一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其包括反应塔、烟气系统、曝气系统、海水入水系统以及监测控制系统；所述烟气系统包括烟气管和引风机，所述烟气管的一端连接柴油机，另一端伸入到反应塔内；所述曝气系统安装在反应塔内；海水入水系统连接在反应塔底部，反应塔设有废水出口和净气排放管；所述检测控制系统包括烟气流量的烟气流量控制阀、烟气检测感应器、海水流量控制阀以及电子控制单元，所述电子控制单元根据烟气检测感应器发出的信号控制烟气流量控制阀和海水流量控制阀的开与关以及调节烟气和海水的流量的大小。本实用新型可移植到船舶中，实现对船舶烟气中氮氧化物和硫氧化物的吸收处理，减少船舶尾气的有害排放。
【专利说明】
一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶与海洋中的尾气处理技术领域，特别是涉及一种一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置。
【背景技术】
[0002 ]随着国际海事组织頂O对船舶柴油机的SOx和NOx排放的控制要求愈来愈高(国际防止船舶造成污染公约附则VI技术规则修正案正式生效)，船舶硫氮氧化物排放控制势在必行，船舶烟气脱硫脱氮将成为未来的研究热点。对于尾气的处理主要是两个方面:机内处理和机外处理。主流的内燃机机内处理是废气再循环(EGR)，而柴油机中应用EGR会使燃油消耗率上升和颗粒排放恶化。由于船用燃油硫含量和灰分要比汽车燃料大很多，如果在船舶柴油机上应用废气再循环，会引起汽缸套的磨损和腐蚀，并增加废气中颗粒和烟雾的排放。同时，引入EGR后，二氧化碳的排放和燃烧噪声也会增加。而且不论进气中的二氧化碳含量如何，随着发动机负荷的增加，发动机噪声都会增加。然而，机内处理实际上没有一种方案可适用于所有发动机，每种方案对柴油机都有或多或少的副作用。
[0003]机外处理较为先进的就是SCR(选择性催化氧化)。目前降低船舶柴油机氮氧化物的机外措施SCR不能吸收S0X，还会因硫氧化物的存在而降低其吸收性能。因NOx和SOx同为酸性气体，可以同时让海水来吸收，达到一举两得的目的。就海水脱硫装置而言，在陆地电厂已有应用其理论基础比较成熟完善，但是现有的设备体积缩大，效率提低，水质的恢复处理难度大难以移植到船舶废气脱硫脱氮中。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，可移植到行驶中的船舶中，实现对船舶烟气中氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的吸收处理，减少船舶尾气的有害排放，使之符合IMO的排放标准。同时，解决海水水质恢复问题，减少了水的污染。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0006]—体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其包括反应塔、烟气系统、曝气系统、海水入水系统以及监测控制系统；
[0007]所述烟气系统包括烟气管和设置在烟气管内的引风机，所述烟气管的一端连接柴油机，另一端伸入到反应塔内；所述曝气系统安装在反应塔内部并位于烟气管的下方;所述海水入水系统连接在反应塔底部与反应塔内相通，所述反应塔设有废水出口和净气排放管；
[0008]所述监测控制系统包括设置在烟气管上用于控制进入反应塔内的烟气流量的烟气流量控制阀、设置在净气排放管上的用于检测烟气信号的烟气检测感应器、设置在海水入水系统上用于控制进入反应塔内的海水量的海水流量控制阀以及电子控制单元，所述电子控制单元根据烟气检测感应器发出的信号控制烟气流量控制阀和海水流量控制阀的开与关以及调节烟气和海水的流量的大小。
[0009]进一步的方案中，本实用新型所述的曝气系统包括曝气搅拌装置，该曝气搅拌装置安装在烟气管正下方的反应塔底部并由曝气管和安装在曝气管上端的搅拌桨组件组成，所述曝气管上设有出气孔。
