is verdwenen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het gesloten circuit tevens een koeler. Door te voorkomen dat de temperatuur van de nevel oploopt ten gevolge van herhaald contact met uitlaatgas kan de opnamecapaciteit van de vloeistof voor uitstoot uit het uitlaatgas geoptimaliseerd worden. Het koelen kan bijvoorbeeld door middel van warmteuitwisseling met zeewater plaatsvinden.

In weer een verdere uitvoeringsvorm omvat de proceswatertank een regelsysteem voor het beïnvloeden van de zuurtegraad van het proceswater. Een mogelijkheid voor het beïnvloeden wordt daarbij gevormd door het toevoegen van NaOH aan het proceswater. Ten behoeve van het meten van de zuurtegraad van het water kan er in een sensor voor het meten van de zuurtegraad worden voorzien. Tevens kan er een sensor voor het meten van elektrische geleidbaarheid worden voorzien, welke geleidbaarheid maatgevend is voor de hoeveelheid toe te voegen water.

In weer een verdere uitvoeringsvorm omvat het systeem een waterbehandelings-installatie voor het behandelen van uit de proceswatertank afgevoerd water. Een dergelijke installatie conditioneert afgewerkt proceswater zodanig dat een deel ervan aan het aan het zeewater teruggevoerd kan worden, en een ander deel, dat bijvoorbeeld een residu kan omvatten, separaat verwerkt kan worden.

Voor dat laatste doel kan de waterbehandelingsinstallatie voorzien zijn van een neerslagtank, voor het opvangen van uit de proceswatertank afgevoerd water afgescheiden neerslag.

Een alternatief systeem volgens de onderhavige uitvinding, omvat een scrubber zoals hierboven is beschreven, waarbij de gastoevoer is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas, zoals het uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloeistoftoevoer en vloeistofafvoer opgenomen zijn in een open circuit, waarbij zeewater wordt toegevoerd aan de vloeistoftoevoer en waarbij water uit de vloeistofafvoer optioneel via een tank wordt teruggevoerd naar zee.

Elk van de systemen kan voorts zijn uitgerust met een gasanalysator, voor het analyseren van door de gasafvoer afgevoerde gassen, en/of een wateranalysator, voor het analyseren van door een waterafvoer naar zee afgevoerde gassen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren. Hierin toont: - Figuur 1 een schematische weergave van een eerste systeem volgens de onderhavige uitvinding voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas; - Figuur 2 een schematische weergave van een tweede systeem volgens de onderhavige uitvinding voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas; en - Figuur 3 een detail van de gastoevoer en waterafvang van een scrubber volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont een systeem 1 voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende een scrubber 2, waarbij een gastoevoer 3 is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas, zoals het uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloeistoftoevoer 4 en vloeistofafvoer 5 opgenomen zijn in een gesloten circuit, dat wordt gevormd door een proceswatertank 6, van waaruit water wordt toegevoerd aan de vloeistoftoevoer 4 en waarnaar water uit de vloeistofafvoer 5 wordt teruggevoerd.

De vloeistof in het systeem volgens de onderhavige uitvinding is zeewater 8, en kan de hoeveelheid daarvan worden aangevuld 9 wanneer er bijvoorbeeld door verdamping een te groot deel is verdwenen. Het gesloten circuit omvat tevens een koeler 10, welke is opgenomen tussen de proceswatertank 6 en de watertoevoer 4. Door te voorkomen dat de temperatuur van de nevel oploopt ten gevolge van herhaald contact met uitlaatgas kan de opnamecapaciteit van de vloeistof voor uitstoot uit het uitlaatgas geoptimaliseerd worden. Het koelen kan bijvoorbeeld door middel van warmteuitwisseling 11 met zeewater 8 plaatsvinden. Tevens kan de inrichting voorzien zijn van een inrichting 21 voor het meten van de geleidbaarheid van het proceswater, waaruit bijvoorbeeld de zuurtegraad kan worden afgeleid.

Voorts omvat de proceswatertank 6 een regelsysteem voor het beïnvloeden van de zuurtegraad van het proceswater. Een mogelijkheid voor het beïnvloeden wordt daarbij gevormd door het toevoegen van NaOH 12 aan het proceswater.

Ook omvat het systeem een waterbehandelings-installatie 13 voor het behandelen van uit de proceswatertank 6 afgevoerd water. Een dergelijke installatie conditioneert afgewerkt proceswater zodanig dat een deel ervan aan het aan het zeewater 8 teruggevoerd kan worden, en een ander deel, dat bijvoorbeeld een residu kan omvatten, separaat verwerkt kan worden.

Voor dat laatste doel is de waterbehandelingsinstallatie voorzien van een neerslagtank 14, voor het opvangen van uit de proceswatertank 6 afgevoerd water afgescheiden neerslag.

Figuur 2 toont een alternatief systeem 15 volgens de onderhavige uitvinding, met een scrubber 16 zoals hierboven is beschreven, waarbij de gastoevoer 17 is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloeistoftoevoer 18 en vloeistofafvoer 19 opgenomen zijn in een open circuit, waarbij zeewater 19 wordt toegevoerd aan de vloeistoftoevoer 18 en waarbij water uit de vloeistofafvoer 19 via een tank 20 wordt teruggevoerd naar zee.

Elk van de systemen 1,15 kan voorts zijn uitgerust met een gasanalysator, voor het analyseren van door de gasafvoer afgevoerde gassen, en/of een wateranalysator, voor het analyseren van door een waterafvoer naar zee afgevoerde gassen.

