专利名称：用于净化包含在燃烧废气中的污染物废气的方法和装置的制作方法
用于净化包含在燃烧废气中的污染物废气的方法和装置本发明涉及如权利要求1的前序部分限定的方法和如权利要求6 的前序部分限定的装置。已知由柴油机产生的燃烧废气在高达5000 Pa的过压下流出发动 机。同样已知燃烧废气的氧含量在大约百分之12体积百分比的量级， 换言之，燃烧中的空气系数是2。由于气体的温度会同时到达甚至400 -600。C的水平，因此情况是特殊的。多数大型海船用发动机中使用的燃料是重柴油，重柴油具有多达 百分之4-5重量百分比的硫含量。结果，许多港口强制实行对在港口 区域中重柴油的使用的限制，并且因此船只不得不在港口交通中使用 轻柴油。使用轻柴油的成本是使用重柴油的许多倍。因此，经济的是' 巡洋舰通常在;如加勒比海"暖水中航行，"i的气候有利于娱乐，例如，当航行在海上时在船只的游泳池处娱乐。如果由柴油机排 出的燃烧废气中的烟尘微粒污染例如在游泳池消遣的穿着浅色衣服的 人，则如果白色泳衣/海滩装被排出的烟尘微粒弄脏，就会引起很高的 赔偿要求。当然可以找到许多用于燃烧废气的净化的方法，但它们无法适当 地适用于正被讨论的目的。通过使用电过滤器，可去除烟尘和其它固 体微粒，但无法去除二氧化硫。干过滤器也是如此。然而，在干过滤 器中，耐热性是限制因素，所以必须使用冷却空气，这过分增大了过 滤器的尺寸。干过滤器也不能去除硫排放物。另一方面，如果用目前 的传统方法使用湿式净气器，则装置将太昂贵和复杂，更不用说它要 求的昂贵的中和了。由于这些原因，海船用发动机已被做成尽可能地 清洁运行，以减少它们的废气排放，并且船主已必须依靠低硫或无硫 燃料，这已导致相当大的经济成本。 当柴油机使用具有百分之4-6重量百分比的硫含量的重燃料时， 燃烧废气既包含二氧化硫又包含油蒸汽。燃烧废气还包含碳和其它固 体微粒，碳和其它固体微粒的分离是困难的，并且需要特别的解决方 案。可按照例如具有令人满意的净化结果的专利说明书WO 0208541 和WO 9944722进行海船用柴油机的燃烧废气的净化。然而，问题是 液滴包含在净化后的气体中，而油和细微的微粒留在净化水中。当船 只在公海中移动时，从船只排出的这种污染了的水会在水面上形成污 染尾迹，该尾迹将持续并保持可见很长时间。本发明的目的是实现用于净化燃烧废气中包含的污染物废气的目 前已知方法和装置的改进。本发明的具体目的是获得适用于以充分高 效的方式尤其净化由海船用柴油机和位于海边附近的发电厂产生的燃 烧废气的方法和装置。本发明的目的通过具有权利要求1的特征部分所述的特征的方法 实现。本发明的装置具有权利要求6的特征部分所述的特征。本发明的方法和装置提供许多显著优点。使用本发明的方案，可 充分地有效净化燃烧废气，以便例如没有令乘客讨厌的污染微粒或液 滴从船只的烟囱飞出。经过净气器和液滴分离器后的清洗液仍包含例 如烟尘、油和其它固体的污染物，该污染物的液体经由浮选净化，结 果用作清洗液并从船只流入海洋的海水几乎是清洁的，并且因此不污 染海域。本发明的净化方案的特别之处在于，它根本不必需要鼓风机。这 是因为待被净化的从柴油机排出的燃烧废气流是在过压下。如果不是 在气体直接从发动机排出的情况下，可以使用鼓风机使气体自然地过 压，或者净化器可设有鼓风机。然而，海船用柴油机的燃烧废气是在 充分的过压下，以保证它们将容易地流过所公开的净化过程，该净化 过程自然地包括1200- 1500 Pa的压力降。由于在海洋中另外有大量 清洗液可用，并且由于燃烧废气被几乎完全净化，因此本发明的方案 产生了净化结果，其中即使当使用重燃油时，来自船只的烟囱的废气 也不包含对环境有害量的污染物或有害气体排放物。