[0010]进一步的方案中，本实用新型所述的搅拌桨组件包括圆盘涡轮式桨叶和斜叶圆盘式桨叶。
[0011]进一步的方案中，本实用新型所述的烟气管的出口为向下开口的喇叭口，该喇叭口的下端套接有涡轮式气体扩散通道，该涡轮式气体扩散通道的内径大于搅拌桨组件旋转时的圆圈半径。
[0012]进一步的方案中，本实用新型所述的海水入水系统包括设置在反应塔底部塔壁上与反应塔连通的入水管和设置在入水管上的水栗，所述海水流量控制阀位于水栗与反应塔之间的入水管上。
[0013]进一步的方案中，本实用新型所述的反应塔内壁上对应于烟气管出口和曝气搅拌装置的位置处设有挡板。
[0014]进一步的方案中，本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置还包括设置在烟气管出口和净气排放管之间的反应塔内的除沫装置。
[0015]进一步的方案中，本实用新型所述的电子控制单元包括微处理器和控制电路，所述烟气流量控制阀为烟气流量电磁阀，所述海水流量控制阀为海水流量电磁阀，烟气流量电磁阀及海水流量电磁阀分别与控制电路电连接，并由微处理器控制两者的开与关;所述烟气检测感应器与微处理器信号连接，烟气检测感应器将检测到的烟气成分的信号反馈给微处理器，微处理器根据接收到的信号判断烟气的质量。
[0016]相比现有技术，本实用新型的有益效果在于:
[0017]1.本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置利用海水添加漂白粉对船舶尾气中的硫氧化物和氮氧化物同时吸收，减少了尾气的污染，使船舶排放达到标准；
[0018]2.本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置同时对吸收的海水进行处理，恢复海水水质的基本要求，同时返回压载舱可以杀死压载海水中的浮游生物，达到对船舶压载水的处理，一举两得，且运营成本低廉。
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置结构示意图；
[0021 ]图2为本实用新型所述的曝气搅拌装置结构示意图；
[0022]图3为本实用新型所述的反应塔内部结构示意图；
[0023]图4为本实用新型所述的涡轮式气体扩散通道结构示意图；
[0024]其中，各附图标记为:1、水栗；2、海水流量控制阀；3、曝气搅拌装置;31、曝气管；32、搅拌桨组件;33、出气孔;4、反应塔;5、废水出口；6、除沫装置;7、烟气管;8、旁通烟管;9、弓丨风机；10、烟气流量控制阀；11、电子控制单元；12、烟气检测感应器；13、净气排放管；14、涡轮式气体扩散通道;15、挡板。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其包括反应塔、烟气系统、曝气系统、海水入水系统以及监测控制系统；
[0026]所述烟气系统包括烟气管7和设置在烟气管7内的引风机9，所述烟气管7的一端连接柴油机，另一端伸入到反应塔4内；所述曝气系统安装在反应塔4内部并位于烟气管7的下方;所述海水入水系统连接在反应塔4底部与反应塔4内相通，所述反应塔4设有废水出口 5和净气排放管13;
[0027]所述监测控制系统包括设置在烟气管7上用于控制进入反应塔4内的烟气流量的烟气流量控制阀10、设置在净气排放管13上的用于检测烟气信号的烟气检测感应器12、设置在海水入水系统上用于控制进入反应塔内的海水量的海水流量控制阀2以及电子控制单元11，所述电子控制单元11根据烟气检测感应器12发出的信号控制烟气流量控制阀10和海水流量控制阀2的开与关以及调节烟气和海水的流量大小。
[0028]如图2所示，进一步的方案中，本实用新型所述的曝气系统包括曝气搅拌装置3，该曝气搅拌装置3安装在烟气管正下方的反应塔4底部并由曝气管31和安装在曝气管上端的搅拌桨组件32组成，所述曝气管31上设有出气孔33。