Figuur 3 toont een detail van de gastoevoer en waterafvang van een scrubber 2 volgens de onderhavige uitvinding. De scrubber omvat in het getoonde voorbeeld een aan de onderzijde van de scrubber uitmondende toevoer 22 voor uitlaatgas, welke aan zijn naar boven gerichte uiteinde middels een kromming uitmondt in een flens 23, waarboven een afdak 24 onder afschot voorzien is.

Boven het afdak bevindt zich een verdeler 25 met meerdere doorvoeropeningen 26 voor het gas, waartussen een inrichting is geplaatst voor het opvangen en naar de in hoofdzaak aan de onderzijde gelegen vloeistofafvoer 27 geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof. De doorvoeropeningen 26 worden gevormd door holle uitkragingen welke zich uitstrekken vanaf een in hoofdzaak plaatvormig uitgevoerde inrichting 25 die is geplaatst voor het opvangen en naar de zijwaarts gerichte vloeistofafvoer 27 geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof.

De hierboven beschreven systemen zijn louter illustratief en geenszins beperkend voor de beschermingsomvang zoals gedefinieerd in de navolgende claims.

Claims (14)

1. Scrubber voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende: - een hol doorvoerlichaam dat zich in verticale richting uitstrekt van zijn onderzijde naar zijn bovenzijde; - een aan de bovenzijde gelegen vloeistoftoevoer; - een met de vloei stoftoevoer verbonden vernevelaar, voor het verdelen van de toegevoerde vloeistof over het oppervlak van de doorsnede van het doorvoerlichaam; - een aan de onderzijde gelegen gastoevoer; - een boven de gastoevoer gelegen verdeler, voor het verdelen van het toegevoerde gas over het oppervlak van de doorsnede van het doorvoerlichaam; - een in hoofdzaak aan de onderzijde gelegen vloeistofafvoer, voor het afvoeren van neergedaalde vernevelde vloeistof; - een gasafvoer, voor het afvoeren van uitlaatgas waarvan de uitstoot ten minste gedeeltelijk is afgevangen, al dan niet voorzien van een druppelvanger voor het reduceren van het afvoeren van vloeistofdeeltjes.

2. Scrubber volgens conclusie 1, waarbij de vernevelaar is ingericht voor het opwekken van een uniform over de doorsnede van het holle doorvoerlichaam verdeelde nevel.

3. Scrubber volgens conclusie 1 of 2, waarbij de verdeler meerdere doorvoeropeningen omvat voor het gas, waartussen een inrichting is geplaatst voor het opvangen en naar de vloeistofafvoer geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof.

4. Scrubber volgens conclusie 3, waarbij de doorvoeropeningen zijn gevormd door holle uitkragingen welke zich uitstrekken vanaf een in hoofdzaak plaatvormig uitgevoerde inrichting die is geplaatst voor het opvangen en naar de vloeistofafvoer geleiden van neergedaalde vernevelde vloeistof.

5. Systeem voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende een scrubber volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de gastoevoer is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas, zoals het uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloei stoftoevoer en vloeistofafvoer opgenomen zijn in een gesloten circuit, dat wordt gevormd door een proceswatertank, van waaruit water wordt toegevoerd aan de vloeistoftoevoer en waarnaar water uit de vloeistofafvoer wordt teruggevoerd.

6. Systeem volgens conclusie 5, waarbij het gesloten circuit tevens een koeler omvat, welke is opgenomen tussen de proceswatertank en de watertoevoer.

7. Systeem volgens conclusie 6, waarbij de proceswatertank een regelsysteem omvat voor het beïnvloeden van de zuurtegraad van het proceswater.

8. Systeem volgens conclusie 7, omvattende een waterbehandelingsinstallatie voor het behandelen van uit de proceswatertank afgevoerd water.

9. Systeem volgens conclusie 8, waarbij de waterbehandelingsinstallatie voorzien is van een neerslagtank, voor het opvangen van uit de proceswatertank afgevoerd water afgescheiden neerslag.

10. Systeem voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende een scrubber volgens één van de conclusies 1-4, waarbij de gastoevoer is ingericht voor het ontvangen van een uitlaatgas, zoals het uitlaatgas van een scheepsmotor, en waarbij de vloei stoftoevoer en vlo ei stofafvoer opgenomen zijn in een open circuit, waarbij zeewater wordt toegevoerd aan de vloei stoftoevoer en waarbij water uit de vloei stofafvoer via een tank wordt teruggevoerd naar zee.

11. Systeem volgens één van de conclusies 5-10, omvattende een gasanalysator, voor het analyseren van door de gasafvoer afgevoerde gassen.

12. Systeem volgens één van de conclusies 5-11, omvattende een wateranalysator, voor het analyseren van door een waterafvoer naar zee afgevoerde gassen.

13. Werkwijze voor het afvangen van ten minste een deel van de uitstoot van een uitlaatgas, omvattende: - het door een afgesloten ruimte zonder interne belemmeringen leiden van een uitlaatgas van een ingangszijde naar een uitgangszijde; - het aan de uitgangszijde van de ruimte vernevelen van een vloeistof; - het aan of nabij de ingangszijde afvangen van de vloeistof met daarin opgenomen verontreinigingen; - het opnieuw vernevelen van ten minste een deel van de afgevangen vloeistof.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, omvattende: - het koelen van de afgevangen vloeistof alvorens deze opnieuw te vernevelen.