也可以仅用密集的液体喷雾代替衬层，但在这种情况下，净化性 能将不必然与在设有村层的方案中 一样好，因为待被净化的燃烧废气 与净化液方案之间的接触时间太短，不足以使二氧化硫在净化液中溶 解到足够程度。本发明的方案是用于燃烧废气的净化的轻并且小的机械构造的经 济的方案。其也可用于除了船只之外的其它应用，例如在位于海洋附 近的发电厂中用于类似的气体净化目的。可以较自由地选择用于待被净化的燃烧废气的流入通道的布置， 但最有利的方案是从上向下，在这种情况下，喷雾喷嘴可加湿流入通 道壁，同时有效地冷却燃烧废气流。待被净化的燃烧废气的流入也可经由单独的冷却和加湿进口段进 行。可以较自由地放置浮选池，甚至可以放置在与净化方案本身完全 分离的位置上。通过使用本发明的方法和装置，可从燃烧废气去除固体，并且可 转移二氧化硫用于溶解在净化水中，该净化水直接从海洋取得并且被 排回到海洋中，该净化水在被排入到海洋中之前通过本发明的方案被净化。由于燃烧废气同时是含氧的，并且净化水的pH值在适当的范 围内，即在所谓的亚硫酸氢盐范围内，所以净化水被氧化成硫酸，该 硫酸再与海水中除了其它物质之外的碳酸镁反应。这样，释放出碳酸， 碳酸是弱酸。这意味着硫转移到水中并且不会造成所谓的酸雨，酸雨 将是硫酸自由进入大气的最终结果。本发明的其它基本特征在于，净 化了的燃烧废气经由独立的液滴分离单元输送，其中，在净化了的燃 烧废气被吹出之前，从净化了的废气流去除了仍留在净气器燃烧废气 中的任何液滴。本发明适用于净化柴油机的废气以从废气去除二氧化硫和烟尘微 粒，从而同时使吹出的气体没有液滴。在本发明的方法中领悟到的是使用没有鼓风机的湿式净气器，在 该湿式净气器中，净化和中和液体是富氧的海水，并且优选地设有衬 层。在湿式净气器中，在净化后冷却下来的净化了的燃烧废气通过使 其在被吹出之前穿过液滴分离器而被干燥，并且净化水被输送到浮选 站中，净化水由此返回到海洋中。现在将通过参照示于附图的本发明的一些优选实施例详细说明本 发明，本发明不专门地限制于这些实施例。图l是本发明的方法和装置的一优选实施例的侧视简图； 图2是本发明的方法和装置的第二优选实施例的侧视简图。
图1示出本发明的方法和装置的一优选实施例。在该实施例中， 本发明的装置包括净气器设备10、液滴分离器设备20和浮选设备30。 从柴油机排出的燃烧废气流通常在大约5000 Pa的过压下。燃烧废气 的温度是400-600'C，这就是为什么燃烧废气通过已在流入管道13 中的液体喷雾17冷却下来。在流入管道13之后，燃烧废气和喷射到 其中的净化液体主要在村层型净气器10的旋风器下端11中相互分离， 并且冷却和预先加湿用的水经由管道15作为流B与锥形部14分离。 气流继续向上穿过衬层12。净化液的密集的喷雾18从上方施加到衬 层12的上表面上。当该净化液沿与气流相反的方向流过衬层12时，燃烧废气中例如S02的有害成分溶解在液体中。同时，净化液从燃烧废气流分离例如烟尘微粒的固体微粒。因而，流出到管道19中的燃烧 废气已被净化而除去了有害成分和固体微粒，同时净化了的燃烧废气 过饱和并且尤其包含大量的水滴。在所述衬层型净气器10中，净化了 的燃烧废气现在流入液滴分离器20的旋风段29，被分离的水从该液 滴分离器20的底部锥形部24经由排出开口 23作为流C被去除，现 在基本没有液滴的燃烧废气流向出口 ，同时沿管状管道21快速旋转。 该旋转运动继续到辅助液滴分离器22中，该辅助液滴分离器22设置 在烟囱的顶部上，并且其中旋转气流的外周中残留的液滴被从流出的 净化了的气流D分离。在本发明的方案中，所有分离的净化液滴都作 为流C被排出液滴分离器20。喷雾水17和18通过泵16供给，泵16根据本发明从海洋作为流 E取得净化液。因而，净化水除了包含8-10 mg/1的氧和二氧化碳C02 之外，还包含海水中的其它常见盐类，其中最重要的是镁和镁盐。这
