一种利用乳化油进行烟气除尘的装置及方法与流程

本发明涉及废气处理领域，特别涉及一种利用乳化油进行烟气除尘的装置及方法。本发明特别适用于船舶、发电、锅炉等减排技术。

背景技术

目前，全球大气污染日益严重，而微粒是大气污染的主要成分之一，且微粒可以引发多种疾病，因此对颗粒物高排放的柴油机等燃用燃油设备进行控制尤其重要。排放法规对柴油机、锅炉等尾气微粒排放限制日益加强。

柴油机的颗粒排放量是汽油机多几十倍，柴油机使用燃油作为燃料时，其烟气由碳烟（drysoot)、可溶性有机物（sof)和金属无机物等组成，而可溶性有机物由高沸点的碳氢化合物(hc)、多环芳香烃(pahs)约占烟气34-80%左右，且吸附在碳烟上了作为降低柴油机等微粒排放的主要手段有微粒捕集器技术、静电吸附捕集和旋流分离捕集等技术。微粒捕集器捕集效率高，但存在再生难度大等技术瓶颈。静电吸附捕集存在电法馈电、效率低等技术难点。

因此开发一种新的对柴油机烟气除尘的技术是亟待解决的问题。

乳化油是水和柴油、汽油或重油在添加剂的作用下形成的油包水(w/o)型乳液。目前主要用于柴油机降低燃烧温度，减少氮氧化物排放等场合。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种利用乳化油进行烟气除尘的装置及方法。本发明能有效吸收柴油机、锅炉等使用燃油设备的烟气中的颗粒以及可溶性有机物（sof），并能有效降低nox和sox浓度，达到国际排放相关标准。

本发明的技术方案为：

一种利用乳化油进行烟气除尘的装置，包括洗涤塔、烟气冷却机构和乳化油除尘机构；所述洗涤塔下部设有烟气入口，上部设有烟气出口；所述烟气冷却机构包括设置于所述洗涤塔内的冷却液喷淋装置；所述乳化油除尘机构包括设置在所述洗涤塔内部的乳化油喷淋装置；所述乳化油喷淋装置设置于冷却液喷淋装置的上方，所述乳化油喷淋装置以及冷却液喷淋装置之间设有烟气温度测量装置；所述乳化油喷淋装置通过管线连通乳化箱，所述乳化箱与乳化油喷淋装置之间的管线上设有输油泵和电磁阀；所述乳化油喷淋装置与乳化箱之间还设有乳化油回用装置。

作为优选方案，所述乳化油回用装置包括设置于乳化油喷淋装置与冷却液喷淋装置之间的挡流装置以及位于所述挡流装置和乳化箱之间的管线；所述挡流装置由挡流板和空心锥台形支座构成；所述挡流板上设有若干气孔，各所述气孔上均设有用于防止乳化油液体由气孔流下的锥形挡液罩；所述挡液罩下部罩住气孔，上部留有出气口；所述空心锥台形支座的底部与洗涤塔内壁无缝相接；所述挡流板与洗涤塔之间留有空隙。

作为优选方案，所述乳化箱与乳化油喷淋装置之间的管线上还设有过滤器和流量计。设置过滤器可以避免杂质进入输油泵，设置流量计便于控制或计量乳化油的流量。

作为优选方案，所述挡流板和乳化箱之间的管线上设有乳化油检测装置和回油泵。该乳化油检测装置可以为光电传感器。可根据光电传感器的电阻值决定是否更换乳油。设置回油泵可以保证喷淋后的乳化油回流至乳化箱，当然如果不设置回油泵，乳化箱的高度低于所述挡流板的高度，也可以实现乳化油的回流。

作为优选方案，所述乳化油喷淋装置与烟气出口之间设有除雾器。

作为优选方案，所述乳化箱分别通过管线连通油箱和水箱；所述乳化箱与油箱之间的管线上设有电磁阀；所述乳化箱与水箱之间的管线上也设有电磁阀；所述乳化箱上设有搅拌机构和加剂口。由于乳化油的稳定性不是特别好，因此一般采用现配现用的方式，本发明在乳化箱之前设置油箱和水箱，并在乳化箱上部设置加剂口，可以向乳化箱中加入燃油、水、乳化剂和助溶剂。