[0029]进一步的方案中，本实用新型所述的搅拌桨组32件包括圆盘涡轮式桨叶和斜叶圆盘式桨叶。
[0030]如图3和图4所示，进一步的方案中，本实用新型所述的烟气管7的出口为向下开口的喇叭口，该喇叭口的下端套接有涡轮式气体扩散通道14，该涡轮式气体扩散通道14的内径大于搅拌桨组件32旋转时的圆圈半径。
[0031]进一步的方案中，本实用新型所述的海水入水系统包括设置在反应塔4底部塔壁上与反应塔连通的入水管和设置在入水管上的水栗I，所述海水流量控制阀2位于水栗I与反应塔4之间的入水管上。
[0032]进一步的方案中，本实用新型所述的反应塔4内壁上对应于烟气管7出口和曝气搅拌装置3的位置处设有挡板15。
[0033]进一步的方案中，本实用新型所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置还包括设置在烟气管7出口和净气排放管13之间的反应塔4内的除沫装置6。
[0034]进一步的方案中，本实用新型所述的电子控制单元包括微处理器和控制电路，所述烟气流量控制阀10为烟气流量电磁阀，所述海水流量控制阀2为海水流量电磁阀，烟气流量电磁阀10及海水流量电磁阀2分别与控制电路电连接，并由微处理器控制两者的开与关；所述烟气检测感应器12与微处理器信号连接，烟气检测感应器12将检测到的烟气成分的信号反馈给微处理器，微处理器根据接收到的信号判断烟气的质量。
[0035]在本实用新型中对烟气系统是船舶柴油机汽缸出来的烟气汇集到烟气管，经废气锅炉的利用后，用引风机将烟气通入反应塔与海水进行反应吸收，海水入水系统负责将船舶顶边压载舱内的海水栗入反应塔内，对烟气吸收，再从另一边流回到压载舱;曝气系统则一方面对大的烟气气泡击碎成利于气液反应的小气泡，另一方面对海水水质做恢复处理，提升其COD值和pH值；同时，对反应塔内的海水进行搅拌，加大气液传质混合，促进烟气吸收;监测控制系统根据柴油机的负荷、净气质量和海况，相应地调节烟管开度，海水流量等，保证反应在合理的范围内。
[0036]本实用新型的具体工作流程如下:开启引风机9、海水栗I和曝气搅拌装置3。海水栗从船舶压载舱抽吸海水，往反应塔体4的底部不断地切向注入一定量的海水，与鼓入的柴油机烟气进行鼓泡反应吸收(引风机起到缓解柴油机背压的作用)。反应利用海水自身碱性和氧化添加剂漂白粉来吸收硫氮氧化物。同时，伴随压缩空气的介入和旋转搅拌，加速反应的进行和S032—、HS03—的氧化，即对海水进行曝气，恢复水质。反应过程中新鲜海水不断将反应后的废水往塔体上方推，使反应后的水从废水出口 5流出回到压载舱。此时的废水水质已经得到一定的恢复，回到压载舱与新鲜海水融汇，水质进一步恢复，但是带有氧化弱酸性，可以起到杀死微生物的作用。装置的整个处在酸性腐蚀环境下，包括所有可能接触到饱和烟气冷凝液或从反应塔带出的雾气和液滴的净烟道、旁路烟道均处于该腐蚀环境。为了防止设备被腐蚀，本实用新型中采用聚脲材料对高湿脱硫脱氮净化处理后的净烟道及旁路烟道进行防腐。本装置曝气搅拌装置由于整个曝气管处在酸性腐蚀的环境下，进而采用石墨空心曝气管，内通船舶减压后的压缩空气。搅拌桨组件32在电机的带动下高速旋转，上层搅拌桨采用圆盘涡轮式桨叶，加强对气泡的剪切;下层桨用斜叶圆盘式桨叶，增大轴向混合，二者的旋转将海水与烟气的反应加大加快，高效地促进海水吸收NOx和S0X。与此用时，压缩空气从出气孔33排出，参与进行氧化曝气反应，恢复水质。反应塔4底部内壁设有挡板15，作用是将液体的旋转运动改为垂直翻转运动，消除旋涡，增加反应塔内的湍流，加强物料间的混合，改善所施加功率的有效利用率。反应塔4内部加装贴壁的挡板15，达到全挡板条件，提供的流型能够带动全塔的物料运动，确保充分混合以及搅拌功率的饱和，更加节能。吸收处理后的尾气，从反应塔内海水中溢出，经过除沫装置6，去除酸性的海水蒸汽，从净气排放管13流出，通往大气。烟气检测感应器12实时监测净气中的硫氧化物和氮氧化物含量，将数据传送到电子控制单元11 (ECU控制单元)，电子控制单元11根据反馈的数据，对烟气流量、海水流量、和压缩空气量及搅拌转速，引风机9烟气流速等进行控制，使反应处于最佳状态，达到控制净气质量的目的。此外，当船舶遇到特殊情况时，如大风浪、极端天气或柴油机异常工作，导致柴油机不正常排放，背压异常升高，烟气可不通过本装置，本实用新型通过在烟气管7上设置旁通烟管8排出，减弱对船舶柴油机的影响。