些物质中和柴油机的燃烧废气中S02形式的硫。当其溶解到水中时，二氧化^L形成含^5克的酸H2S03，该酸游离成亚石克酸氢盐例子H+，即， 在pH值范围3-3.5中的氩离子。当亚硫酸氢盐离子被氧化成硫酸盐 离子时，每摩尔硫理论上需要半摩尔氧。因而，燃料中每千克的硫需 要至少半千克的氧，用于将亚硫酸盐转换成硫酸盐。当二氧化硫在净 化期间溶解在水中时，净化水应包含溶解在其中的上述量的氧(平均 8 mg/1)。如果重燃料具有百分之5重量百分比的硫成分，则这对应 于0.156 kmol的S02气体。从这些相等的千摩尔数的含硫的酸H2S03 形成对应的千摩尔数的氢。将这些量的含硫的酸氧化成硫酸需要大约 8.75 1113的空气。当柴油机使用化学计量的燃烧空气的至少两倍时，这 些量的空气可容易地使硫成分氧化成硫酸盐。当海水额外地包含氧(最 小8mg/1)以及至少百分之2重量百分比的盐，并且这些盐多数也是 镁基的时，这是燃料中的硫是镁硫酸盐的形式并且被碳酸盐中和的情 况。因此，最适合的量的净化水在比例上可以是燃烧废气的重量的两 倍。从净化站排出的净化水流B和C也可以结合或作为单独的流输送 到通道28以形成流I。如果必要，还可以将适当的絮凝化化学品供给 到该净化液流I中，但重要的是将微气泡添加到该净化液流中。这些 微气泡附着到流出的净化液流I中的油滴上，并且也附着到主要由烟 尘微粒组成的固体上。该水流被输送到浮选设备30中，在浮选设备 30中，微气泡将油滴和固体微粒升高到浮选池的表面，它们作为流H 被从该表面去除。清洁的水作为流G被排出，该流G没有污染物，但 仍包含硫酸盐离子。如此净化的水将不会在海洋上产生任何排放物的 尾迹或任何其它可察觉的有害效果。优选地通过泵方案27产生微气泡，其中优选地为空气的气体混合 在作为流E或作为单独取得的流从海洋取得的水中。使用的气体也可 以是氧。当泵27将水和作为由体积流量计25控制的流F的空气吸到 泵腔中时，泵27的叶轮混合空气，从而在泵27的腔中形成小气泡。 在这种情况下，流F优选地最多为泵27吸取的水量的体积的百分之10。当泵27中的压力升高到4-10bar时，小气泡溶解在水中，并且 包含如此溶解的空气的水被排出泵27，此时加压的水经由喷嘴26释 放，产生微气泡，微气泡最适合的尺寸是5-30nm。借助这种设置， 甚至2 - jim的固体微粒也能在从浮选池作为流G被去除之前被带到 浮选池的表面。已上升到浮选池的表面的油和固体微粒可作为流H被 容易地去除。图2所示的实施例与图1所示的实施例的区别在于管道19是多余 的，并且液滴分离旋风器20在延长的衬层净气器10内部，从而使该 衬层净气器至少到达管道19的上部的高度，图2所示的实施例与图1 所示的实施例在其它方面是相同的。气体现在通过开口 19流到液滴分 离器20的旋风段29中，开口 29将气体导向到液滴分离器20的旋风 段中的旋风中。从液滴分离的水流C直接流过衬层12。该构造非常适 于这样的方案，即，希望有塔式净化功能，并且高度可按需要使用。在上文中，已说明了本发明的一些优选实施例，并且对本领域的 技术人员显而易见的是，在以下权利要求书中提出的发明概念的范围 内，可在所述实施例中做出大量修改。
权利要求
1.一种用于净化包含在燃烧废气中的污染物废气的方法，所述燃烧废气尤其是从海船用柴油机排出的燃烧废气和由位于海边附近的发电厂产生的燃烧废气，在所述方法中，燃烧废气经由净气器设备(10)中的液体净化被净化，并且净化液液滴被从流出的净化了的燃烧废气流(D)分离，其特征在于待被净化的燃烧废气作为过压的燃烧废气流(A)被输送到净气器设备(10)中，并且用作净化液的海水作为流(E)被输送到净气器设备(10)中，包含污染物的燃烧废气流(A)和净化液流(E)在所述净气器设备(10)中相互接触；至少使由海水组成并且流出所述净气器设备(10)的净化液作为流(B，I)流入到浮选设备(30)中，用于通过浮选从所述净化液分离包含在所述净化液中的烟尘微粒、油和其它可能的固体污染物微粒。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，流入到净气器设备 (10)中的包含污染物的燃烧废气流(A)通过由海水组成的第一液体喷雾(17)被预冷却。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置在净气器 设备(10)中的衬层(12)通过由海水组成的第二液体喷雾(18)冷 却。