作为优选方案，所述乳化箱内设有上液位传感器和下液位传感器。可以采用上液位传感器和下液位传感器控制水和燃油的比例。

作为优选方案，所述乳化箱上还设有乳化油处理出口和废水出口；所述乳化油处理出口通过管线连接至油箱；所述油箱与乳化油处理出口之间的管线上设有分油机；所述废水出口通过管线连接至废水处理系统。粘附烟气中的颗粒等物质到一定程度后，乳化油稳定性遭到破坏，静置一段时间后自动分层，上层为油层下层为水层，油层经过乳化油处理出口经分油机处理后，得到的油可循环再利用；下层水层经废水处理系统处理后可以再循环再利用。

采用所述利用乳化油进行烟气除尘的装置进行除尘的方法，待处理烟气由所述烟气入口进入洗涤塔，烟气经冷却液喷淋装置冷却至60℃以下后，经过乳化油喷淋装置，利用乳化油粘附性将烟气碳烟颗粒及可溶性有机物溶解于吸附后，经烟气出口排出。

作为优选方案，所述乳化油由燃油、水、助溶剂和乳化剂乳化而成，其中水的质量分数为5%~45%，乳化剂的质量分数为0.4~2%；助溶剂的质量分数为0.1~2%；所述燃油为柴油、汽油或重油；所述乳化剂由非离子型表面活性剂和/或阴离子型表面活性剂复配而成；所述助溶剂为油酸或芳香烃。

本发明的有益效果为：

1、本发明首次利用乳化油处理烟气，利用乳化油的黏附性可对烟气中碳烟颗粒及可溶性有机物（sof）的吸附，解决了现有技术中海水或碱液无法对烟气中可溶性有机物（sof）吸附的难题，同时进一步提高了碳烟颗粒的除尘效率和除尘率。

2、本发明所用乳化油，吸附碳烟颗粒和可溶性有机物（sof）后，只需要静置一段时间就会自动分层，分层后，油层和水层可依次进行回收再利用。

3、本发明具有良好的经济效益和环境效益，适于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中利用乳化油进行烟气除尘的装置的结构示意图；

图2为图1中乳化箱的放大结构示意图；

图3为本发明利用乳化油进行烟气除尘的装置中挡流装置的结构示意图；

图4为挡流装置与洗涤塔的连接关系示意图；

图5为实施例2中利用乳化油进行烟气除尘的装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3、图4所示，一种利用乳化油进行烟气除尘的装置，包括洗涤塔1、烟气冷却机构和乳化油除尘机构。其中洗涤塔1可以是喷淋塔、填料塔、鼓泡塔等结构形式。

洗涤塔1下部设有烟气入口2，上部设有烟气出口7；烟气入口2接柴油机排烟管，柴油机排烟管中的尾气通过烟气入口进入洗涤塔内。

烟气冷却机构包括设置于洗涤塔1内的冷却液喷淋装置3；乳化油除尘机构包括设置在洗涤塔内部的乳化油喷淋装置6；乳化油喷淋装置6与烟气出口7之间设有除雾器8。

乳化油喷淋装置6设置于冷却液喷淋装置3的上方，乳化油喷淋装置6以及冷却液喷淋装置3之间设有烟气温度测量装置；在本实施例中，烟气温度测量装置为温度传感器4。温度传感器4用于监测烟气的冷却效果，以保证在乳化油喷淋之前，烟气冷却至60℃以下。如果烟气温度在60℃以上，则切断乳化油喷淋。如果冷却液喷淋装置降温效果达不到60℃以下，则增加冷却液的通入量。

冷却液喷淋装置3通过管线连通至冷却液，冷却液喷淋装置3与冷却液之间的管线上应设置阀门。

乳化油喷淋装置6通过管线连通乳化箱23的乳化油出口29，乳化箱23的乳化油出口29与乳化油喷淋装置6之间的管线上设有阀门、过滤器24、输油泵25和流量计26。管线接近洗涤塔1的管段分为多个支管，每个支管上均设有节流阀9，且每个支管对应一排喷淋管，即，多排喷管可同时喷淋乳化油。

乳化油喷淋装置6与乳化箱23的乳化油回流口27之间还设有乳化油回用装置，乳化油回用装置包括设置于乳化油喷淋装置6与冷却液喷淋装置3之间的挡流装置5以及位于挡流装置5和乳化箱23之间的管线11。挡流装置5可以收集喷淋后的乳化油，同时不会阻碍烟气上行。挡流装置5和乳化油回流口27之间的管线11上设有阀门、回油泵10和乳化油检测装置。该乳化油检测装置可以为光电传感器12。当乳化油吸附一定量的柴油机微粒后，色泽加深变黑，可根据光电传感器12的电阻值决定是否更换乳油，经过验证，电阻值增加至初始电阻值的3~5倍时，可以更换乳油。