[0037]上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
【主权项】
1.一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，其包括反应塔、烟气系统、曝气系统、海水入水系统以及监测控制系统； 所述烟气系统包括烟气管和设置在烟气管内的引风机，所述烟气管的一端连接柴油机，另一端伸入到反应塔内；所述曝气系统安装在反应塔内部并位于烟气管的下方;所述海水入水系统连接在反应塔底部与反应塔内相通，所述反应塔设有废水出口和净气排放管； 所述监测控制系统包括设置在烟气管上用于控制进入反应塔内的烟气流量的烟气流量控制阀、设置在净气排放管上的用于检测烟气信号的烟气检测感应器、设置在海水入水系统上用于控制进入反应塔内的海水量的海水流量控制阀以及电子控制单元，所述电子控制单元根据烟气检测感应器发出的信号控制烟气流量控制阀和海水流量控制阀的开与关以及调节烟气和海水的流量的大小。2.根据权利要求1所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述曝气系统包括曝气搅拌装置，该曝气搅拌装置安装在烟气管正下方的反应塔底部并由曝气管和安装在曝气管上端的搅拌桨组件组成，所述曝气管上设有出气孔。3.根据权利要求2所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述搅拌桨组件包括圆盘涡轮式桨叶和斜叶圆盘式桨叶。4.根据权利要求1所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述烟气管的出口为向下开口的喇叭口，该喇叭口的下端套接有涡轮式气体扩散通道，该涡轮式气体扩散通道的内径大于搅拌桨组件旋转时的圆圈半径。5.根据权利要求1所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述海水入水系统包括设置在反应塔底部塔壁上与反应塔连通的入水管和设置在入水管上的水栗，所述海水流量控制阀位于水栗与反应塔之间的入水管上。6.根据权利要求1所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述反应塔内壁上对应于烟气管出口和曝气搅拌装置的位置处设有挡板。7.根据权利要求1-6任一项所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，该一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置还包括设置在烟气管出口和净气排放管之间的反应塔内的除沫装置。8.根据权利要求1-6任一项所述的一体式海水脱硫脱氮尾气处理装置，其特征在于，所述电子控制单元包括微处理器和控制电路，所述烟气流量控制阀为烟气流量电磁阀，所述海水流量控制阀为海水流量电磁阀，烟气流量电磁阀及海水流量电磁阀分别与控制电路电连接，并由微处理器控制两者的开与关;所述烟气检测感应器与微处理器信号连接，烟气检测感应器将检测到的烟气成分的信号反馈给微处理器，微处理器根据接收到的信号判断烟气的质量。
【文档编号】B01D53/18GK205435389SQ201521138283
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】卓婧, 黄晓峰
【申请人】浙江机电职业技术学院