4. 根据权利要求1-3中的任意一项所述的方法，其特征在于， 液滴分离器设备(20)设置在基本上净气器设备(10)的内部。
5. 根据权利要求1-4中的任意一项所述的方法，其特征在于， 包含微气泡的海水作为流(I)被输送到浮选设备(30)中。
6. —种用于净化包含在燃烧废气中的污染物废气的装置，所述燃电厂产生的燃烧废气，所述装置包括用;于净化燃烧废气的净气器设备 (10)和用于从流出的净化了的燃烧废气流(D)分离净化液液滴的 液滴分离器设备(20)，其特征在于净气器设备(10)包括用于将 包含污染物的过压燃烧废气流(A)输送到净气器设备(10)中的流 入管道(13)和用于将用作净化液的海水输送到净气器设备(10)中 的装置(16， 17, 18);至少流出所述净气器设备(10)的净化液已 被使得适合于流入到浮选设备(30)中，用于从净化液分离包含在净 化液中的烟尘微粒、油和其它可能的固体污染物微粒。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，净气器设备(IO) 设有衬层(12 )，待被净化的燃烧废气被使得适合于流过该衬层(12 )。
8. 根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，净气器设似10 ) 包括由海水组成的第一液体喷雾(17)，用于预冷却流入到净气器设 备(10)中的包含污染物的燃烧废气流(A)。
9. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，净气器设拟10 ) 包括由海水组成的第二液体喷雾(18)，用于冷却村层(12)。
10. 根据权利要求6-9中的任意一项所述的装置，其特征在于， 液滴分离器设备(20)设置在基本净气器设备(10)的内部。
11. 根据权利要求6-10中的任意一项所述的装置，其特征在于， 液滴分离器设备(20)包括辅助液滴分离器(22)，流出的被净化了 的燃烧废气流(D)在其最终流出之前已被使得适合于流过所述辅助 液滴分离器(22)。
12. 根据权利要求6-11中的任意一项所述的装置，其特征在于， 所述装置包括用于将海水输送到净气器设备(10)中的第一泵设备(16)。
13. 根据权利要求6-12中的任意一项所述的装置，其特征在于， 所述装置包括第二泵设备(27)，用于在所述第二泵设备(27)中从 溶入在海水中的气态中间流(F)产生浮选中所需要的微气泡。
14. 根据权利要求6-13中的任意一项所述的装置，其特征在于， 所述装置包括流动管道(28),可能仍包含污染物的净化液流(B， C) 被使得适合于通过该流动管道(28)流入到浮选设备(30)中。
15. 根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述包含微气泡 的海水已被使得适合于通过所述流动管道(28 )流入到浮选设备(30 ) 中。
全文摘要
本发明涉及一种用于净化包含在燃烧废气中的污染物废气的方法和装置，所述燃烧废气尤其是从海船用柴油机排出的燃烧废气和由位于海边附近的发电厂产生的燃烧废气。该装置包括用于净化燃烧废气的净气器设备(10)和用于从流出的净化了的燃烧废气流(D)分离净化液液滴的液滴分离器设备(20)。净气器设备(10)包括用于将包含污染物的过压燃烧废气流(A)输送到净气器设备(10)中的流入管道(13)和用于将用作净化液的海水输送到净气器设备(10)中的装置(16，17，18)。至少流出净气器设备(10)的净化液已被使得适合于流入到浮选设备(30)中，用于从净化液分离包含在净化液中的烟尘微粒、油和其它可能的固体污染物微粒。
文档编号C02F1/24GK101115542SQ200680004243
公开日2008年1月30日 申请日期2006年2月3日 优先权日2005年2月7日
发明者V·耶尔文佩 申请人:Vsj控股有限公司