在本实施例中，挡流装置5由挡流板5-4和空心锥台形支座5-3构成；挡流板5-4上设有若干气孔5-2，各气孔5-2上均设有用于防止乳化油液体由气孔5-2流下的锥形挡液罩5-1；挡液罩5-1下部罩住气孔5-2，上部留有出气口；空心锥台形支座5-3的底部与洗涤塔1内壁无缝相接；挡流板5-4与洗涤塔1之间留有空隙，以便于喷淋后的乳化油由挡流板5-4流至空心锥台形支座5-3与洗涤塔1之间的容纳空间，乳化油在该容纳空间通过管线11流回乳化箱23。

乳化箱23的水入口34和油入口33分别通过管线连通水箱17和油箱18；乳化箱23的油入口33与油箱18之间的管线上设有第一电磁阀19；乳化箱23的水入口34与水箱17之间的管线上设有第二电磁阀16；乳化箱23上设有搅拌机构14和加剂口15；乳化箱23内设有上液位传感器28和下液位传感器30。如果乳化箱23是封闭的，还需要设置通气孔13。油自油箱18通过第一电磁阀19流至乳化箱23，当液位至下液位传感器30后停止加油，然后自水箱17中通过第二电磁阀16控制向乳化箱23中加水，当液位至上液位传感器28后停止工作，然后通过加剂口15向乳化箱23中注入乳化剂和助溶剂，最后在搅拌机构14的搅拌作用下，油、水、乳化剂、助溶剂迅速混合形成乳化油，在进行乳化液除尘过程中，搅拌机构14可根据乳化油的稳定性进行间歇性工作，确保乳化油不进行分层，以免影响烟气处理效果。乳化油中掺水比例可通过液位传感器的位置改变而改变油水体积比，实现乳化液的在线配比。

乳化箱23上还设有乳化油处理出口32和废水出口31；乳化油处理出口32通过管线连接至油箱18；油箱18与乳化油处理出口32之间的管线上设有分油机20；废水出口31通过管线连接至废水处理系统21。粘附烟气中的颗粒等物质到一定程度后，乳化油稳定性遭到破坏，静置一段时间后自动分层，上层为油层下层为水层，油层经过乳化油处理出口经分油机20处理后，得到的油可循环再利用；下层水层经废水处理系统21处理后可以再循环再利用。

利用乳化油进行烟气除尘的装置进行除尘的方法，待处理烟气由烟气入口2进入洗涤塔1，烟气经冷却液喷淋装置3冷却至60℃以下后，经过乳化油喷淋装置6，利用乳化油粘附性将烟气碳烟颗粒及可溶性有机物溶解于吸附后，经烟气出口7排出。

其中，冷却液喷淋装置中所通的冷却液可以结合尾气脱硫、脱销技术，可以为海水、淡水或者脱硫碱液等冷却液体，其作用是将烟气降低至60℃以下，并脱除烟气中的硫氧化物和部分柴油机燃烧颗粒。乳化油喷淋装置中所通的乳化油具体由燃油、水（5%~45%）、助溶剂（0.1~2%）和乳化剂（0.4~2%）乳化而成，其中水的质量分数为5%~45%；燃油为柴油、汽油或重油；乳化剂由非离子型表面活性剂和/或阴离子型表面活性剂复配而成；助溶剂为油酸或芳香烃。柴油与水经乳化后，其粘度增加、闪点提高，防爆性能优良。柴油机、锅炉等设备烟气温度经冷却后低于60℃后，即低于柴油闪点的温度后，乳化柴油经油泵泵入烟道喷淋，烟气中的99%以上带有可溶性有机物颗粒易被高粘性的乳化柴油高效捕集，且安全可靠。目前，乳化柴油用于柴油机、锅炉等设备的烟气吸附除尘技术尚未有任何技术报道。

将实施例1的装置用于6300zc18b船用柴油机，进行试验：

其中，

冷却液采用淡水；

乳化油由35%水，64%的0#柴油，0.8%的乳化剂（乳化剂由0.45%span80何0.35%的twwen80复配而成）以及0.2%的油酸乳化而成。

按船用柴油机台架试验标准进行测试，对烟气进行实测，柴油机各工况固体颗粒平均降低99%以上、可溶性有机物（sof）平均降低99%以上、nox平均降低95%以上，硫氧化物平均降低95%以上、co2平均降低89%以上。

实施例2

将与乳化箱23相连的油箱和水箱相关结构省略，直接将配好的乳化油加入乳化箱，其余同实施例1，如图5所示。